李懿蛟

(上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240)

0 引 言

近年来，由于化石能源的逐渐消耗和全球气候的恶化，因此大力发展可再生能源已成为世界各国的普遍共识。海洋中的波浪能、潮汐能和风能在现阶段的开发中备受瞩目，其中风能的利用是最为成熟的。在过去的几十年中，浮式风力发电机在学术界和工业界都引起了越来越广泛的关注[1-2]，相关技术得到了迅速的发展，提出了多种不同浮式平台的概念，并且已经在世界范围内开展了几个示范项目。其中首批制造生产具有浮式风机平台的包括Hywind[3]、 WindFloat[4]、 Fukushima[5]，这些浮式风机正在不断完善商业运营的体系。2017年10月，第一个海上浮式风电场Hywind Scotland并网发电，这进一步推动了浮式风机的研究。可以预见，浮式风机在不久的将来将会获得更多的关注和快速发展。

现有的浮式风机平台概念主要为深水海域设计。但由于电力传输在水深50～100米的中近海海域很方便，因此中近海海域被认为是风能利用最经济有利的地区，同时，该海域的风速比位于深海的风电场的平均风速高出90%[6]。因此，全球风能开发已经逐渐转移到中近海地区[7]。这种矛盾促使研究适用于中近海海域的浮式风机平台显得尤为重要。单立柱(Spar)、半潜式平台和张力腿平台是浮式平台常用的概念。在这些概念中，Spar浮式风机平台相对具有优势，因为它设计简单，重心低，水动力性能好，易于建造且适合商业化生产。

在中近海海域中，Spar浮式风机平台应克服如下几个挑战。……