隨著水深的增加，樁承式基礎等固定式基礎的成本會越來越高，特別是當水深超過50m之後。浮式基礎利用錨固系統將浮體結構錨定於海床，並作為安裝風電機組的基礎平台。特別適用於水深50m以上的海域，具有成本較低、運輸方便的優點。海上風電機組浮式基礎是由海上採油平台基礎發展而來，目前還沒有商業化套用，處於研究階段。
基本介紹
- 中文名：浮式基礎
- 外文名：floating foundation
- 學科：風電工程
- 類型：Spar式、半潛式等
- 優點：成本較低、運輸方便
- 規劃時間：2017年
發展現狀,類型,優點,運行風險,
發展現狀
目前，海上風電項目開發所用的基礎主要為單樁式和導管架式，但它們對水深有著嚴格的要求。浮式基礎則可以突破這種限制，有望成為下一代海上風電基礎的主力類型。IRENA 預測，浮式基礎將在2020 年和2025 年之間實現大規模商業化套用。在海上油氣開發領域，浮式基礎早已開始進入大規模商業化套用，並經受住了惡劣運行環境的考驗。
對於海上風電而言，浮式基礎預計在2020 年和2025 年之間實現大規模商業化。目前，全球首台套用浮式基礎的原尺寸海上風電機組樣機已經投運了數年，一些新型浮式基礎也處於示範中。按照規劃，第一個浮式海上風電項目將於2017 年年底投運。該風電場位於蘇格蘭海域，水深超過100m，總裝機容量30MW。到2020 年，隨著技術進步，3—5 類原尺寸（2MW或者更大容量）浮式基礎有望進入示範階段。
類型
如圖1 所示，浮式基礎現有三種類型，分別為Spar 式（Spar-buoy）、半潛式（Semi-submersible）以及張力腿式（Tension Leg Platform）。這幾類之間也存在一些區別，比如單個基礎能否搭載多台機組。
1、Spar型式的基礎
通過壓載艙使得整個系統的重心壓低至浮心之下來保證整個風機在水中的穩定，再通過輻射式布置的懸鏈線來保持整個風機的位置。Spar形式基礎吃水大，並且垂向波浪激勵力小、垂盪運動小，因此Spar形式的基礎比半潛式基礎有著更好的垂盪性能，但是由於Spar形式的基礎水線面對穩性的貢獻小，其橫搖和縱搖值較大。
2、TLP型式的基礎
TLP型式風機浮式基礎主要由圓柱形的中央柱、矩形截面的浮筒、錨固基礎組成，TLP型式的基礎具有良好的垂盪和搖擺運動特性。缺點是張力系泊系統複雜、安裝費用高，張力筋腱張力受海流影響大，上部結構和系泊系統的頻率耦合易發生共振運動。
3、半潛式基礎（Semi-Submersible）
半潛式型式風機浮式基礎主要由立柱、橫樑、斜撐、壓水板、系泊線和錨固基礎組成，半潛式基礎吃水小，在運輸和安裝時具有良好的穩定性，相應的費用比Spar和TLP型式的基礎節省。
優點
相比較陸地風力發電或海上風力發電固定基礎來說，風力發電浮式基礎主要有以下優點：
1）風機浮式基礎所在海域風速較為穩定，風能豐富；
2）風機浮式基礎安裝位置可以移動，並且便於拆除，可安裝在風能更豐富的較深海域，不一定局限在面積有限的淺水大陸架。而且相比較來說，浮式基礎適用海域範圍遠大於淺海地區；
3）安裝在遠離海岸線的水域，消除視覺的影響，並大大降低噪聲、電磁波的影響；
4）採用集成結構，這種結構形式使得海上安裝程式可以簡化，同時，費用也低很多。
運行風險
海上風電系統屬於高聳結構物，水平載荷和垂向載荷數量級相當，水平傾覆力矩作用將會引起浮式基礎大幅搖擺運動甚至傾覆。因此風力發電浮式基礎運行中的主要風險有：
1）隨機波浪引起浮式風電系統基礎-塔柱的共振，導致基礎結構或者塔柱疲勞；
2）浮式基礎的運動，誘導作用在風輪機上的風速波動將引起風機較大的諧振回響；
3）海上風機浮式基礎結構的縱搖和橫搖運動，需要控制浮式基礎的搖擺運動；
4）浮式基礎由系纜定位，極端海洋環境下系泊系統失效；
5）沖刷與滲流引起的錨固基礎失效。
