漂浮式技术百花齐放，商业化降本可期。
漂浮式风机重产品结构设计，轻施工，适用于深水海域。从现有海风项目来看，当位于 水深小于 30m 的浅水区时，常采用单桩式基础；当位于水深大于 30m 小于 60m 的过渡 海域时，常采用导管架基础，以上均为固定式基础。随着海上风电逐渐走向深远海，为 了适应更复杂的施工环境，漂浮式风机应运而生。漂浮式风电系统主要由上部风机、漂 浮式平台、锚泊系统、动态海缆等部分组成，受益于其独特的结构设计，漂浮式系统对水深变化不敏感，建造过程中可将大部分工作转移到陆上进行，且漂浮式风电的锚固系 统对海底地质条件依赖相对较小，因此更适宜于水深 60m 以上的深水区。
考虑技术难度与经济性，半潜式基础适用度更高。按照基础类型分类，目前漂浮式海风 主要可分为半潜式、立柱式及张力腿式，三种基础类型在投运/在建项目中占比分别为 63.3%、26.7%、10%。从原理、重量、造价等角度对比结果如下： 半潜式：该类型平台在风机倾斜时，可通过分布式的浮筒结构产生较大的水线面变化， 进而产生抵抗平台倾斜运动的回复力矩。6MW 半潜式风机重量约为 3000t，以“三峡引 领号”为例，成本约为 4.4 万元/kW，重量及经济性在三种基础类型中排名均居中。
立柱式：该类型平台的重心设计远低于浮心，当平台发生倾斜时，重心和浮心之间形成 回复力矩可抵抗平台倾斜运动；另外较小的水线面设计可减小平台垂荡运动。6MW 立柱 式风机重量约为 3500t，以 Tetraspar Demonstration 项目为例，成本约为 3.7 万元/kW，重 量最大，但最具经济性。 张力腿式：该类型平台通过垂向下的系泊张力平衡浮体向上的超额浮力，因此具备较好 的平台垂向运动性能，但安装过程复杂。6MW 张力腿式风机重量约为 2000t，以 Pivot Buoy 项目为例，成本约为 13.4 万元/kW，已投运项目中仅有该项目采用了张力腿式基础，因 此仍较缺乏相关制造及施工安装经验，张力腿式重量最轻，但造价最高。
漂浮式技术异质性明显。与固定式相比，漂浮式在风电机组、浮体系统（基础+系泊+动 态阵列缆）、安装施工等环节均有较大变化，在风机方面，目前全球研发浮式样机型式多 元；在浮体系统上，则新增了浮式基础、锚固系泊系统和动态海缆；在安装施工上，浮 式无须在深海动土打桩，可在港口完成安装，施工量相较固定式显著下降。
1、风电机组：大型化技术趋势延续，多元设计探索新型结构。浮式大型化趋势延续，中国单机容量已领先全球。在漂浮式项目中，常规大型化风机同 样可应用于深远海。海外市场中，维斯塔斯已推出 15MW 海上风机；国内市场中，明阳 智能发布 18MW 机型，并下线全球最大漂浮式海上风电机组 MySE16.X-260；中国海装 H260-18MW、金风科技 GWH252-16MW 风机已下线。 浮式风机新结构频现，我们总结归纳了目前市场上常见的创新性设计：
（1）双头机/浮体岛：EnerOcean、EnBW、Hexicon 等多个国外开发商对单基础平台搭载 多台风机的路线探索已久，并研发出 W2Power、Nezzy2、TwinWind 风机，该设计使得单 个基础平台容量更大，同样容量下系统重心更低。2022 年 9 月 29 日，明阳智能作为德 国 Nezzy²在中国的技术合作伙伴和被许可方，采用 Nezzy²设计，推出“OceanX”双转子漂浮式海上平台，搭载两台明阳 MySE8.3-180 超紧凑半直驱海上风机，总容量达 16.6MW， 并计划安装于中国南海海域，这是中国对双头漂浮式风机的首次探索。
（2）异型塔筒：X1 Wind、Eolink、T-Omega Wind 先后研发出无塔筒风机，该类型风机 主要以单点系泊、下风系统设计为主，可大幅降低用钢量，从而减重降本。 （3）单/双叶片：Seawind Ocean、TouchWind 分别推出两叶片、单叶片风机，该类型风 机安装过程相对更为便利。 总体来看，浮式风机创新结构设计体现了开发商在降本增效上所做的努力，海外开发商 始终走在前列，中国厂商探索相对较晚，目前已推出机型多数仍处于模拟测试或样机建 设阶段。
2、浮体系统：系泊和锚固设计优化空间大，动态缆需经验积累。平台基础包括驳船式、半潜式、立柱式及张力腿平台。驳船式在概念上类似于船只，长 宽明显大于吃水深度，与水接触的表面积较大，从而保持稳定性；半潜式设计意在最大 限度减少暴露在水中的表面积，最大限度增加体积，垂直圆柱体的大小和距离决定了稳 定性；立柱式依靠将大部分重量放置于尽可能低的位置获得稳定性；张力腿是最新且技 术风险最高的平台基础形式，三、四或五个臂的星形几何形状将每个臂的体积减小到最 小，从而达到降低制造成本的目的。
悬链式为常用系泊系统。系泊系统可对漂浮式风机进行位置和运动的约束，一般由起链 机、导缆孔、系泊线和锚固装置四部分组成，其中系泊线是连接浮式基础和海床的关键 构件，主要有悬链式、张紧式、张力腿式三种形成。半潜式、立柱式漂浮式风机常采用 悬链式系泊，该类型系泊线为钢链结构，钢链因其具备制造成本低、工序简单、强度高 等优点，是目前使用最广泛的系泊材料，但其占据海床空间较大，重量随着水深增加而 急剧增大，而张紧式、张力腿式在该方面有一定改善，但从安装角度来看，则更为复杂。
实际方案设计将基于传统系泊方案进行优化降本。国内项目，“引领号”及“扶摇号”均采 用 9 点悬链式系泊方案，即三个立柱各有三条系泊缆，三条系泊缆共用同一个锚固基础。 根据已投运的三峡引领号设计方案可知，每条系泊缆主要由 4 段组成，自上到下分别是 系泊链段、重块段、单股钢丝绳段和锚端系泊链段，采用“系泊链+配重块”的设计可有效 减小系泊半径。国外项目，Total Energies 和 Equinor 合作投资“蜂巢式”系泊设计，每 3 台浮式机组、3 套带锚的浮标、6 根系泊链组成一个“蜂巢式”系泊单元，平均每台风机仅 需配置 1 套带锚浮标和 2 根系泊链。据 Semar 测算，与常用的一套风机、一套系泊系统 相比，该共享式系泊系统可降低 50%以上系泊设备成本。
锚固系统主要有四类，系泊线需利用锚固装置与海床进行连接。根据锚固装置的形式和 力学特性，可将其划分为抓力锚、桩锚、吸力锚及重力锚。在中国的漂浮式项目中，“引 领号”、“扶摇号”分别采用了吸力锚和桩锚。 （1）抓力锚：目前使用最广泛的一种锚固结构，其部分或全部嵌入海底，主要依靠锚的 前部结构与土壤的摩擦力抵抗外力，可承受较大水平力，常与悬链式系泊的锚链搭配使 用，安装简单，但不适宜太硬海床。
（2）桩锚：向海床打入桩基，通过桩基与土壤之间的作用力提供锚链的水平和垂直张力， 适用于各种海床土质条件，但安装和拆除需采用专用设备，在深水区域作业施工费用较 高。 （3）吸力锚：类似于桩锚，但中空的缸筒结构直径更大，可承受系泊线的水平和垂直张 力，不适用于松散沙土或硬质土海床，安装较为简单。 （4）重力锚：通过压载与海床表面的摩擦力抵抗锚链的水平张力，并借助压载重量抵抗 锚链的垂直张力，适用于中等硬度或硬质土海床，安装较为简单，但由于体积和重量较 大，安装和拆除对吊装设备吨位要求较高。
动态海缆受载荷影响大，技术要求高。相较于固定式风机，漂浮式风机由于支撑平台运 动具有一定范围，海底电缆近端需采用动态海缆技术，并运用浮力单元将海缆悬挂，呈 现“S”形态，使得海缆在一定的摆动范围内可随平台运动，起到缓冲的作用。动态海缆 不仅要承担传输电力的作用、还要抵御各种环境载荷耦合所产生破坏的能力，因此在设 计动态海缆结构时，要考虑各种载荷对海缆结构的影响。
3、安装施工：方案灵活多样，施工船需求迎风增长。 漂浮式风机安装主要包括浮体运输、浮体吊装、组装、风机吊装及系泊缆铺设。浮体运 输指于陆上工厂完成制作、组装后，在海岸码头上通过半潜驳船或吊运设备将浮式基础运至风机组装场地；浮体吊装指根据浮体类型选择不同的吊装方式，如半潜式浮体可选 择岸上吊装、单柱式可选择离岸吊装；组装指将浮体与风电机组装好后移至机位点；风 机吊装可分为岸上/海上吊装，岸上吊装根据浮体设计及吊装码头水深情况选择是否进行 坐底作业；系泊缆铺设指根据系泊缆的设计选择不同铺设方式，并完成浮体连接和测试 工作。
浮式基础安装施工方式众多，天然港湾可满足漂浮式风机的安装。事实上，部分省份现 有港口条件不足，且新建港口资源获取难、建设周期长，短期内难以满足风机整装及工 期要求，因此中电建为解决该问题提出了移动码头、靠桩系泊及承台坐底三种方案，在 项目近海港口周边寻求风浪较小海域作业。以上方案均需风电安装船施工，在风机大型 化及深远海趋势作用下，对安装船起吊能力、作业水深、可变载荷及甲板面积均提出更 高要求，因此在海风抢装时期存一定供应缺口。
3.大型化规模化推动降本，浮式风电平价在望
从已投建的样机来看，漂浮式海风造价约为固定式海风的 4 倍。据不完全统计，山东/ 浙江/广东/海南固定式海风项目分别为 11753/13483/14067/12500 元/kW，而漂浮式海风项 目造价极高。虽然与第一个投运的 Hywind I 项目单位造价 17.8 万元/kW 相比已有大幅度 下降，但目前单位成本较低的 WindFloatAtlantic 2、Tetraspar Demonstration 仍有 3.5/3.7 万元/kW，约为固定式海风的 4 倍。漂浮式基础成本占比较高，其中浮体为 31%。据 NREL 统计，固定式/漂浮式海风成本主 要由运维、风机、基础及电气设备四部分构成，分别占总成本的 76.7%、81.4%。各环节 对比来看，固定式/漂浮式基础成本占比差别最大，分别为 8.4%/27.1%，其次为运维和风 机。据 Azure International 统计，漂浮式海风资本性支出中浮体、拖运和安装、系泊系统 和风机成本占比高达 90%，其中浮体占比最高，为 31%。
大型化叠加规模化推动降本。Carbon Trust 预测，漂浮式风场降本总空间达 52%，其中平 台基础、风机降本空间最大，分别为 16%、12%。根据前述分析，“十四五”期间漂浮式 海风规模未达大幅增长阶段，该阶段风机大型化为主要降本路径；“十五五”期间可参考 2.3MW 的 HyWind I 样机与 30MW Hywind Pilot Plant 项目，单 MW 成本同比下降 66.8%， 我们认为随着大型漂浮式风场的规模化放量，单位成本有望进一步下降。
