日本漂浮式風(fēng)電技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向

伍紹博，尹海卿，張開華，時(shí)蓓玲

（中交第三航務(wù)工程局有限公司，上海200032）

日本漂浮式風(fēng)電技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向

伍紹博，尹海卿，張開華，時(shí)蓓玲

（中交第三航務(wù)工程局有限公司，上海200032）

漂浮式風(fēng)電是未來海上離岸風(fēng)電的重點(diǎn)發(fā)展方向。日本海域面積大，風(fēng)資源豐富，漂浮式風(fēng)電起步較早，受福島核電站爆炸事故影響，日本決意棄核，轉(zhuǎn)而大力發(fā)展漂浮式風(fēng)電，目前已建成多座漂浮式風(fēng)機(jī)的樣機(jī)并投入運(yùn)行，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。文章對(duì)日本漂浮式風(fēng)電的發(fā)展概況、目前已實(shí)施的重點(diǎn)項(xiàng)目及其創(chuàng)新技術(shù)和未來的發(fā)展方向進(jìn)行論述。日本在漂浮式風(fēng)電的研究、設(shè)計(jì)、施工走在了世界前列，其技術(shù)可為我國(guó)漂浮式風(fēng)電發(fā)展提供良好的參考借鑒作用。

漂浮式風(fēng)電；浮式升壓站；下風(fēng)向風(fēng)機(jī)；液壓風(fēng)機(jī)

0 引言

日本擁有全球第六大海域面積，是風(fēng)資源非常豐富的國(guó)家，根據(jù)日本官方測(cè)算，日本的風(fēng)能儲(chǔ)量為1 880 GW，其中，280 GW為陸上風(fēng)電，余下1 600 GW全部在水深大于100 m的海上（圖1），這部分風(fēng)機(jī)必須全部采用漂浮式。

按目前技術(shù)水平，日本的1 600 GW的離岸風(fēng)資源中，378 GW是技術(shù)上可行的，如果考慮電網(wǎng)的需求和能力等限制因素，有96 GW是商業(yè)和技術(shù)上都可行的。

圖1 日本海上風(fēng)力分布Fig.1Offshore wind force distribution in Japan

由于2011年福島核電站爆炸事件，日本啟動(dòng)了棄核計(jì)劃，旨在2040年全面關(guān)停日本的核電站。目前核電占日本供電量的30%（50座核電站，44.6 GW），該部分電量將全部由新的綠色能源替代。受益于棄核計(jì)劃，按照日本官方制定的目標(biāo)，到2050年，日本的離岸風(fēng)電將達(dá)到37 GW，其中，19 GW為固定式風(fēng)電，18 GW為漂浮式風(fēng)電。具體的計(jì)劃實(shí)施步驟如圖2所示。

圖2 日本海上風(fēng)電實(shí)施計(jì)劃Fig.2Plan of Japan offshore wind power

日本漂浮式風(fēng)電研究已經(jīng)開展近20 a，現(xiàn)已處在世界領(lǐng)先地位，本階段，日本產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)省已經(jīng)累計(jì)完成了220億日元的投資，以用于浮式風(fēng)電的研究和試驗(yàn)，下一步計(jì)劃投資310億日元用于浮式風(fēng)電研究，目的是達(dá)到1 GW的浮式風(fēng)電裝機(jī)容量。

1 日本漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目進(jìn)展

按照項(xiàng)目的進(jìn)程，日本漂浮式風(fēng)電發(fā)展可分為3個(gè)階段，分別為2011年的風(fēng)鏡（wind Lens）項(xiàng)目，2012年實(shí)施的樺島（Kabashima Island）項(xiàng)目，2011年規(guī)劃，2013年開始實(shí)施樣機(jī)建設(shè)的福島（Fukushima）一期、二期漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目。

2011年12月風(fēng)鏡項(xiàng)目由九州大學(xué)再生能源動(dòng)力學(xué)部（Division of Renewable Energy Dynamics）實(shí)施，選址在福岡市博多港離岸600 m，該項(xiàng)目采用2個(gè)直徑18 m，功率為3 kW的小型風(fēng)機(jī)（還布置了多塊太陽能電池板），浮式基礎(chǔ)為小型的漂浮式浮筒、桁架組合結(jié)構(gòu)，采用懸鏈線式系泊，樣機(jī)測(cè)試時(shí)間為1 a，并未參與并網(wǎng)發(fā)電。

嚴(yán)格來說，風(fēng)鏡項(xiàng)目為科研性質(zhì)的項(xiàng)目，其浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和風(fēng)機(jī)形式等均處于探索驗(yàn)證階段。相比之下，樺島項(xiàng)目和福島一期、二期漂浮式風(fēng)電的技術(shù)較為成熟，且均并網(wǎng)發(fā)電，以下將重點(diǎn)介紹分析。此外，日本三井物產(chǎn)集團(tuán)和東京大學(xué)聯(lián)合提出的5 MW張力腿式（TLP）風(fēng)機(jī)概念也逐步成熟，下階段可能開展樣機(jī)建設(shè)，本文也將對(duì)此漂浮式風(fēng)機(jī)概念進(jìn)行分析。

1.1 樺島（Kabashima Island）項(xiàng)目

樺島項(xiàng)目為日本環(huán)境省資金支持的首個(gè)漂浮風(fēng)機(jī)項(xiàng)目[1-2]，由戶田建設(shè)、富士重工、九州大學(xué)、日本海上技術(shù)安全研究所聯(lián)合體實(shí)施，浮式基礎(chǔ)形式為立柱式（圖3）。該項(xiàng)目從方案設(shè)計(jì)到風(fēng)機(jī)安裝歷時(shí)2 a，2012年采用100 kW下風(fēng)向風(fēng)機(jī)，2013年安裝2 MW風(fēng)機(jī)。項(xiàng)目選址位于日本南部長(zhǎng)崎縣五島列島，當(dāng)?shù)厮罱?00 m，該風(fēng)機(jī)的總體規(guī)模較挪威Hywind（同為立柱式漂浮風(fēng)機(jī)）為小，但由于特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式和安裝方法，被認(rèn)為是未來立柱式風(fēng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的一次重要探索。

圖3 樺島項(xiàng)目立柱式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)Fig.3Structure of Kabashima island FWT spar

該項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)如下：

1）采用立柱式基礎(chǔ)，立柱上半部分采用鋼結(jié)構(gòu)，底部采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)作為配重。

2）在岸上實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的整體安裝，并采用駁船運(yùn)輸至海上安裝地點(diǎn)（全程風(fēng)機(jī)傾倒置于駁船上），安裝過程采用浮吊和安裝導(dǎo)架輔助風(fēng)機(jī)扶正（圖4）。

圖4 樺島項(xiàng)目風(fēng)機(jī)扶正Fig.4Installation of Kabashima FWT

3）風(fēng)機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)完備，其設(shè)計(jì)浪高8.4 m（50 a一遇），但剛運(yùn)行不久即遭遇2012年第16號(hào)臺(tái)風(fēng)Sanba，臺(tái)風(fēng)浪高達(dá)9.5 m，風(fēng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)受力數(shù)據(jù)得到完整的記錄，為后續(xù)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)提供了寶貴的數(shù)據(jù)。

由于立柱式風(fēng)機(jī)為壓載穩(wěn)定體系，故在類似項(xiàng)目Hywind中，挪威國(guó)家石油公司采用了鋼結(jié)構(gòu)制造風(fēng)電基礎(chǔ)，壓載通過底部的壓載水倉實(shí)現(xiàn)。日本在設(shè)計(jì)樺島項(xiàng)目時(shí)另辟蹊徑，通過預(yù)應(yīng)力混凝土增加配重取代傳統(tǒng)壓載水倉。由于混凝土的浮容重較大，不需考慮內(nèi)部腐蝕問題，無需壓載控制系統(tǒng)，因此大幅降低了制造成本。但因?yàn)閴狠d量不可調(diào)整，無法通過逐級(jí)控制壓載實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)自行在海中扶正，故制作了特殊的安裝導(dǎo)架，采用浮吊輔助扶正。按照歐洲的經(jīng)驗(yàn)，類似的立柱式風(fēng)機(jī)一般都采用基礎(chǔ)先行濕拖至現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)整壓載扶正后再在海上吊裝塔筒和風(fēng)機(jī)，作業(yè)窗口時(shí)間長(zhǎng)，成本高昂。樺島項(xiàng)目在岸上完成風(fēng)機(jī)整體式拼裝，海上扶正后直接拖航至現(xiàn)場(chǎng)安裝的方法較為簡(jiǎn)易，且對(duì)環(huán)境條件要求較低，有效地控制了風(fēng)險(xiǎn)和成本。

1.2 福島（Fukushima）漂浮式風(fēng)電一期、二期項(xiàng)目

福島風(fēng)電項(xiàng)目由日本產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)省出資，東京大學(xué)、三菱重工、日立、三井造船、清水建設(shè)、日本海事學(xué)會(huì)、丸紅株事會(huì)社、新日鐵等單位參與，基本集中了日本在海洋工程、機(jī)電工程、建設(shè)工程方面的專家和智庫。

福島未來項(xiàng)目分為兩期[3-4]（詳細(xì)內(nèi)容見表1），第一期稱為福島先鋒項(xiàng)目，目標(biāo)是建設(shè)1座漂浮式風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)、1座漂浮式升壓站。一期的漂浮式風(fēng)機(jī)為半潛式，風(fēng)機(jī)為日立集團(tuán)研制的2 MW下風(fēng)向風(fēng)機(jī)，漂浮式升壓站為改進(jìn)型立柱式。目前一期項(xiàng)目已經(jīng)全部完成，據(jù)公開資料，一期漂浮式風(fēng)電平臺(tái)的有效發(fā)電時(shí)間比例高達(dá)88%，遠(yuǎn)高于歐盟提出的35%～45%標(biāo)準(zhǔn)，并高于挪威Hywind項(xiàng)目的50%。風(fēng)機(jī)自2013年11月建成以來，遭遇多次臺(tái)風(fēng)，結(jié)構(gòu)和系泊系統(tǒng)均為安全狀態(tài)。

表1 日本福島風(fēng)電一期、二期情況Table1Fukushima FWT project phase I&phase II

福島未來二期項(xiàng)目包括1臺(tái)7 MW的V形半潛式風(fēng)機(jī)和改進(jìn)型立柱式風(fēng)機(jī)。據(jù)已公開的資料，V形半潛式基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)理念為通過無支撐結(jié)構(gòu)來提高整個(gè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度，同時(shí)減小海洋環(huán)境載荷。二期項(xiàng)目所采用的風(fēng)機(jī)均為7 MW，為三菱重工研發(fā)，均為液壓式，目前V形半潛式風(fēng)機(jī)已經(jīng)安裝完成，改進(jìn)型立柱式平臺(tái)在設(shè)計(jì)制造過程中。

1.2.1 福島未來一期項(xiàng)目（半潛式風(fēng)機(jī)創(chuàng)新點(diǎn)）

1）采用四柱式，風(fēng)機(jī)布置在平臺(tái)的中心（圖5），未采用與美國(guó)Windfloat半潛式風(fēng)電平臺(tái)類似的主動(dòng)壓載控制系統(tǒng)。

2）擴(kuò)大基礎(chǔ)下部結(jié)構(gòu)體積（圖6），并在底部周邊安裝制蕩板區(qū)域（類似舭龍骨），把大量壓載水置于下部，增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)性，同時(shí)增大了垂蕩、橫搖阻尼。

圖5 福島一期風(fēng)電項(xiàng)目風(fēng)機(jī)整體拖航Fig.5Fukushima phase I FWT floating transportation

圖6 福島一期風(fēng)電基礎(chǔ)下部結(jié)構(gòu)Fig.6Sub-Structure of Fukushima phase I FWT

3）采用下風(fēng)向風(fēng)機(jī)，減小葉片質(zhì)量，提高發(fā)電效率。

4）電力線纜直接與浮式升壓站相連。

1.2.2 福島二期項(xiàng)目

福島二期項(xiàng)目中已建成的半潛式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)采用V形平臺(tái)，其創(chuàng)新點(diǎn)如下：

1）V形基礎(chǔ)把橫撐放在底部，兼做壓載水倉，水線面小，有效降低了波浪影響，增加了垂蕩阻尼（圖7、圖8）。

圖7 福島二期V形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)尺寸Fig.7Fukushima phase II FWT sub-structure size of shape V

圖8 福島二期V形基礎(chǔ)拖航Fig.8Floating transportation of Fukushima phase II FWT sub-structure of shape V

2）V形布置有利于基礎(chǔ)平臺(tái)在碼頭側(cè)的靠泊，便于風(fēng)機(jī)安裝和未來的維護(hù)。

3）采用了三菱重工7 MW（Sea Angle）液壓式風(fēng)機(jī)。

4）針對(duì)浮式風(fēng)機(jī)錨鏈系統(tǒng)的極端荷載破壞和疲勞問題，新日鐵住金集團(tuán)開展了大量荷載和疲勞試驗(yàn)，對(duì)錨鏈的結(jié)構(gòu)行為進(jìn)行了三維數(shù)模分析。

5）解決了水下22 kV立式電纜（Riser Cable）的安裝難題。

1.3 三井物產(chǎn)張力腿（TLP）風(fēng)機(jī)項(xiàng)目

按照歐洲、美國(guó)現(xiàn)有的張力腿式漂浮風(fēng)機(jī)項(xiàng)目（荷蘭的Blue H、德國(guó)的GICON、美國(guó)的Pela-STAR、西班牙的TLPwind等），風(fēng)機(jī)在海底的錨錠系統(tǒng)一般采用重力式、吸力錨、樁基礎(chǔ)、大抓力錨等形式，這些基礎(chǔ)都要在風(fēng)機(jī)浮運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)前預(yù)先安裝，且在風(fēng)機(jī)安裝過程中，需要在現(xiàn)場(chǎng)將張力腿（Tendon）和基礎(chǔ)進(jìn)行連接。這對(duì)于大型設(shè)備、作業(yè)窗口、潛水作業(yè)、連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等提出了較高的要求，且經(jīng)濟(jì)性較差，安裝精度控制難度大，施工風(fēng)險(xiǎn)高[5]。鑒于此，日本三井物產(chǎn)集團(tuán)（Mitsui）提出采用風(fēng)機(jī)-錨錠一體式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)-錨錠海上整體拖航，錨錠系統(tǒng)下沉安裝的方案，如圖9、圖10所示。

圖9 Mitsui風(fēng)機(jī)-錨錠系統(tǒng)分離Fig.9Separation of anchor system of Mitsui FWT

圖10 Mitsui風(fēng)機(jī)錨錠系統(tǒng)著床Fig.10Implantation of anchor system of Mitsui FWT

該風(fēng)機(jī)總體排水量為602 0 t，壓載量為1 000 t，張力腿的初始張力為2 080 t[6-7]，風(fēng)機(jī)通過6根（3組）鋼絲繩與底部混凝土基礎(chǔ)連接，目前該型風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)水動(dòng)力試驗(yàn)和計(jì)算工作已由東京大學(xué)完成。該型風(fēng)機(jī)具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：

1）采用風(fēng)機(jī)-錨錠一體化設(shè)計(jì)理念，大幅簡(jiǎn)化張力腿風(fēng)機(jī)的安裝流程，降低對(duì)船機(jī)設(shè)備的依賴和作業(yè)窗口的限制。

2）采用重力式基礎(chǔ)（混凝土），降低風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)制造成本。

3）風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)上的張力腿連接點(diǎn)位于浮筒頂端（水面以上），便于張力控制和后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)。

4）浮筒和橫撐大部分位于水下，受波浪、海流影響小。

由于目前該型風(fēng)機(jī)仍處于試驗(yàn)階段，尚存一些問題需在樣機(jī)安裝前解決，如重力式基礎(chǔ)的地基處理、張力腿系統(tǒng)的安裝過程控制等。

2 日本漂浮式風(fēng)電發(fā)展方向

2.1 新形式漂浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)

日本在漂浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的研制方面走在了世界前列，近年來，企業(yè)、高校、研究機(jī)構(gòu)提出了許多獨(dú)創(chuàng)的漂浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)[8-10]，表2對(duì)其中得到資金支持或已開展相關(guān)試驗(yàn)和分析的主要幾個(gè)概念進(jìn)行了介紹。

2.2 漂浮式風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)

漂浮式風(fēng)電場(chǎng)選址一般位于開敞的外海，離岸距離遠(yuǎn)，水深大，在深水區(qū)建設(shè)升壓站是風(fēng)電項(xiàng)目的重要環(huán)節(jié)。目前，歐盟提出的離岸升壓站設(shè)計(jì)方案均采用導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)。在福島一期項(xiàng)目中，日本獨(dú)創(chuàng)性地提出并設(shè)計(jì)建設(shè)了世界上首臺(tái)浮式25 MVA，66 kV升壓站。

表2 近年來日本提出的漂浮式風(fēng)電概念Table 2The concept of FWT put forward by Japan in recent years

該升壓站的設(shè)計(jì)方案為改進(jìn)型立柱平臺(tái)（Advanced Spar）。平臺(tái)下部為大型混凝土塊體，中部為浮箱，通過混凝土壓載確保穩(wěn)性（圖11）。上部結(jié)構(gòu)設(shè)有靠船平臺(tái)，頂部為直升機(jī)平臺(tái)和變電設(shè)備艙室（圖12）。在塔柱上集成了海洋氣象、運(yùn)動(dòng)、波浪、海流等一系列監(jiān)控和通信裝置。

圖11 浮式升壓站在干塢內(nèi)預(yù)制Fig.11Floating substation prefabricated in the dry dock

圖12 浮式升壓站海上拖航Fig.12Offshore floating transportation of floating substation

浮式升壓站設(shè)計(jì)建設(shè)過程中，日立集團(tuán)設(shè)計(jì)了專用抗傾變壓器單元，并在傾斜振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)，古河電氣工業(yè)集團(tuán)研制水下高壓電纜及接頭，解決了浮動(dòng)式平臺(tái)輸變電問題。

2.3 新一代風(fēng)機(jī)

2.3.1 下風(fēng)向風(fēng)機(jī)

下風(fēng)向風(fēng)機(jī)有別于順風(fēng)向風(fēng)機(jī)（圖13），驅(qū)動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)從機(jī)艙側(cè)進(jìn)入（圖14）。日立集團(tuán)研制的多臺(tái)下風(fēng)向風(fēng)機(jī)已經(jīng)在陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電中成功應(yīng)用（樺島項(xiàng)目、福島一期均采用日立的下風(fēng)向風(fēng)機(jī)），根據(jù)相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道，該型風(fēng)機(jī)具有以下特點(diǎn)：

1）有效避免葉片和風(fēng)塔碰撞。

2）更輕更柔的葉片（同樣發(fā)電功率，葉片減重達(dá)30%）。

3）不需要額外的轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

4）提高發(fā)電機(jī)冷卻效率。

5）提高發(fā)電效率。

6）對(duì)于丘陵地帶的陸上風(fēng)機(jī)，發(fā)電效率和可靠性更高。

圖13 下風(fēng)向風(fēng)機(jī)和順風(fēng)向風(fēng)機(jī)Fig.13Downwind and upwind turbines

圖14 下風(fēng)向風(fēng)機(jī)機(jī)艙繞流CFD模擬Fig.14CFD simulation of downwind nacelle

日立集團(tuán)在2014、2015年的年報(bào)中多次提及該型風(fēng)機(jī)的相關(guān)技術(shù)，下風(fēng)向風(fēng)機(jī)被認(rèn)為是未來陸上、海上風(fēng)機(jī)的理想形式之一。

2.3.2 液壓式風(fēng)機(jī)

常規(guī)風(fēng)機(jī)的理念為葉片驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)入變速箱，變速箱輸出軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸發(fā)電。液壓式風(fēng)機(jī)由葉片轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)液壓泵，液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓油進(jìn)入液壓馬達(dá)再驅(qū)動(dòng)后部發(fā)電機(jī)（圖15、圖16），省去機(jī)械式變速箱[12]。該型風(fēng)機(jī)已經(jīng)在日本福島二期的V形漂浮式風(fēng)機(jī)中成功應(yīng)用，是目前在運(yùn)營(yíng)功率最大的風(fēng)機(jī)。

圖15 三菱重工液壓風(fēng)機(jī)概念Fig.15Hydraulic wind turbine of Mitsubishi

圖16 三菱重工7 MW液壓風(fēng)機(jī)（Sea Angle）結(jié)構(gòu)Fig.16Structure of hydraulic wind turbine（Sea Angle）of Mitsubishi 7 MW

液壓式風(fēng)機(jī)具有以下特點(diǎn)：

1）無機(jī)械變速箱，減少了風(fēng)能損耗和機(jī)械磨損。

2）承載力大，特別適用重載工況（切斷風(fēng)速更高，發(fā)電效率提升）。

3）自動(dòng)化程度高，可靠性好。

4）運(yùn)轉(zhuǎn)噪音低。

目前，三菱重工正在研發(fā)功率更大的液壓式風(fēng)機(jī)，希望在日本遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)電中大規(guī)模推廣。

3 結(jié)語

日本海上漂浮式風(fēng)電發(fā)展勢(shì)頭迅猛，在環(huán)境省、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)省的經(jīng)費(fèi)支持下，其國(guó)內(nèi)的企業(yè)、高校和研究機(jī)構(gòu)投入了大量的研究資源，目前已提出了許多新的概念，且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)樣機(jī)的測(cè)試試驗(yàn)及并網(wǎng)發(fā)電?？傮w上有如下創(chuàng)新：

1）漂浮式風(fēng)電基礎(chǔ)創(chuàng)新，成功實(shí)施不同形式漂浮風(fēng)電的樣機(jī)試驗(yàn)。2）海上升壓站設(shè)計(jì)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)離岸輸變電。3）開發(fā)下風(fēng)向風(fēng)機(jī)、液壓式風(fēng)機(jī)，滿足未來漂浮式風(fēng)電的需求。

4）從設(shè)計(jì)方案上考慮建設(shè)成本控制。

我國(guó)作為今后海上風(fēng)電的建設(shè)主力軍，未來走向深遠(yuǎn)海，采用漂浮式風(fēng)機(jī)將是大勢(shì)所趨，日本在這方面的研究、設(shè)計(jì)、建設(shè)、成本控制經(jīng)驗(yàn)可為我國(guó)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展提供參考借鑒作用。

[1]UTSUNOMIYA T,SATO I,YOSHIDA S.Dynamic response analysis of a floating offshore wind turbine during severe typhoon event [C]//Proceedings of the ASME 2013 32nd international conference on ocean,offshore and arctic engineering.Nantes,France:OMAE, 2013:9-14.

[2]ISHIDA S,KOKUBUN K,NIMURA T,et al.At-sea experiment of a hybrid SPAR type offshore wind turbine[C]//Proceedings of the ASME 2013 32nd international conference on ocean,offshore and arctic engineering.Nantes,France:OMAE,2013:9-14.

[3]Fukushima Offshore Wind Consortium.Fukushima floating offshore wind farm demonstration project(Fukushima Forward)construction of phase I[R/OL].2015.http://www.fukushima-forward.jp/pdf/ pamphlet3.pdf.

[4]Fukushima Offshore Wind Consortium.Fukushima floating offshore wind farm demonstration project(Fukushima Forward)construction of phase II[R/OL].2016.http://www.fukushima-forward.jp/english/ pdf/pamphlet5.pdf.

[5]NAQVI Syed Kazim.Scale model experiments on floating offshore wind turbines[R/OL].Worcester:Worcester Polytechnic Institute, 2012.https://web.wpi.edu/Pubs/ETD/Available/etd-052312-133921 /unrestricted/knaqvi1.pdf.

[6]SUZUKI K,YAMAGUCHI H,AKASE M,et al.Initial design of TLP for offshore wind farm[R].Tokyo:Mitsui Engineering and Shipbuilding Co.,Ltd.,2016.

[7]YAMAFUXHIHIROSHI.Modelexperimentsandnumericalanalyses of TLP for a 5 MW floating wind turbine[R].Tokyo:Akishima Laboratories(Mitsui Zosen)Inc.,2016.

[8]NILSSON Daniel,WESTIN Anders.Floating Wind Power in Norway:Analysis of future opportunities and challenges[R/OL].Lund: Division of Industrial Electrical Engineering and Automation Faculty of Engineering,Lund University,2014.http://www.iea.lth.se/ publications/MS-Theses/Full%20document/5331_full_document_ Floating%20wind%20power%20in%20Norway.pdf.

[9]大川豊，矢後清和.浮體式洋上風(fēng)力発電の開発[R].Tokyo，2016. OHKAWA Yutaka,YAGO Kiyokazu.Development of offshore wind energe[R].Tokyo,2016.

[10]BOSSLER Annette.Japan's floating offshore wind projects.[R/OL]. Atlantic:Main(e)International Consulting LLC,2014.http://www. maine-intl-consulting.com/resources/MIC+Japan+Floating+Projects+May+2013+for+MOWII+Webinar.pdf.

[11]BALTSCHEFFSKY Henrik.Joint business council-HEXICONTaiwan[R/OL].Hexicon,Sweden,2014.http://minesto.com/sites/default/ files/documents/minesto_tai-swe_jbc_meeting_160926.pdf.

[12]Offshore Wind Turbine Project Development Department.Mitsubishi heavy industries wind power technologies[R].Tokyo:Mitsubishi Heavy Industries LTD.,2012.

Status and future development direction of Japan floating wind turbine theology

WU Shao-bo,YIN Hai-qing,ZHANG Kai-hua,SHI Bei-ling
（CCCC Third Harbor Engineering Co.,Ltd.,Shanghai 200032,China）

Floating wind turbine(FWT)is the significant direction of offshore wind power development in the future.The maritime zone of Japan is relatively large and wind resource is abundant,the research of FWT had been carried out very early in Japan.Since the Fukushima nuclear power plant disaster in 2011,Japan decided to abandon its nuclear program,and turned its attention to FWT.At present,many FWT prototypes had been installed and put into operation,and achieved good economic results.In this paper,we discussed the development of FWT in Japan,the current key projects,the innovative technology and the future development direction.The research,design and construction of FWT in Japan is in the forefront of the world,and its technology can provide a good reference for the development of FWT in China.

floating wind turbine;floating substation;downwind turbine;hydraulic wind turbine

TM614

A

2095-7874（2017）06-0108-07

10.7640/zggwjs201706024

2016-11-02

伍紹博（1985—），男，湖北黃岡人，工程師，船舶海洋工程專業(yè)。E-mail：shaobo.wu@gmail.com