近日，我国首个国家级海上风电研究与试验检测基地在福建省福清市江阴港城区开工建设。经过多年发展，我国海上风电从无到有，从探索期、培育期进入了高速发展期，布局也从潮间带、浅海，逐渐向深远海挺进。

    海上风电相较于陆地风电有什么优势？深远海风电设备架设在浮动平台上该如何解决稳定性难题？带着这些公众较为关心的问题，科普时报记者采访了相关专家。

    浮式风电独具优势

    随着近年来能源转型深入推进，海上风电进入规模化开发阶段。

    “相比陆地风电，海上风电具有风能资源丰富、环境影响小等优点，海洋风速较大，发电量高出陆地风电20%—70%。更为关键的是，风电场的建设需要大量的空间场地，海洋面积广阔，没有地表障碍物限制，可不断向远海深海开拓。”西安理工大学机械与精密仪器工程学院教授穆安乐表示，根据不同的海域环境，海上风电分为近海风电和远海风电。近海风电机组通过水平桩基础固定在海床上，远海风电则需要通过浮动平台才能实现，被称为“浮式风电”。

    近海海风资源因为不断地开发而逐渐趋于紧张，深远海由于生态限制性因素较少且风资源条件优良，能通过规模化开发降本增效，未来开发潜力较大。“浮式风电无需布设基础，可以自由漂浮，更灵活地适应海域环境，是海上风电的未来发展方向。”穆安乐说。

    风机稳定性是痛点

    中国海油研究总院院长米立军认为，虽然迈向深蓝已经成为中国海上风电产业发展的最重要趋势之一，但深远海浮式风电的发展还面临一些挑战。他在接受媒体采访时表示，“我国浮式风电装备总体设计挑战大、经济性要求高、高端核心产品国产功能能力弱，亟须探索新型风电开发模式及颠覆性新技术，推进深远海浮式风电迈向平价商业化。”

    穆安乐表示，浮式风电系统会受到波浪、海流以及风载的共同作用而产生复杂的运动与振动，稳定性差也是其大规模商业化推广所面临的一大难题。“目前主要的解决方案是增加浮体的自重、降低重心或者减小其运动，但都会使系统过于笨重，增加制造难度。找到有效的控制策略来提高浮式风电的稳定性，一直是学术界努力的方向。”

    为解决浮式风电的稳定性问题，穆安乐带领科研团队选取了10兆瓦级的漂浮式风电机组作为研究对象，设计出主动振动控制系统，通过基于自适应鲁棒控制算法的最优控制器，该系统可以根据风载变化实时调节控制力，对结构振动实现主动控制。此外，该系统还拥有自适应机制，可以快速准确地实现随机风速下风力发电系统的最大功率点的追踪。

    深远海风电前景广阔

    团队仿真研究结果显示，采用主动振动控制系统后，浮式风电机组的角位移降低了28.4%。“主动振动控制对系统稳定性提升效果显著，可以大幅减轻浮式风电系统的动态载荷，有效延长使用寿命，确保系统安全可靠运行。”穆安乐说。

    除了受日常的波浪和风载影响，浮式风电还面临偶发极端风浪事件威胁。为此，穆安乐带领团队采用高级控制算法，设计出能够实时预测和补偿风电运动的主动控制系统，大幅提高了浮式风电抵御巨浪冲击的能力。

    产业界认为，浮式风电主动振动控制系统为大型海上可再生能源设备的设计提供了借鉴，也为我国能源结构调整提供了技术支撑。不过，穆安乐坦承该项技术还有待进一步提升和优化，需要更多科研人员的共同努力。“随着技术创新的不断深入，我国海上风电产业必将取得长足的发展。有理由相信，作为清洁可再生的海上风能必将在未来的能源结构中发挥更大作用，造福全人类。”穆安乐说。