PelarStar TLP是非常典型的TLP，也是非常符合传统海洋工程浮式平台设计理念的一种浮式风机基础形式，其浮体部分绝大部分浸没于水中，浮力大于自身重量，二者的差为张力腱系统的张力，整个平台通过5根张力腱实现系泊定位。
平台固有周期小于波浪主要能量范围，从而实现了很好的运动性能。从运动性能角度来看，目前TLP基础无疑是所有浮式风机基础方案中对于风机和外输电缆最友好的一种基础形式。
PelaStar TLP的运动性能好，这对于整机商的风机机组设计是非常有利的。PelarStar TLP的结构较为简单，便于批量建造。整个风机可以在建造场地实现总装。由于主要的浮体结构部分位于水下，运维作业船只可以直接航行到塔筒与基础连接位置进行运维登靠作业，考虑到TLP本身就具有的“稳定”特性，登靠作业将具有很高的作业概率。PelarStar对于不同类型的风机机组的适应性应该是比较好的，通过调整基础尺度可以较为方便的适应不同大小机组的要求。
Pelastar TLP 基本组成
整个基础由浮体部分、张力腱系统两大部分组成。浮体上部与风机塔筒连接，下部伸出若干悬臂浮箱结构提供浮力并与张力腱实现连接。张力腱为聚酯缆，下部与垂向受力锚连接。从示意图上看电缆由塔筒进入浮箱后穿舱出来，当然这个应该只是示意，通常会有更好一点的处理方式。考虑到TLP属于立管友好型的平台，电缆采用悬链线铺设的方式应该不会遇到太大的挑战，浮块可能仅仅为了示意。
面临的挑战
说实话，我个人非常喜欢这个设计。整体造型很像海星，设计简洁，没有圆形，容易建造，但喜欢归喜欢，我个人认为这个概念还存在很多挑战：
是否安全
PelarStar的概念非常接近Seastar TLP，鉴于Seastar TLP有被台风摧毁的经历，在海洋工程界这个概念显然已经不再考虑范围以内。不过对于风电行业，尤其是国内的风电行业，这个因素往往不在考虑范围以内。
我不觉得这个东西很容易安装
虽然PelarStar的相关介绍中对于建造安装给出了方案（场地总装，湿拖就位）和概算，但我不认为这东西会很容易安装，原因很简单，它是TLP。
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聚酯材质张力腱
似乎聚酯材质的张力腱还没有得到过真正的工业应用（注意，不是一般意义上的聚酯系泊缆，而是作为张力腱使用的聚酯缆）。虽然随着技术进步和工业界的逐步实践，我们现在对于聚酯材质的系泊缆有了更深入的认识和使用经验，但显然，对于本身具有蠕变特性，安装和保护需要特殊考虑的材质，聚酯缆作为张力腱长期服役，个人认为还需要工业界的广泛验证----尽管PelarStar宣称新的聚酯缆作为张力腱使用所面临的蠕变挑战得到了改善。
连接有点太简洁
浮箱与立柱之间的连接从宣传资料上看去像是几个肘板进行加强，可能设计上有更多的考虑，但直观看上去显得有点简单。
水深适应性有限
TLP在浅水的应用与深水的应用一样面临挑战。官网的介绍PelarStar TLP的水深适用范围为50~200m，这是个较为合理的范围，可供国内某些力推TLP风机的同行参考，不过请记住，PelarStarTLP用的是聚酯材质张力腱，不是钢管。
新技术多，设计挑战大
TLP浮式风机本身就是个新事物，同时又采用聚酯缆张力腱和其他一些新技术，PelarStar所面临的技术挑战是很大的----毕竟这东西不是军用的。
TLP浮式风机基础的固有周期有很大概率和1P、3P发生共振，能够提供给TLP固有周期的设计空间非常有限，这也是一个较大的挑战，不过似乎PelarStar TLP并没有遇到较大的麻烦，这侧面说明设计团队的素养还是过硬的。
开发工具
一看到In-house就看到国内的差距了。买专利总不是长久之计，核心技术是买不来的。
Supported by Glosten Engineering Expertise and in-house Tools:
• Optimization software can minimize cost for a given water depth and metocean conditions.
• Fully coupled, 6-DOF, non-linear, time domain analysis for parked conditions.
• Aero-hydro-servo-elastic, 6-DOF time domain for operating conditions.
投资概算
PelarStar TLP做了比较详细的工程投资概算，虽然跟习惯看到的计算不太一样，但在我见过的浮式风机基础的介绍材料里算是很专业的了。从他们公布的概算结果来看，单个基础加机组的CAPEX中30%为船体建造运输费用，15%为张力腱系统费用，52%为风机机组费用，单台机组总价近3100万美元，感觉优化空间还是比较大的。
这样直观一点
还处于概念阶段的东西，谈学习曲线的贡献显得有点不太合时宜
总结
尽管未来几年之内见到PelarStar乃至TLP浮式风机样机的诞生的可能性都不太大（这个要看国内同行的决心、毅力和胆量了），但作为目前唯一一种还没有成功地从海洋工程浮体形式中成功借鉴到浮式风机领域的平台类型，TLP浮式风机还是大有搞头的。
首个应用Hywidn概念的浮式风机项目Pilot Park基本情况
2017年1月，挪威石油位于Scotland的Pilot Park浮式风电场装机容量30MW，位于苏格兰东北海岸，于2017年底顺利投入使用。该示范项目能够充分利用苏格兰丰富的海上风能资源，在水深超过100米的海域内运作，为商业化规模化的浮式风电场运作展示了成本效益和低风险的解决方案。
HywindII基础建造组装
Pilot Park浮式风电场基本资料：
位于苏格兰阿伯丁东北方向的英国北海沿岸，距离岸边25公里，水深95~120m，风电场位于两条油气管线之间
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挪油拥有75%权益，Masdar拥有剩余25%
Pilot Park风电场夹在已有油气管线中间
风电场由5台挪油Hywind Spar基础浮式6MW风机组成，2015年作出投资决定，总装机容量30MW
风机SWY-6.0-154由西门子提供，轮毂高度101m，桨叶直径154m
年平均风速10.1m/s，输电电压33~36kV
每台浮式风机间距1Km左右，采用3X1系泊系统，桩锚，系泊缆为147的钢链并有60t的配重
风机基础为Spar，基础总重3,200t，包括1,000t的固定压载
风机基础海上扶正压载、压载，整体拖航至安装地点
项目总投资20亿挪威克朗，相当于9.5亿美元，建成后能够为2万户居民提供稳定供电
已于2017年投产，设计寿命25年
作为国家石油公司的挪威石油，很早就开始布局新能源产业。2001年推出了Hywind浮式风机概念。
挪油2009年推出了2.5MW的Hywind样机，服役在挪威沿岸10km的挪威北海，水深200m，于2009年9月开始运行。自运行以来已经累计发电37.6Gwh，整体表现还是非常好的。服役期间经受住了44m/s风速和19m最大波高的考验，一定程度上证明了Hywind的可靠性。
Hywind样机托航
体型大了一圈，成本却降低了60~70%，显然进行了大量的优化设计
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Hywind样机若干年稳定的表现也给了挪油信心，最终促成了Pilot Park项目的实现。从挪油的布局来看，Pilot Park项目一定程度上还具备试验性质，技术挑战和概念可行性已经被样机所证明，这个项目背负着项目降低成本的验证意义。
Hywind的基本特点
Hywind充分借鉴了经典Spar平台的设计理念，即：
大吃水，小水线面结构。较小的水线面使得平台升沉固有周期可以大于波浪的主要能量范围从而实现较好的升沉运动性能。
经典Spar
底部软舱配备固定压载。底部配备较大重量的固定压载，将平台整体重心拉低至浮心以下。这样做的好处是作业状态下的平台呈现了无条件稳性状态（不倒翁），同时，平台的横/纵摇固有周期可以做到远大于波浪的主要能量范围，从而实现较好的横纵摇运动性能。
OC3 Hywind Spar Penel Model by Nemoh
OC3 Hywind Motion RAOs by Nemoh
基本照搬Spar平台的安装流程。典型的Spar平台安装分为：干拖、湿拖、扶正、回接、调试几个重要步骤。Hywind的安装流程基本一致，具体到Pilot Park项目，Hywind浮式风机的安装步骤为：
建造完毕并采用横向装船方式进行装船，整体干拖运输的Pilot park项目Hywind浮式风机基础，运输作业由OHT完成，OHT搞这种改造的自航半潜船很有经验
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可以清楚的看到建造场地一侧的5座Hywind基础，此时风机在建造场地已经竖立并总装完毕，并锁定了风轮和桨叶
Hywind 在湾内完成扶正，Saipem7000完成机组与基础的对接安装
风机及基础总装完成后由拖轮整体湿拖到安装地点与早已安装完毕的系泊系统以及外输电缆回接，实现就位。
整体而言，Hywind的设计简洁，造型优雅，是我个人比较喜欢的一款浮式风机基础设计方案。Hywind充分借鉴了海洋工程经典Spar浮式生产平台的设计理念，很好的解决了平台运动性能、整体结构、安装设计等一系列问题，展现了过硬的技术能力。
Hywind的所面临的挑战
安装作业量大且存在风险
众所周知，Spar在所有浮式平台类型中的安装难度和挑战仅次于TLP。Spar从建造场地干拖至总装场地，随后Spar船体湿拖至作业地点并扶正。组块和平台的安装均在外海完成，受环境条件影响明显，目前仅有一例双船组块浮托安装案例，其他均依赖于起重船吊装组块。
即将投产的Aasta Hansteen Spar-FPSO采用港口遮蔽海域进行扶正和组块安装，随后整体湿拖就位的方案，降低了环境条件的限制，但显然这一方案比较适合北海及其毗邻海-----能让Spar顺利完成扶正的深水良港并不是到处都有。同样，苏格兰的Hywind浮式风机安装也有赖于较好的港口条件，能够在港内完成总装整体湿拖就位，一定程度上降低了风险和安装费用，但如果换做其他海域，可能限制条件较多，有可能风机和基础需要分别运输到就位地点吊装安装（或者采取其他方式安装），此时开敞海域作业和离岸调试所带来的风险不可忽视。
水深适应性有限
Hywind概念本身就需要大吃水来实现优良的运动性能。较大的吃水对于中国大陆这种大陆架延伸范围广，坡度缓的海域适应能力有限------毕竟风机需要离岸较近以实现较好的电力输送条件并降低安装以及电缆铺设投资。
从目前掌握的情况来看Pilot Park的6MW Hywind浮式风机基础吃水为75m，这显然经过了优化，这显示Hywind样机测试结果很有可能表明Hywind的设计很好，性能甚至会有些过剩，因而具备在吃水上进行优化的空间。尽管如此，75m的吃水对于中国大陆这种沿海大陆架水深条件来说，仍旧显得很大。不过对于日本、美国东西海岸以及台湾以东的海域，Hywind无疑是具备较强的竞争力。
涡激运动与马修不稳定
北海（广义上的）的环境条件在所有人类海洋工程大面积开发的海域属于最恶劣的，这里的恶劣主要指得是风速强劲稳定，一般以及极限波浪条件恶劣，但通常北海的流条件相对较弱。墨西哥湾北部的海况条件恶劣程度仅次于北海，但有环流影响，流载荷不可忽视。南中国海北部的海况条件与北部墨西哥湾相当，疲劳海况略强于墨西哥湾，但弱于北海。南中国海北部的流环境条件同样不可忽视。
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Spar的一个重要的设计问题是Spar结构在波流的作用下所产生涡激运动现象，其对于系泊系统和立管系统的影响不可忽视。目前北海及邻近海域服役了两种Spar平台，一个是挪威外海的Aasta Hansteen Spar-FPSO，另一个是Hywind样机及Pilot Park项目，这两种Spar均没装抑制VIM发生的螺旋侧板，显然最可能的解释是不需要安装。
可以同上面的经典Spar进行比较
但对于南中国海北部和墨西哥湾北部这种流环境影响较大的海域，VIM显然不可忽视，这一点早已在墨西哥湾北部服役的Spar平台实际工程中得到了证明。Hywind在这些海域的适应性值得研究。
马修不稳定这种设计上的缺陷就不该发生，这里也就没必要说了。
总结
Hywind作为第一个实现商业化运营的浮式风机基础方案已经被历史所铭记，它的成功显然不是拍脑袋拍出来的，它是充分借鉴海洋工程行业已有的成熟经验，并在此基础上进行集成创新并取得成功的经典范例，值得充分借鉴。
对于风电行业，经验强过一切，Hywind的前景应该是非常光明的，尤其是在一些急迫寻求能源自立的国家和地区（譬如日本、台湾、夏威夷等）将具有很强的竞争力。
归根到底，便宜好用才是王道。
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原标题：浮式风机基础巡礼（1）PelaStar TLP
