浮动式风力涡轮机正在全球多个地点进行测试，其中包括加利福尼亚州。
与安装在陆地或海底的风力涡轮机不同，浮动式风力涡轮机位于一个平台上，并通过系泊缆绳将其固定在水中。
浮动平台可以支撑发电功率达10兆瓦的涡轮机，是典型陆上风力涡轮机的数倍。
但仍有一些技术难题有待解决，例如平台运动会导致涡轮机叶片承受更大的作用力，以及在较深水域中系泊缆绳的成本高昂。
北加利福尼亚州拥有美国最强劲的近海风力资源之一，具有巨大的清洁能源生产潜力。但该地区也存在一个问题：其大陆架迅速下沉，若不是几乎不可能，在海床上直接建造传统风力涡轮机的成本也将极为高昂。
一旦水深超过约200英尺（约相当于18层楼的高度），这些“单桩”结构基本就不可行了。
一种解决方案应运而生，目前正在全球多个地点进行测试：可漂浮的风力涡轮机。
在加利福尼亚州，由于干旱对水电供应造成了压力，该州正推进一项计划，以开发全美首批浮动式近海风电场。2022年12月7日，联邦政府拍卖了位于加州海岸约20英里外的五个租赁区，拍卖对象为计划开发浮动式风电场的企业。投标价格低于近期大西洋沿岸的租赁价格，因为那里的风电场可以固定在海床上，但投标总额仍然可观，合计超过7.57亿美元。
那么，浮动式风电场是如何运作的？
使涡轮机浮动的三种主要方式
浮动式风力涡轮机的运作方式与其他风力涡轮机相同——风吹动叶片，使转子旋转，进而驱动发电机发电。但与将塔架直接嵌入地面或海床不同，浮动式风力涡轮机位于一个平台上，并通过链条或缆绳等系泊缆绳连接到海床下方的锚固装置。
这些系泊缆绳使涡轮机能够抵御风力并保持在原位，同时使其与将电力输送回岸上的电缆保持连接。
大部分稳定性由浮动平台本身提供。关键在于平台的设计，使涡轮机在强风或风暴中不会过度倾斜。
平台主要有三种类型：
浮标式（Spar）平台是一个长而中空的圆柱体，从涡轮机塔架向下延伸。它在深水中垂直漂浮，圆柱体底部装有压载物以降低重心。随后，它被固定在原位，但系泊缆绳保持松弛，使其能够随水流移动以避免受损。浮标式平台多年来一直被石油和天然气行业用于近海作业。
半潜式平台具有大型浮体，从塔架向外展开，同样通过锚固以防止漂移。设计人员一直在尝试在部分此类浮体上安装多台涡轮机。
张力腿平台的平台较小，拉紧的缆绳笔直延伸至下方的海底。这类平台较轻，但更易受损，在地震或海啸中更加脆弱，因为其稳定性更多依赖于系泊缆绳和锚固装置。
每个平台都必须支撑涡轮机的重量，并在涡轮机运行期间保持稳定。平台通常由大型钢结构或混凝土结构构成，其中空结构能够提供浮力以支撑涡轮机，这在一定程度上使其得以实现这一点。由于部分平台可在港口完全组装后拖运至安装地点，它们可能成本低得多，相较于固定式底部结构而言，需要专用船舶才能在现场进行安装。
浮动平台可以支撑发电功率达10兆瓦或以上的风力涡轮机——这一规模与其他近海风力涡轮机的规模相近，并且是人们在田野中常见的典型陆上风力涡轮机发电能力的数倍。
我们为什么需要浮动式涡轮机？
一些最强劲的风力资源位于远离海岸、水深达数百英尺的区域，例如美国西海岸、五大湖、地中海和日本沿岸。
美国于12月初拍卖的租赁区总面积约为583平方英里，分布于两个区域——一个位于加利福尼亚州中部的莫罗湾（Morro Bay）附近，另一个靠近俄勒冈州边界。加利福尼亚州近海水域水深迅速增加，因此任何离岸仅数英里的风电场都需要使用浮动式涡轮机。
据政府估算，这五个区域的风电场建成后可提供约4.6吉瓦的清洁电力，足以为150万户家庭供电。中标企业表示，它们有能力生产更多电力。
但要在海上建成实际的风力涡轮机仍需时日。租赁拍卖的中标者将接受司法部的反垄断审查，之后还需经历漫长的规划、许可及环境审查程序，通常需要数年时间。
美国首次太平洋海域风电租赁拍卖结果
美国联邦政府批准了43家公司参与竞标，以开发加州海岸外五个用于建设浮动式风电场的租赁区。临时中标者于2022年12月7日公布。
在全球范围内，欧洲和亚洲已有多个全规模浮动式风力涡轮机示范项目投入运营。其中，Hywind Scotland项目于2017年成为首个商业规模的近海浮动式风电场，该项目配备五台6兆瓦涡轮机，由挪威能源公司设计的浮标式平台提供支撑挪威能源公司Equinor。
Equinor Wind US是加利福尼亚州中部近海的中标方之一。另一家中标企业为RWE Offshore Wind Holdings。RWE在欧洲运营风电场，并拥有三个浮动式风力涡轮机示范项目。其他参与企业——Copenhagen Infrastructure Partners、Invenergy和Ocean Winds——均持有大西洋沿岸的租赁区或已有近海风电场。
虽然浮动式近海风电场正逐步成为一项商业化技术，但仍有一些技术难题有待解决。平台运动可能导致叶片和塔架承受更大的作用力，并产生更为复杂且不稳定的空气动力学效应。此外，随着水深急剧增加，系泊缆绳、锚固装置和电缆的成本可能会变得非常高昂，因此需要开发更廉价但依然可靠的技术。
但我们可以预见，在不久的将来，将会有更多由浮动结构支撑的近海风力涡轮机出现。
