恶劣环境下浮式海上风机V型共享系泊系统的优化设计与性能研究

针对台风频发海域浮式海上风电(FOWT)系泊系统成本高、环境风险大的问题，台湾大学团队创新提出V-Share Mooring方案。通过对比传统集群式/分散式系泊，该设计采用单锚双缆结构，结合多项式回归响应面分析，实现平台偏移量减少15%、系泊成本降低20%，为浅水区(70m)台风环境提供了兼具经济性与可靠性的解决方案。

　　

在全球能源转型浪潮中，浮式海上风电(Floating Offshore Wind Turbines, FOWT)正成为开发深水风能的关键技术。然而在台风频发的台湾海峡等恶劣海域，传统系泊系统面临双重挑战：既要承受极端环境载荷，又要控制不断攀升的成本。更棘手的是，密集布置的风场中，系泊系统水平跨度往往成为限制风机间距的关键因素——这与固定式风机受尾流效应制约的情况截然不同。面对这些难题，台湾大学的研究团队在台湾科技部和教育部玉山学者计划支持下，创新性地提出了V型共享系泊(V-Share Mooring)系统，相关成果发表在《Ocean Engineering》上。

研究采用数值模拟与工程验证相结合的方法。首先基于OrcaFlex软件建立15MW半潜式平台"TaidaFloat"的耦合动力学模型，针对70米水深设计三种系泊方案：10°集群式、60°分散式和126°V型共享式。通过多项式回归构建响应面，优化预紧力与锚链总重参数，并结合ABS规范进行极端工况(50年一遇台风)验证。

Mooring systems of different patterns
理论分析表明，V-Share系统通过单锚连接相邻立柱的双缆结构，形成独特的几何刚度分布。数值模拟证实，与传统方案相比，其水平刚度提高22%，有效抑制平台偏航运动。

V-Share mooring system
该设计的核心创新在于采用石油工业验证的成熟组件，仅通过改变连接方式实现性能提升。工程分析显示，共享锚可减少33%锚点数量，安装成本降低18%，且不影响DNV GL认证要求。

Environmental conditions
以台湾海峡极端工况(风速46m/s、波高16.5m、流速2.1m/s)为测试基准，模拟显示V-Share系统在270°风向角(最不利工况)下最大偏移量仅23.4m，优于集群式的27.1m。

Mooring performance and floater motions
响应面分析确定最优预紧力为850kN、链径84mm时，V-Share系统实现张力均衡分布，极端载荷下安全系数达1.67，同时减少海床扰动面积15%。

Conclusions
研究表明，V-Share系统通过锚共享机制，在保持石油工业可靠性的同时，兼具三项突破性优势：(1)平台稳定性提升，偏航角减小40%；(2)系泊成本降低20%，主要来自锚点减少与安装简化；(3)环境友好性增强，海床足迹缩小至传统方案的85%。这项由Glib Ivanov和Yongyan Wu主导的研究，为台风多发区的浅水(60-100m)FOWT建设提供了兼具技术可行性与商业竞争力的解决方案，将加速东亚海上风电的规模化开发。