从韩国到北海，海上风电场正在成为世界各地主要浅水区的常见设施。其中大部分都锚定在海床上，但离岸更远的风更强且更稳定，因此能源公司将注意力转向不适合锚定涡轮机的更深水域。
最终的 9.5MW 风机于 2021 年 8 月被拖入目前世界上最大的浮式海上风电场，Kincardine 海上风电场竣工。六台维斯塔斯涡轮机（五台 9.5MW 和一台 2MW）位于苏格兰阿伯丁海岸 15 公里处——欧洲风最大的国家——水深为 60-80 米。较风机转子直径为 164m，每个叶片重 35 吨。
这个 50 兆瓦的风电场不会长时间保持世界冠军头衔，因为最近的苏格兰和凯尔特海海底拍卖吸引了壳牌和Equinor 等财团对千兆瓦级业务的多次投标。浮式海上风电 (FOW) 成本目前远高于海上固定底部系统，但固定系统的成本在过去四年中已经下降了 30%，并且随着浮式风电开始扩大规模，预计未来将形成规模经济。
如果风电要为零碳未来做出贡献，浮式海上风电必须成为现实。恶劣的深水环境给该行业带来了一系列必须在商业化之前克服的技术挑战。许多技术基础工作已经在石油和天然气领域完成，但安装、监控和多个单独低价值站点（阵列中的涡轮机）的持续基本维护带来了与单一高价值站点完全不同的一揽子经济-价值不断生产资产，如石油钻井平台。
据国际能源署称，世界海上风能资源能够满足 2040 年估计的全球电力需求的 11 倍。利用这种能源将成为到 2050 年实现全球净零碳排放目标的关键组成部分。80%海洋中风力最大的地区有1%在深海领域，无法在海床中安装固定基础。解决方案是将巨型涡轮机漂浮并将它们系在海底，这将使风力发电能力扩展到沿海水域较深或海床不适合固定结构的国家。挪威、法国、西班牙、韩国、日本和美国大部分沿海地区将受益。
漂浮的海上结构不断运动，承受高达 15m 的海浪的振动和冲击；一年 365 天，终其一生——估计为 30-35 年。设计结构以允许高大、头重脚轻的风车直立漂浮的工作已经基本完成。大量借鉴深水油气经验，最常见的设计是半潜式三角形框架，在两个角处装有压载水的立式储罐，以平衡第三个点，该点固定风机本身。海水可以在半潜式结构周围移动以保持稳定性。
保持风机直立和相对稳定的其他方法包括 Equinor 开发的翼梁设计，它将风机放入长而深的压载管中，就像花瓶中的花朵一样。Norwegian BW Ideol 的阻尼池是一个混凝土或钢驳船状结构，就像一个相框，浮式框架内的晃动水流稳定了上方风机的运动。这种设计已经在日本近海试验中经受住了三场台风的考验。
最后的基本设计类型是张力腿平台。它们通过可调节的系泊缆绳固定在海床上。传感器识别传入的风和涌浪运动，并实时调整电缆长度，让巨大的风机平台在汹涌的海上波浪上平稳行驶。美国的通用电气正在推行这一战略。
还需要开发浮式变电站，因为沿着将能量输送到岸上的长电缆的电压损失是不可接受的。小型海底变压器已经存在，可用于为石油和天然气装置提供服务，但其容量太有限，无法用于浮式海上风电。
日立 ABB 电网可再生能源创新和解决方案负责人 César Saiz 正在规划下一代 FOW，计划于 2025/6 年完成的 250MW 及以上的领域。他解释说：“我们预计到本世纪中叶将拥有可运行的浮式变电站。该技术已经开发。但是建造这些浮式变电站需要一个全新的供应链以及与能源公司和平台设计者的密切合作与协调。”
日立在 FOW 方面有着悠久的历史，为 2013 年福岛浮式海上风电示范项目制造了早期的概念验证。新一代浮式变电站将模块化、组装并安装在港口的子结构上，然后拖到最终位置。“在深水中长达 35 年的任何事物都将受到持续的日常环境压力，在波浪和水流的作用下永不停息。每个不同平台设计产生的运动都需要在任何最终的变电站设计中进行调整。我们正在这些方面与风机制造商密切合作，”他说。
在预期的使用寿命内，以最少的现场干预获得最大的可靠性将是经济运营的关键。与风机一样，变电站将有多个传感器来持续监控性能，人工智能和机器学习将用于对可能导致代价高昂的停机时间的疲劳发出预警。Saiz 补充说，展望未来十年，可能会使用水下和漂浮混合解决方案。
风机尺寸也正在迅速增加，预计到 2025 年将有 13-15MW 的风机上市。大兆瓦风机效率更高，但目前这批风机设计已达到现有船载起重机所能达到的极限，运维及其困难。
该行业正在采取两种方法来解决这个未来非常现实的问题。拖到港口意味着将风机与其系泊设备和出口电缆断开，然后将整个设备慢慢拖到附近的港口进行必要的维护。这样做的缺点是双重的：过多的停机时间会降低浮式海上风电的经济性，并且需要设计用于电力和系泊电缆的有效断开/重新连接耦合。一些能源公司还担心牵引过程本身可能会导致金属疲劳并缩短资产的使用寿命。此外，具有适合处理风机的基础设施和水深的港口很少。
第二种方法是在现场、深水和恶劣的风和海况下处理操作和维护。一些重型起重船可能具有所需的作用范围，但无法满足水平精度，以避免由于起重机尖端或风机在海上的相对运动而损坏它们。下一代风机的主要维护将需要新型起重机。
资产监控和检查没有快速解决方案，但有一些技术正在开发中。数字孪生方法的使用是可能的，但是处理和分析来自吃水线上方和下方所需的非常多传感器的数据流肯定需要一些新的想法。
浮式海上风电是一个处于起步阶段的行业，潜力巨大，其回报也是巨大的——获得比近岸风电更稳定的能源资源，并提供高达 50% 的能量。
