摘要：海上风力发电在我国沿海区域正处于高速发展时期，文章在海上风力发电机组安装方式进行了介绍，简要 风场建设中船舶设备配置选型方面的差异做出简要阐述，
关键字：海上风电；风力发电机组安装；对比分析
1引言
风电作为一种新能源，以其无污染的产出方式，特别是在环境和能源矛盾加剧越来越受到重视，随着技术的日益成熟，利用清洁的风能资源是全球能源开发的战略方针。由于海上风能具有风速高、风速稳定、不占用土地等优点，已成为目前风能发展的趋势和重点，截止2017年，全球风电累计装机容量达到539.58GW。由于在年新增装机市场的卓越表现，中国累计装机容量已超越欧盟，中国成为全球风机装机容量最大国。目前风机机组装机容量也越来越大，风电场也有近海向远海延伸。海上建立风电场不同于陆上风电场，其环境相对陆上风电，海上风场建设受潮流、涌浪、水深、地质、强风、运输条件限制，合理的选择船舶和风机安装方式在风场建设中显得尤为重要。
目前，世界海上风电机组安装方法，根据安装过程可分为2类：海上整机安装方法和海上分体安装方法。英国Beatrice风电场2台5MW机组采用海上整机安装，国内东海大桥海上风电场34台机组率先采用海上整机安装方法安装。分体安装技术在国外应用较为成熟，在风电场建设中占比约为90%，全球规模最大风电场London Array风电场均采用该法。
2海上整体安装与分体安装船舶设备
全球海上整机安装在Beatrice风场首次得到应用，Beatrice风场用Rambiz号双吊臂起重船安装风机机组（见图1）。国内上海临港海上风电二期风电场为风力发电机组整机安装方式，风机机组预先在浙江省舟山市岱山县拼装基地完成拼装后由“三航工2”运往海上风场建设地，现场采用双吊臂起重船“三航风范号”完成风机机组与基础对接（见图2）。以上海临港海上风电二期风场建设为例，其船舶配套为见三航风范、三航起18、中海起16、三航工2、海工6、腾峰68、腾峰27、金航工68、金杰6、苏启新荣5、立人19、三航拖3003、东港拖4001、三航拖6001。
图1 Beatrice风场Rambiz号 图2临港海上风电二期风场三航风范号
目前海上分体安装技术在国外有较多运用，海上分体安装需由船在海洋中形成一个较为稳固的起重平台，国外建造出一批较为先进带有自航自升式船舶如Mayflower resolution、Sea Challenger、Pacific Orca，在欧洲风场建设市场拥有70%占比的A2SEA公司除拥有自航自升式船舶外还有Sea power、Sea worker、Sea Jack等自升式式平台船。在建江苏如东风电场中，采用中交第三航务局新建船舶三航风华自升式式平台船进行风机机组海上分体安装。
分体安装以江苏如东风电场为例，如东风电场建设过程中投入船舶三航风华、龙源振华5号、景和23、至宪10、金航工68、苏启新荣16、三航拖3005。
根据两个实际工程投入船机设备分析比较，风机机组海上整机安装投入船机设备较风机机组海上分体安装投入较多，风机机组整体安装需配套船舶如起抛锚船、拖轮方面，海上整体安装技术在海上减少了风机拼装工作量，减少了空中作业和海上作业时间，拼装完成的风机机组需有专用风机运输驳船运往风场建设区域，风机整机安装需配套船舶大量增加，如在风场建设期中受天气影响，工期的延长将极大增加承建方的船机成本，增加项目经济风险，同时风机机组整机安装风机虽已完成组装，但风机安装完成后，需及时拆除软着陆定位吊装系统部件，运回拼装基地进行后续拼装作业，使现场呈流水作业，势必将增加船机协调工作量，现场施工节奏紧凑，现场需有强大的技术保障，多方面确保船机和设备正常运行，海上整体安装除满足表1船舶设备外还需有配套的风机整机拼装基地，拼装基地应处在风场周边地区，距离过远将造成运输成本增加，失去整机安装的优势；风机机组海上分体安装由自升式平台船插入桩腿，在海上形成稳定平台，将风机安装环境极大改善，进行海上拼装减少了由于涌浪、潮流给风机机组拼装带来的不利影响，自升式平台船甲板相对宽大开阔，能为风机部件提供较大的存放空间，造价相对较高，但工作稳定性好。在单桩基础风机多采用分体安装，单桩基础上安装风机软着陆系统较为麻烦，国外无单桩基础采用海上整体安装的先例，较为先进的自升式平台船上还配备有单桩抱桩系统，可以承接沉桩施工到风机安装的整个施工过程的一体化施工。但由于自身未配备足够动力设施，远距离需仍需由拖轮移位，机动性较差，效率低，恶劣天气应变性差[3]。若采用最先进的自航自升式平台船，较目前施工模式的船舶投入，极大的提高风机组安装效率。国外自升式平台船主要有Sea Worker、Sea Jack，国内自升式平台船主要有龙源振华2号、三航风华号等。
3海上风电场建设风机机组安装船舶的现状与建议
国外现有的自航自升式安装船具有较好的航速和操作性，操作灵活，可一次性运载多台风机，减少了对本地港口的依赖，安装效率较高；配备动力定位系统，可以在恶劣的天气海况和较深的海域工作。但其制造成本高，一次性投资大，制造周期长。以A2SEA公司的Sea Challenger及英国MPI公司的Mayflower Resolution为代表的自航自升式风电安装船，其装机容量均在10台左右的风机构件。充分满足远海的风电机组海上分体安装要求，我国可以借鉴其经验，国内引进该类型船舶。受海上石油开发一种离岸动力定位及半潜式安装船也在风电风场建设中尝试，国内也有工程公司在此方面有研究，具体带后续研究。
目前中国风电场建设的船舶中，可考虑改造一批常规船舶成桩腿固定船，在这种船舶桩腿为改建中安装，作业过程中船体依然依靠自身浮力漂浮在水中，桩腿只起稳固船体的作用，以A2SEA公司的Sea Power为代表，相较于自航自升式安装船是一种较为折中的方案，中国目前船舶保有量较为富裕，可充分利用现有资源加以改造，产生一批中国风电安装的专业化船舶。
参考文献：
[1] 张崧 ，谭家华，海上风电场风机安装概述[J]，中国海洋平台，2009（3）：36-41
[2] 秦顺全，张瑞霞，李军塘，海上风电场基础形式及配套施工技术[J]，中国工程科学，2010（11）：35.
[3] 刘志杰，刘晓宇，孙德平，林成新，冯凯，海上风电安装技术及装备发展现状分析[J]，船舶工程，2015（7）：1-4
论文作者:王伟,曹建宇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/6/19
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