8月底,振华重工为中交海峰制造的国内最大起重能力2500吨自航自升式海上风电安装平台“海峰1001”顺利完成航行试验。
自航自升式海上风电安装平台“海峰1001”。 振华重工供图
近几年,我国海上风电场的建设如火如荼。据记者了解,建设中的海上风电场的安装成本约占开发总成本的18—20%,无论是运输、装配、工期还是成本费用,都取决于其安装工具——海上风电安装平台。由此,安装平台的搭建成为了海上风电场建设的重中之重。
形式多样
在海上风电场的建设热潮中,风电安装平台演化出了多种形式,呈现了不同的发展样式。
据了解,根据作业状态的不同,海上安装平台可分为起重安装船、坐底式风电安装平台和自升式风电安装平台三大类,其中自升式风电安装平台又可分为自航式和非自航式。
顾名思义,起重安装船由船只和起重机组成,也叫浮吊,它在海上起吊作业中运用的较多。起重安装船有很多优势,在不同风机位置间快速转移,操纵性好。但由于没有固定桩腿作为支撑,起重安装船难以克服海风海浪对船身晃动的影响,依赖天气和波浪条件,在恶劣海况下施工的精度与进度很难得到保证。
坐底式风电安装船,又称非自升非自航式平台,主要由型深较大的船体配备履带吊或海工吊组成。这类风电安装船主要依靠退潮或者船身自带的压载系统将船体“坐”在近海的海床上,稳定性较强,但也存在一定的局限性。射阳龙源风力发电厂厂长高刚具体解释,这类风电安装船灵活性较差,容易受到作业水深的限制且移位速度慢,不利于处理突发情况,对船底强度要求也较高,因此只适用于潮间带和浅水区作业。
自升式风电安装平台吊装过程稳定性好、结构相对简单、造价相对较低,根据其推进情况又可分为非自航、自航自升式风电安装平台。目前,在我国海上风电设备的安装中,非自航自升式安装平台被普遍采用。“但自升式风电安装平台也有不足,例如它不具备自航能力,需要由拖船拖行,机动性能受限,移动需要的时间较长。”射阳龙源风力发电厂技术主管苏航表示。
如今,兼具自升式平台和浮式起重船舶优点的自航自升式安装平台出现了,该类平台集聚了多种功能,是当前海上风电安装的最佳配备。
迭代升级
纵观国内外,风电安装平台在短短数十年内经历了历代更迭,在技术创新与发展中不断突破限制,逐步实现安全、便捷与高效。
1955年,世界首艘风电安装船由美国Dean兄弟公司设计建造,风电安装由此拉开序幕。此后,国外风电安装船经历了三代发展从第一代联合作业形式的操作,到第二代驳船、平台,再到第三代功能(自航、自升、起重)齐全的专业化风电安装船,一代代的更迭也是一次次的进步。
我国的海上风电行业起步虽晚,却后劲十足。2007年,金风科技第一台海上风机在渤海湾海域试验投产,标志着我国的海上风电事业正式起步。在国家政策支持以及并网目标的推动下,海上风电从2014年到2022年期间经历了其加速发展的阶段。2022年,50座以上的风电安装平台蓄势待发,随时为我国海上风电机组的安装提供服务。
关于我国风电安装平台的发展脉络,高刚如数家珍地向记者介绍我国风电安装平台的发展大体可分为四个阶段:第一代风电安装平台,如“海洋036”和“海洋038”等,解决了耐波性的问题,但仅能从尾部靠近风机基座进行作业导致施工不便;第二代风电安装平台,如“精铟1”和“福船大桥”等,采用了绕桩式起重机,改善了第1代的不足,甲板作业面积也相应增大;第三代风电安装平台,如“铁建01”和“华祥龙”等,增加了作业水深和大功率全回转推进器,提高了平台航速和航行、定位能力;第四代风电安装平台,具有“运输+安装”一体化功能,采用桁架式桩腿,满足更大作业水深,且拥有更大吊高和吊重。
2022年9月28日,被称为“海上擎天柱”的“白鹤滩”号风电安装平台成功交付,这是我国首艘符合第四代海上风电安装功能标准的风电安装平台。“这一平台建成的意义非同寻常,它为我国海上风电向深远海进军提供了又一重要利器,并为后续海上风电的施工装备树立了标杆。”高刚自豪地说。
大势所趋
整体而言,海上风电安装技术在逐步升级,其需求供应却呈现矛盾。2022年,我国海上风电安装的平台数量已经从2005年的2座增加到了50多座,但是供求关系形势依然严峻。
“通过统计规划中和建设中的海上风电项目数量,现有的风电安装船数量为满足安装需求还远远不够。”射阳龙源风力发电厂工程主管龚镇向记者补充道。
根据世界风能协会(GWEC)的预测,在2023年,全球海上风电场的新增装机容量的比例将由2018年的8%提高到22%,由此可见,今年,海上风电市场将迎来大市场,但同时也给安装平台建设的速度带来了压力与挑战。
“要应对未来海上风电快速发展的形势,还需要进行更多的创新,我们开展更高层次、更智能的研发行动,一定意义是大势所趋。”苏航说。根据当下的发展趋势,结合专家的科学预测,未来的海上风电安装平台将朝着深水化、大型化、专业化、智能化、模块化的方向发展,将通过信息感知、通信导航、状态监测与故障诊断等智能化技术,帮助安装平台更安全、更稳定、更高效地运行,并通过功能、技术和任务模块化等方式,实现风电安装平台的多功能化和多任务化,不断走向“深蓝”,实现安装技术的优化升级。
眼下正值我国海洋强国建设和海洋经济开发的机遇期,作为未来风电行业的重点发展方向——海上风电市场潜力巨大,我国海上风电场规划和建设规模也在不断扩大。随着大批海上风电项目进入施工建设阶段,巨大的市场空间必将带动风电安装平台产业的快速发展,风电安装平台的各种功能也将愈发完善,在各种发展利好之下,中国将有望成为全球最大的海上风电市场。