海上風電運維之風電運維船

　　海上風電運維是發展海上風電的重要一環。海上風電運維過程中會遇到諸多問題，運維船是最具代表性的問題之一。 　　
　　運維船是海上風電場施工、運行和維護的重要交通運維工具，目前國內的運維船大多以改裝租借的漁船與交通船為主，安全性、速度、裝卸載能力等相對于專業運維專業運維船來說都較差。根據DNV的測算，每臺海上風電機組平均每年有高達40次停機故障，整體故障率約3%，大約每30臺海上風機就需要1艘專業的的運維船。相對于海上風電突飛猛進的開發建設，專業運維船的需求也隨之增加。
　　
　　海上風電運維船的主要用途：為海上風場風電機組運行維護提供便利條件，最大程度縮短及降低運維時間及成本。運輸及儲藏電器模塊及油品，維修工具、日常供給物品等；運輸工程師、技術人員和項目組工作人員，及考察團人員等；為工作人員提供食宿休息、傷員緊急救助；風場火災緊急救助等。
　　
　　目前國內海上風電運維船以專業雙體運維最為適用，特點是安全性，適用性，經濟性，具有良好的穩性以保證維護人員安全登上風機。雙體船具有甲板面積大，布置寬敞，穩性好，吃水淺，具有較高航速，能承受較大的風浪能力，保障海上作業時人員的安全，同時雙體船具有良好的操控性，使用可靠，維修方便等特點，這樣的船體形式，無能在船舶靜止或者海上航行狀態，都可確保較小的移動幅度，今年來大都用于安全要求高，航速要求快的高速客船上。
　　
　　海上風電運維船及其發展趨勢
　　
　　海上風電運維船是用于海上風力發電機組運行維護的專用船舶。該船舶在波浪中應具有良好的運動性能，在航行中具有很好的舒適性，能夠低速精準地靠泊到風力發電機組的基礎，防止對基礎造成較大沖擊，并能夠與基礎持續接觸，能夠安全便利地將人員和設備運送到風力發電機組；船舶甲板區應具有存放工具、備品備件等物資的集裝箱或風力發電機組運維專用設備的區域，并可以進行脫卸；船舶還應具有運維人員短期住宿生活的條件和優良、舒適的夜泊功能。
　　
　　根據國內海上風電的發展現狀，風電運維船主要分為六類：
　　
　　（1）普通運維船 　　
　　泛指用于海上風電工程或運維的交通艇，典型特征為航速較低，普通舵槳推進，耐波性差，靠泊能力差，裝載能力差，安全性差。
　　
　　（2）專業雙體運維船 　　
　　指用于海上風電工程或運維的專業船舶，典型特征為雙體：穩性好，航速中等，大約13-15節；靠泊能力強，有效波高1.5米至2米；甲板面積大，可搭載各種專業運維設備及物資，可拓展性強；船體鋼或鋼鋁混合，優點建造成本低，運營成本低；可居住10個運維人員，適合離岸距離10-20海里內的近海風電場。
　　
　　（3）高速專業雙體運維船 　　
　　用于離岸20海里以上的海上風電場運維專業船舶，此種船舶典型特征為航速較高（25節以上）；噴水推進或螺旋槳推進，船體為小水線面機構，耐波性好（能在8節風3米海浪中正常航行），靠泊能力強，抗風浪強，船體為全鋁構造，可做日常運維船，也可做居住船的交通船及應急救生船；缺點是建造與運營成本略高。
　　
　　（4）運維母船 　　
　　用于遠海海上風電運維，供人員住宿，存放備件的較大型船舶，典型特征為可提供40人以上的住宿，具備一個月以上自持力，靠泊能力優異（有效波高2.5米以上），具備DP定位及補償懸梯傳送人員功能，安全性高。缺點是建造與運營成本很高，國外海上風電也應用不多，目前國內海上風電不適用。
　　
　　（5）居住船 　　
　　居住船是國內海上風電場的現狀衍生出的適合離岸20-50海里的海上風電場，雙體船機構，穩性好，安全性高，作業面積大，居住空間大；可居住50人，船舶功能齊全，有單人，雙人居住間，獨立衛生間，廚房，餐廳，健身房，影視廳，棋牌娛樂室，洗衣間，冷凍倉庫，大小會議室，辦公室，配件倉庫，設備工具間；后甲板作業區備有中型吊機，可安放3條水路兩用船或3輛水陸兩用車；備有應急救生快艇，勘探設備，潛水設備（船舶可四錨定位）；前作業甲板可放置多個風機運維集裝箱設備，測試備用發電機組。船舶優點：功能性強，移動方便，運維成本低（減少多條運維船舶每日往返的燃油成本），海上持續能力20天，續航能力500海里。
　　
　　（6）自升式運維船 　　
　　主要用于海上風電運維的大部件更換（齒輪箱、，葉片，發電機等）的船舶，典型特征為具備一定的起重能力，擁有自升式平臺，能適應水深40米左右的大多數海域作業；適合離岸距離遠，水深40米左右的海上風電場；優點是作業范圍廣，海上居住舒適性強，安全性高；缺點是：建造與運營成本高。
　　
　　海上風電運維船的配置
　　
　　海上風電場運行維護需綜合考慮離岸距離、氣象海況、機組故障率、維護行為、發電能力、運維經濟性等因素來進行運維船的配置。一般來說較大規模的風電場采用船隊形式，如高速運維船、專業運維船、居住船、自升式運維船船及其他專用工程船舶。
　　
　　運維船配置的一般原則是：
　　
　　一，江蘇沿海
　　
　　此海域大多為潮汐帶，工作水位從0-20米不等，風速3-7m/s,波高為0.5-4.6m,早期風場離岸距離3-50km,波周期的平均值為3.1s,全年安全出海時間約為160天左右，全年可作業時間約為220天左右；此區域適合使用專業雙體風電運維船，高速專業雙體運維船，居住船；例1：中廣核如東海上風電場，標準雙十海上風電場，離岸十海里，水深十米，適合使用專業雙體運維船，日常運維時碼頭到風場的航行時間在1小時左右，集中檢修時可夜泊風場，減少來回時間與燃油的消耗。例2：龍源大豐項目，離岸距離40km左右，風機區域有深水區，淺水區，露灘區多種海況，風機數量多，需要的運維人員多，日常運維時需要多條運維船舶往來，最佳的配置是1條居住船，1條高速專業雙體運維船做人員來往及應急救生，2條搭配水陸兩用車的專業雙體運維船，此方案可快速響應半小時內到達任何1個機位，減少燃油成本，既高效又經濟。
　　
　　二，福建，廣東，浙江海域
　　
　　此水域海域情況復雜，島礁，暗礁多，涌浪大，水流急，風浪大，水深在10-50米內，年平均風速8.0m/s，平均浪高2.0m，早期風場離岸距離為3-30km.全年安全出海作業時間約為140天左右，全年可作業時間約為200天左右。此區域適合專業雙體運維船與高速專業雙體運維，自升式運維船。早期項目離岸距離近，浪高，風大，適合快速，抗風浪的船舶運維。
　　
　　三，北方沿海
　　
　　此水域優于多風的福建，潮汐帶的江蘇沿海，但北方沿海水域冬天有冰凍現象，所有運維船舶需在艏部增加B級冰區加強的破冰功能。船舶需增加保暖防凍功能。適合使用專業雙體運維船與高速專業雙體運維，居住船，自升式運維船。
　　
　　總結和展望
　　
　　海上風電運維船作為海上風電運維重要的裝備，對我國海上風電的發展具有一定的影響。運維船的合理配備與智能調度是海上風電智能運維的必備條件，高效合理的船隊配置和調度技術是降低海上運維成本，提高發電量的關鍵措施之一。在發展海上風電運維船的過程中，我們應該借鑒國外成熟的經驗，同時，還應該根據我國的實際情況來發展適用于特定環境、特定工作模式的海上風電運維船。
　　
　　海上風電運維的目標是在全壽命周期內，降低運維成本，降低發電損失，提高風電機組的發電量，從而提高客戶收益。海上風電運維與陸上風電運維最大的區別在于可達性差，造成運維難度的加大和運維成本的提升。在安全為前提的條件下降低運維成本，為了解決海上風電運維的交通難題，我們需要創新海上風電運維模式，圍繞服務調度展開相關工作，從而形成全面的海上風電運維整體解決方案。
　　
　　(來源：南通風電運維海洋工程有限公司  周華)