海上風電場施工方法初探

袁司

摘要：隨著社會對新型清潔能源的呼聲越來越高以及相關技術的成熟，海上風力發電越來越受到青睞。與此同時，海上風電場的施工建設方面的問題在一定程度上對其有限制影響，比起陸上風電場，海上風電場的建設將耗用更大的成本，且成本會隨著其施工周期的加長而加長。為了最大限度縮短工期，降低成本，在此將就海上風電場的風電機組的不同的運輸安裝方法進行研究。同時，通過與海外相關方面的發展和施工情況進行對比，本文將對國內的海上風電場施工設備和建設能力做出分析并提出一些有用的建議方法。

關鍵詞：海上風電場;施工方法;初探研究

隨著解決全球環境問題的要求日益強烈，開發新型能源，發展完善清潔能源技術迫在眉睫。近年來，風力發電作為具有商業價值和活力可再生能源備受諸多國家重視，它的廣泛應用將有助于世界解決能源危機，全球氣候等諸多問題。在許多國家，尤其是歐美等發達國家，對海上風力發電已進行了研究并加以利用，這些國家在相關技術層面已經日臻成熟。^[1]海上風力發電有許多陸上風力發電沒有的優勢，受環境因素影響小，風況方面也比陸地好，以及受的限制因素較少且不需要占用土地資源吧等優勢均使海上風力發電成為風能利用方面發展的重要方向。隨著海上風力發電機組的單機功率日趨大型化，對機組運送，安裝以及維護方面的難度也在攀升。

一、海上風電場的基本概況

1、海上風電場的主要內容

就目前看來，大部分的海上風力發電場位于距海岸線21里，水深深度在2-18m的近海區域。隨著海上風力發電的迅速發展，近海的資源日趨減少且不足以滿足需求，風電基礎由水深比較淺的地方移向水深比較深的地方。鑒于海上風力發電機比較重，結構的上半部分受到的風的荷載力比較大以及其建造的地方比較高，除了豎直方向的壓力以外，風電基礎還要受到水平方向的力和抗拔力。普遍的風電場基礎形式由重力基礎，導管架群樁基礎以及單樁基礎。它們適用的水深深度不同，例如，如果風電場在淺海地區，則適用單樁基礎和重力基礎。[2]三種不同的基礎形式中，單樁基礎應用最多，究其原因在于，現階段建立的風電場主要位于北海或者波羅的海的淺海區，在當地的環境下選用單樁基礎施工更加有利于施工且花費較低。

2、海上風電場的基礎結構

在淺海區域建造風電場主要采用的基礎形式是單樁基礎。它可以根據地質情況的不同使用不同的方法。當海床面是基巖時，首先應該用循環鉆機進行鉆孔，再撐住孔之后，要將鋼管放入孔內，最后進行灌漿。[3]如果使用液壓打樁錘打樁，在導管架群建工好之后，首先要做的是將其運到風機基礎安裝的地方，之后在起重船的幫助下將其呈豎直方向放到指定位置，最后，只需在導管架上安裝四個套管，并且利用套管將樁打入指定位置。之所以要在風機基礎建好之后加設風機平臺是因為風機平臺兩個主要作用。其一，它可以對施工過程中的誤差進行調整，其二，它也可以作為之后投入使用時上人用的平臺。針對平臺與單樁之間如何聯結的問題，可以通過灌漿解決。

二、海上風電場的具體施工方法

1、海上風電機組的安裝方法

海上與陸上的風電機組有類似的地方，比如，他們的部件都包含了塔筒，機艙以及基礎。但是，海上風電機組比起陸上風電機組重量更重，因此它需要大型的安裝船。安裝船在安裝過程中會產生高昂的費用以及受不確定因素影響比較大，比如安裝進程會受到天氣因素影響，在風浪較大的情況下就得停止安裝，一旦工期被各種因素拖延，施工建設費用就會更加昂貴。要想在最大程度上減少施工工時和減小不確定因素帶來的影響，就要在陸地上對風電機組進行預裝并且要將可組裝的部分組裝起來。例如針對基礎就應該進行預裝。

2、海上風電場的建設方法

目前我國現有的自升平臺大多為小型，不滿足建設海上風電場的要求。此外，我國沿海地區海床情況比較特殊，有大面積的淤泥質粉土，這會導致大型自升式平臺難以支撐設備的重量，因此，大型自升式平臺在我國也難有用武之地。在海上對風機進行組裝有以下的顯著的弊端。[4]首先，海上組裝風機要求在塔筒與風機基礎，塔筒的上下部，塔筒的上部和機艙之間精準地進行對位，繁多的施工步驟和嚴格的要求對施工會造成很大的難度。其次施工過程會受到諸多因素的影響。除去天氣因素之外，由于起重船的固定只靠錨纜，當施工進程已到塔筒上部時，即使是很小的晃動，在一定的高度也會導致大的偏移，在嚴重時，甚至會釀制難以估計的重大安全事故。參考國外的相關做法思路，為保證安裝的精確度以及在預期內完成工程，國外會使用帶自升式支腿的平臺或船只。我國以往的安裝方法是不可行的。就我國具體情況來看，對浮船塢加以改造或許是一種行得通的方法。首先，要在浮船塢上加設一定重量的履帶吊，與此同時，要求加固塢體，大概確定浮船塢的位置。其次，在將浮船塢下沉到海底之后，利用履帶吊安裝風機。在此過程中，浮船塢的優點會充分體現出來，首先，浮船塢下沉到海底并坐底后與海床面接觸面積大，形成的壓力比較小，所以造成的沉降小。另外，它可以使浮船塢保持水平。

三、結束語

結合我國資源能源來看，開發海上風電資源是可行且必要的，它符合我國經濟可持續發展的要求。[5]雖然我國在相關方面的技術和設備與發達國家存在一定的差距。但是，可以預見的是，隨著我國在相關方面的技術不斷成熟和施工技術的不斷發展，我國會依靠自己的力量建立海上風電場，我國的風電產業會形成一定的規模。

參考文獻

[1]秦海巖，莊岳興，高輝等.中國海上風電和大型風電基地發展戰略研究[R].中國可再生能源規模化發展項目辦公室，2018

[2]李曉燕，余志.海上風力發電進展[J].太陽能學報，2018，25（1），78-83.

[3]張蓓文.海上風電場設備吊裝司.上海電力，2017（2）.

[4]莫為澤，馮賓春，鄧杰.海上風電場機組安裝概述〔J〕.水利水電技術，2018.40（9）：4-7.

[5]趙振宙，鄭源，陳星鶯.海上風電機組主要機械故障機理研究仁刃.水利水電技術，2018，40（9）：32-34，45.