分析作業窗口期對海上風電施工的重要性

楊光

摘 要：風能作為一種可再生的清潔性能源，已經被廣泛的應用到了各個領域中，這也就標志著海上風電已經成為了全球范圍內可再生能源的主要研究方向，目前，我國也已經開始了持續化、大規模的海上風電項目研究。基于此，本文主要對于海上風電施工窗口期對施工的重要性進行研究。

關鍵詞：海上;風電施工;窗口期;重要性

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A

前言：

在海上進行風電施工，往往會受到海洋氣候的影響，所以，在施工過程中，應該合理的利用窗口期，提高施工效率，降低施工風險，節約施工成本。在海上風電施工中，主要包括風機安裝施工、風機基礎施工、海上升壓站施工以及海纜敷設施工等，因為每一項施工的具體內容不同，不同的施工船舶的耐波性、穩定性以及浮性也有所差異，所以，必須要重點關注海上風電施工窗口期的重要性，確保海上風電施工能夠順利開展。

1.某海上風電場實例分析

某海上風電場距離海岸線的距離為12km，總共用海面積為53km2，且水深范圍在8-15m之間。結合實際情況，風電場內擬在規定區域內安裝47臺單機容量為6.45MW的機組，所有所有機組均采用大直徑單樁作為風機基礎，裝機總容量為300MW。

2.海洋水文氣象

2.1風況

結合實際情況，每10min收集一次海域測風塔范圍內的風況，共計收集時間為1年，并對過去一年的原始資料進行研究與分析。經過資料結果表明，測風塔在測風年時，發生的變化比較大，且在10月份到翌年4月期間的風速比較大，在5-9月份的風速則比較小。將90m的高度作為例子，一年內每個月的風速變化范圍大約在5.36-9.14m/s，且風功率的密度大約在137-834W/m2。在整個觀測年份中，10月份內的平均風速最大，對比年平均風速，該月的平均風速大約可達到其1.25倍;另外，9月份的月平均風速最小，其能夠達到年平均風速的0.64倍左右。

2.2波浪

該風電場位于海域面開闊的區域，整年下來海面波浪均以風浪為主，計算年平均風浪，其頻率大約可達到90%，同時，該風電場也會在一定程度上受到季風氣候的影響[1]，大多數情況下，風浪為ENE向與E向，其具體頻率分別是22%、17%。在5月份與8月份時，風浪大多數為SE向，而在10月份至翌年3月則多為ENE向，4月份和9月份則是E向，同時受到熱帶風暴帶來的影響，很有可能出現巨大的波浪。

2.3臺風

該地區位于南海的西北部與西北太平洋地區，這也就說明該地區會受到嚴重的熱帶氣旋影響，根據相關的資料表明，該地區在近20年期間，共計遭受22起嚴重臺風影響，同時會伴隨出現嚴重的狂風暴雨襲擊，甚至還會引發風暴潮增水，從而為該地區帶來的經濟和該地區內人民的正常生活帶來嚴重的影響。按照不完全統計，每年平均會有3.7個左右的臺風或者熱帶風暴對該區域產生影響。

2.4海流

根據可研報告，該工程區域內，全潮的平均流速多數在0.5-0.8m/s之間，同時最大的流速基本集中在0.8-1.2m/s之間。

2.5暴雨

平均計算，該地區內，每年的日均降水量高于50mm的暴雨天數平均有8d，日均降水量均高于25mm的暴雨日數平均有19d。

2.6霧天

根據不完全統計，該地區內，霧日天氣比較多，平均計算，每個月都會出現輕霧現象，計算全年平均霧日天數，大約為118d，在這其中，濃霧天氣約為20d，輕霧天氣大約為98d。同時，該地區內，12月至次年4月期間為該地區的霧季，其中3月份的霧天最多，濃霧天氣大約有7d，輕霧天氣大約有16d。

3.窗口期施工的相關要求

3.1海上升壓站基礎和單樁基礎

首先，要求單樁基礎的運輸時間為6-9d，如果在實際運輸的過程中，遇到暴雨、臺風、海霧等惡劣類型的天氣，則需要進入港口內避險，在這時，整個運輸時間就會延長，通常情況下會延長3d左右，整體運輸時間為12d。

其次，在進行單樁沉樁的施工時，如果需要進行船機浮態施工，則必須要確保浪高的高度低于1.5m，同時，風速也不能大于5級，只有在這樣的情況下才能夠進行施工，從定位船機開始[2]，直到單樁沉樁結束時，總共的時間大約在3d左右。如果海平面的狀況在連續4d時間內都無法為施工的順利性提供保障，換而言之，就是海域狀況無法確保船機浮態的施工，則可以在風速滿足施工要求的基礎上，使用坐底施工的方法進行施工，其坐底所需要消耗的時間大約為1d，單根樁沉樁則一共需要4d的時間。

最后，在進行海上升壓站施工時，為了能夠使運輸船可以順利的靠駁起重船，則必須要確保浪高高于1.5m，且風速不能大于5級。同時，基礎導管架定位對精準度方面也有非常高的要求，這樣就要求在短時間內，確保浪高低于0.8m，只有在此基礎上才能夠進行施工。整個導管架定位的時間共計為1d，完成此項操作，需要對四根鋼管樁進行插打，在這時，對浪高的要求也可有所降低，使其能夠在2.0m左右即可，但是在這過程中，也必須要確保風速不得超過5級，沉樁施工的總共時間大約為5d。

3.2風電機組的安裝

對于風電機組的安裝來說，其共計分為三個步驟，首先，在安裝葉輪與塔筒時，其安裝過程會與風機各個部件運輸船的靠駁相聯系，這也就要求浪高不得高于1.5m。具體工序對風速的要求如下：塔筒吊裝施工時，需要風速不得高于10m/s;機艙輪轂組合體吊裝施工時，要求風速不得高于10m/s;葉片吊裝時，要求風速不得高于8m/s;通常情況下，在實際施工時，大容量機組一般采用將機艙與輪轂進行組裝吊裝后再進行單支葉片的吊裝。其次，在進行塔筒吊裝施工時，共計將塔筒分為四段，一般情況下，進行塔筒吊裝所需要消耗的施工時間約為1d，同時，機艙輪轂組合體吊裝所需要消耗的時間也為1d，而葉片吊裝的時間則是1.5d。最后需注意，在塔筒吊裝期間，對于前三節塔筒，應結合當地天氣的實際情況進行間斷性的施工，但是，第四節塔筒與機艙則需要進行連續施工，不能間斷。在完成機艙的安裝后，吊裝葉片時，可結合天氣情況進行吊裝，該項施工工序可以采用間斷性施工的方法進行施工。

3.3海纜敷設施工

在進行海纜敷設施工時，如果當時海域的狀況無法滿足連續施工作業的要求，則船舶應就地錨泊，需要注意的是，在整個施工過程中，必須要避免暴雨、臺風、涌浪等惡劣天氣帶來的影響。通常情況下，220kv的海纜敷設的時間大約為7d，35kv進行分段，每段所需要消耗的時間大約為1-2d，且每條支路的耗時大約為7d，切忌連續施工作業。

4.分析施工過程中各個施工環節的窗口期

結合歷史數據、經驗以及觀測結果對可以利用的海上窗口期的界定進行分析，具體如下：海上升壓站基礎和風機基礎：連續4d或4d以上風速低于5級，且海浪的高度低于1.5m;安裝塔筒：連續2d或2d以上風速低于5級以，且海浪的高度低于1.5m;安裝葉片：連續2d或2d以上風速低于4級，且海浪的高度低于1.5m;海纜敷設施工：風速低于5級、海浪高度低于1.5m，同時海上能見度高于1000m。為了能夠確保施工順利開展與完成，必須要重視窗口期分析的重要性，及時做好各項施工前準備，協調好各項物資與設備，合理的利用窗口期，從而降低施工風險，節約成本與施工時間，提高施工的經濟效益。

結束語：

綜上所述，在進行海上風電施工時，必須要全面的收集相關的海洋氣候、環境等信息，掌握海洋氣候、環境的變化規律，合理的利用窗口期，以此實現提高施工質量與施工效率的目的。

參考文獻

[1]孫緒廷，楊丹良，馬純杰.海上風電基礎研究現狀與可持續發展分析[J].山西建筑，2019，45（18）：64-65.

[2]金偉.海上風電項目建設對通航安全的影響及解決措施[J].珠江水運，2019（15）：27-28.