海上風電總承包項目設備交付精細化管理研究

張京偉，李獻軍，賈震江，王麗艷，周 華

(1. 中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，廣東 廣州 510663；2.中國能建工程研究院海上風電研究所，廣東 廣州 510663)

0 引言

工程總承包(engineering procurement construction，EPC)建設模式實現了工程項目設計、采購、施工的一體化管理，具有業務一體化和管理專業化等顯著優勢，有效提升了項目進度和成本績效，實現項目參建各方的共贏[1]。在“碳達峰、碳中和”目標引領下，我國海上風電總承包項目在2020年至2021年取得了快速發展。根據“十四五”期間沿海各省份海上風電發展規劃，未來5年的海上風電產業仍處于快速增長期[2]。

海上風電總承包項目具有設備交付一體化的特點，交付后立即組織施工，施工均采用大型機械船舶。海上風電項目施工成本費用較高，每天的船機成本可達百萬元以上。因此，要求設備交付必須滿足施工進度需求，避免施工資源浪費。目前，在我國海上風電項目建設快速推進過程中，風機、塔筒、鋼結構加工等設備供應鏈的產能尚不能完全滿足項目建設需要，在2020至2021年期間的“搶裝潮”中出現了持續的設備交付緊張情況，供應鏈設備供應緊張情況預計在“十四五”期間仍將持續[3]。為了保障項目進度可控、受控，保障項目按期投產，本文在分析海上風電項目主要設備情況的基礎上，總結海上風電總承包項目設備交付精細化管理的相關措施、管理要點和產生的效益。

1 精細化管理思想

精細化管理的主要思想是通過系統化分析實現全面管理和深度管控，提高管理水平。精細化管理產生于制造業，最早由豐田公司提出“管理從生產細化開始”，并通過不斷精細化，持續改進，提高專業化。梁建平[4]對比了中日兩國建筑施工企業精細化水平，發現以日本的鹿島、熊谷組等為代表的大型工程公司的項目精細化管理水平明顯高于同期(2010年)我國的特大型建筑工程企業水平，精細化水平是影響兩國企業人均營收、利潤率高低的重要因素；羅洋[5]在2010年將精細化管理的思想與工程項目結合，提出了精細化工程項目管理具有重要的工程應用價值。張妍君[6]在2016年對精細化管理在電力EPC總承包項目中采購管理環節的應用進行了研究，從采購計劃制定、供應商管理、物資采購、現場交付和采購后評價這5個環節進行了討論和分析。總體而言，精細化管理對工程項目是一種通過系統化、深入化、精細化的工作，減少工程的不確定性，實現過程在控可控的管理方法。

海上風電項目的施工路徑明確、唯一，且船機費用高，對設備交付的可控性要求非常高，精細化設備交付對項目進度管理、成本控制均具有重大意義。劉慶輝[7]等對海上風電的安全管理進行了研究，官嫣嫣[8]等對海上風電項目的計劃管理進行了研究，元國凱[3]等對以設計為龍頭的海上風電總承包項目管理優勢進行了研究。對海上風電項目采購設備交付管理目前尚未有文獻進行系統研究。本文基于多個海上風電總承包項目的實際執行情況，總結和研究海上風電設備交付精細化管理需要采取的保障措施和管理要點。

2 海上風電項目主要設備

在海上風電項目中，風機、塔筒及風機基礎鋼結構(如樁基、導管架、套籠等)、海底電纜、海上升壓站電氣設備是影響項目進度的關鍵性設備，對項目整體的工期實現有著決定性影響。海上風電項目設備交付的精細化管理，需要交付管理人員了解設備的功能特點及生產工藝。本文重點總結對施工進度有重要影響的風機設備、塔筒設備、風機基礎的生產工藝特點。

2.1 風機設備

風機設備作為海上風電項目的核心設備，風機設備的交付進度直接影響整個項目的施工進度。風機設備由風機廠負責設計、大部件采購、設備成套和試驗。風機設備的主要大部件包括主軸承、齒輪箱、鑄件(輪轂、彎頭或機艙架)、發電機、偏航及機艙系統、變槳系統、液壓系統、制動系統、變流系統和葉片等。根據不同的技術路線，風機分為直驅機型、半直驅機型和雙饋機型。

制約風機裝配速度主要因素包括大部件到貨進度、車間場地、裝配工人數量和裝配工人熟練程度。以半直驅機型為例，總結風機系統、總裝和出廠測試，以及裝配工藝所需時間如圖1所示。

圖1 風機生產工藝流程圖

1)輪轂系統：輪轂是風機連接葉片的前端部分，是獲得風能并傳遞給傳動鏈的關鍵系統。輪轂系統在車間裝配，裝配工期約6～8 d。

2)偏航及機艙系統：偏航及機艙系統是風機實現獲取最大風能，迎風調節轉向的轉向系統。主要由偏航軸承、偏航驅動、機艙彎頭、液壓潤滑冷卻系統等組成。偏航及機艙裝配需要5 d左右。

3)傳動鏈系統：傳動鏈系統是實現風能轉化為電能的傳動系統，處于輪轂系統和機艙系統中間位置，由齒輪箱(含風輪鎖定法蘭、主軸軸承)、發電機、高速軸聯軸器等組成，一般組裝需要7 d左右。

4)風機總裝：風機的輪轂系統、偏航及機艙系統、傳動鏈系統可以分別同時組裝，完成后進行總裝成套形成風機主機。風機總裝一般需要2 d左右，其中，輪轂系統單獨出廠測試和發貨。

5)出廠測試：風機生產裝配完成后進行輪轂靜調、主機靜調、整機聯調和全功率試驗等一系列性能試驗，一般需要2 d。

2.2 塔筒設備

塔筒是風力發電設備的關鍵支撐部件，是連接風機的重要部件，承受了風力作用在葉片上的推力、扭矩、彎矩、陀螺力矩、電機的震動及受力變化時的擺動。一般由3～5段直筒或圓錐筒通過高強螺栓將兩端的法蘭連接組成。塔筒設備生產主要由具有資質和能力的鋼結構制造單位，采購鋼板、法蘭、塔筒內附件(生根件、橋架、鍍鋅件、螺栓、爬梯)、油漆等，在工廠內制造，并完成塔筒內電氣設備的安裝和試驗。塔筒生產工藝流程主要環節為：鋼板下料→坡口→卷圓→縱焊→回圓→組對→環焊→內附件及門框焊接→黑塔驗收→噴砂→防腐→安裝塔筒內鍍鋅件及電氣設備→電氣試驗→發運檢查，如圖2所示。按照常規4段塔筒，每套40張鋼板左右，正常單套塔筒生產工期在30～45 d，根據工廠機械條件及工人生產熟練程度略有不同。

圖2 塔筒生產工藝流程圖

2.3 風機基礎

海上風電風機基礎常規形式有單樁、導管架、高樁承臺，除此之外目前在三峽沙扒、南網桂山項目中少量使用了吸力筒基礎，三峽陽江沙扒項目中首次使用了漂浮式基礎。其中單樁式基礎、導管架基礎由于實現工廠化加工，吊裝方便工期可控，結合我國沿海海域地質條件，成為海上風電場普遍采用的基礎形式[9]。單樁式基礎由鋼制圓管構成，鋼板壁厚一般為45～80 mm，直徑一般為4.5～8.0 m，上部有與塔筒用大直徑同尺寸法蘭片連接[10]。導管架基礎主要由鋼結構組合焊接，通過與固定于海底的鋼管樁(一般是3根及以上)之間連接形成整體后，為風機及塔筒提供基礎載荷的平臺，導管架上部同樣用大直徑同尺寸法蘭片連接。鋼結構類的生產工藝根據形式不同、工廠機械、廠房條件等不同而不同。洪春用[11]等，陳小夏[12]等對導管架及單樁生產工藝進行了具體研究。

3 設備交付精細化管理保障措施

3.1 組織措施

海上風電項目設備的生產交付管理是一項系統性工程，為實現交付進度的在控、可控，在項目執行過程中，需要建立交付管理團隊。交付管理團隊設立1名總負責人，按設備類型配備一定數量的設備催交工程師，分散到各生產廠家，具體的組織機構如圖3所示。

圖3 交付管理組織機構圖

在項目執行過程中，根據項目的緊急程度及關鍵問題，向關鍵的上游大部件供應商臨時性派出管理人員。

3.2 管理措施

駐廠催交工程師在工廠生產過程要實現緊密的跟蹤，細化管理顆粒度，動態盤點生產材料到貨計劃、生產進度及庫存情況，對生產進度實現日報制度，對重點風險采用風險提示單或者備忘錄形式，為團隊負責人提供真實、有效的信息，同時做好風險預警，重點問題及時反饋負責人及項目部。

與傳統電力項目不同，海上風電項目主機、塔筒和基礎鋼結構等設備具有單臺套、多批次交貨等特點，大型海上風電項目設備交付的持續時間甚至長達12個月。根據前期多個項目的實踐情況，影響風機等主要設備交付的因素多，信息源繁雜，因此，有必要建立專門的制度，實現多層面、定期、持續性地與工廠的溝通。交付管理負責人，需要針對駐廠催交工程師從一線反饋的問題，制度性地與風機廠交付項目經理進行持續對接，滾動溝通和解決一線反饋的問題。在溝通過程中，交付負責人需要重點關注未來2～3個月影響交付的關鍵問題，及早發現風險，提早采取措施。

對于設備數量多、交付周期要求短的項目，在采買策劃階段可以統籌考慮設置多個標段，形成多個供應商同期競爭的關系，并根據項目生產組織情況調節合同供貨數量，進行獎勵或者懲罰。

3.3 技術措施

在項目實施過程中，信息源多、信息量大，需要采取部分技術措施，實現信息管理的有效性、準確性。例如，每日的催交信息反饋，可以采用統一的水印相機，利用信息化系統或者微信群實現反饋信息標準化，并采用甘特圖等更加直觀的方式進行催交過程管理。

4 設備交付精細化管理要點

設備材料交付管理工作的主要目的是實現設備材料按時交付到現場，滿足施工安裝、吊裝進度，以確保項目整體工期節點的實現。海上風電項目設備交付是一項系統性、周期長、復雜度高的項目管理工作，需要抓住管理要點，解決關鍵問題，推動項目設備的順利交付。以下分述主要管理要點。

1)分包合同簽訂后主動管理推動外購設備、材料的訂貨

海上風電項目屬于重資產、高風險、運營期長的能源項目，為確保項目的質量，建設方在EPC合同中對主要的設備都有外購件品牌的約定。如風機設備，一般對發電機、主軸承、鑄件、齒輪箱、偏航系統等均有名單要求。但是各個風機供應商在設計和大部件選擇時，出于多種原因，會出現一定的偏差。如果外購的大部件無法達成共識，將會對項目的推動造成嚴重的影響。作為EPC總承包方在分包合同簽訂后，需要根據合同條款及項目進度等因素，主動、深度管理，推動各方達成共識，盡快確定大部件品牌，盡快促成外購件合同的簽訂，落實生產。避免外購件不確定，影響首臺風機的生產進度。

對于塔筒、風機基礎鋼結構，EPC合同一般對鋼板及法蘭都有名單要求。分包合同簽訂后，需要及時落實提供備料圖及施工圖，為鋼板、法蘭的訂貨備料創造條件。同時由塔筒供貨商負責采購的塔內黑件、鍍鋅件和橋架等等，項目駐廠催交工程師要主動管理，要求塔筒供貨商盡快招標并簽訂其上游的分包合同，為后續生產做好準備。交付管理工作一定要深入一線，對重點關鍵設備的上游二級分包方甚至三級分包方實施調研，確定其上游供應商確實有能力在合同要求的交貨期交貨，避免在后續對項目的執行造成影響。

2)在生產準備階段關注上游大部件生產，確保設備材料的齊套性

外購設備材料的齊套性是生產準備階段影響進度的重點問題，也是設備交付管理工作需要重點關注的問題。對于風機設備生產，主要關注各大部件的排產、生產情況，是否能夠按照風機裝配的順序提前到達工廠做好準備。對于塔筒、鋼結構基礎等，由于采用鋼板的厚度不同，如塔筒底端多采用60～80 mm的鋼板，頂部采用30～40 mm的鋼板，經常分批次軋鋼和發貨，甚至分多個鋼鐵基地發貨，需要關注各種類的鋼板、法蘭是否能夠齊套到達工廠，是否影響車間塔筒的連續組對，是否影響車間的連續生產。在執行的多個項目中，出現過由于鋼板到貨缺一個型號，導致塔筒無法組對，無法齊套生產和發貨。在最近2年的“搶裝潮”期間，風機生產過程由于上游供應商的產能擴張不及時或者其他原因，不同階段出現過齒輪箱、偏航變槳、彎頭、輪轂等缺貨的情況，影響風機的整套組裝效率和節奏。以上問題的出現，主要是由于提前策劃的不足、風險控制的不足。因此，在設備交付管理過程中，要穿透式管理，要關注外購的上游設備、材料、大部件的生產情況及影響因素，針對短板問題及時與工廠及上游供應商協調解決。海上風電項目設備生產及上游設備生產過程中需要關注的重點問題見表1所列。

表1 海上風電項目設備生產需要關注的重點問題

3)在生產階段注重工序之間的產能銜接

在風機塔筒、單樁或導管架、海上升壓站等設備的生產階段，駐廠催交工程師要關注工廠的生產計劃安排，針對工廠的產能、場地及工機具等情況，工廠的各個工序的安排是否合理，能否充分發揮該廠的產能，能否按照合同的交貨時間要求完工。以塔筒生產為例：一天能下料多少張鋼板，卷制和校圓多少張鋼板，組對和焊接是否能跟隨前面的產量，如果每一個工序都能分配合理，生產廠家不因為其中一道工序的安排不足造成窩工，那么該生產計劃安排就比較合理，工序之間的銜接就比較順暢，否則就要針對關鍵工序，與生產廠家協商增加資源投入。

4)在發貨階段做好出廠檢查及船期安排

在設備發貨前必須做好出廠前的檢查，核對發貨設備是否與現場吊裝機位匹配，發貨的工裝工具及配件是否與現場要求相符，同時需要對海運的綁扎情況進行檢查，避免因為吊裝、綁扎及運輸等原因導致設備損壞。海上風電設備在海上安裝完成后，海上消缺工作成本高、難度大、危險因素多，因此，要盡可能將問題在陸上檢查、處理完成后再發運。

海上風電項目的設備基本都是超大超重件，在設備發運前對運輸船機的安排要重點關注和協調。特別是在連續施工階段，應詳細安排好設備運輸船機，連續供貨到施工現場，以保障現場施工，過程中做好策劃和對接。

5 設備交付精細化管理產生的效益

海上風電總承包項目設備精細化交付管理產生的效益主要包括以下3個方面：

1)實現項目進度可控，提升項目履約能力

項目進度目標是項目建設的核心目標，也是EPC總承包商履約盡責、實現項目管理的核心目標。精細化交付管理是根據項目工期目標及三級設備交付計劃，通過系統化的管理，深入到生產制造過程中，提前發現重點、難點問題，把項目風險處理時間前移，實現項目交付進度的可控在控，實現船機資源的有效利用，實現整體工期目標的可控受控。在海上風電項目執行過程中，設備交付是除船機因素以外，保障項目工期的關鍵因素，同時交付的工作量大、影響因素多、涉及面廣，精細化交付管理能夠實現對項目進度的最大保障。通過多個項目的執行總結，精細化交付管理是實現緊急項目進度保障的有效措施。

2)保障項目連續施工，節約高額船機費用

對于海上風電項目投資金額大，海上施工的關鍵線路單一且明確，施工期平均投入的船機及管理費用成本達到200～350萬元。其中，按照每3 d吊裝1臺風機，每2 d安裝1臺基礎，吊裝風機600萬元/臺，基礎施工700萬元/臺等數據測算。“搶裝潮”期間的船機施工成本風機吊裝及基礎施工均達到1 500萬元/臺，每日的船機產值達到500萬元以上。同時，有效控制海上主體工程進度將有利于整體項目工期控制，避免沒能達到EPC合同工期目標而產生高額罰款。通過精細化交付管理，實現進度可控，更是實現了成本效益的有效控制。與項目工期及船機窩工可能產生的高額索賠相比，精細化交付管理過程投入的人力資源、差旅費等成本非常少，投入產出比較高。

3)深度參與設備管理，有效控制設備質量

在精細化設備交付管理過程中，管理的顆粒度更細，深度參與一級、二級甚至三級供應商的生產過程，對生產過程的深度參與，從管理上更有效地控制每個環節的生產質量，確保了最終生產設備的質量，這對于海上風電項目尤為重要，確保在海上風電項目的質量對提升整個風電廠生命周期內發電效率及收益具有重要意義。

4)通過精細化管理，推動項目管理專業化建設

精細化并不是所有管理的目的，但是海上風電項目交付管理方面，通過交付精細化管理對海上風電項目執行可以創造積極的管理效益，需要通過精細化管理提升項目管理專業化水平。在2021年的“搶裝潮”過程中及目前正在執行的海上風電總承包項目中，通過精細化的交付管理工作，有效提升了項目交付管理的專業化水平，提升了總承包項目交付業務組織和管理能力。

6 結論

海上風電總承包項目設備交付精細化管理為整個項目的進度保障、成本控制、產品質量提升及項目管理專業化提供有力支撐，具有重大的現實意義。本文總結和研究了直接影響海上風電項目建設的設備交付管理工作，取得的主要結論如下：

1)海上風電總承包項目設備交付精細化管理的前提是研究和熟悉設備的生產加工工藝；

2)設備精細化交付管理是一項系統工程，需要聯合采取組織措施、管理措施和技術措施協同保障交付；

3)設備交付精細化管理過程中，要把握關鍵節點推動關鍵問題解決，重點關注上游材料、大部件的生產供貨。

目前，海上風電項目建設逐步延伸到深水區，風機容量更大，海纜輸送距離更遠，輸送電壓等級更高，并采用高難度的漂浮式基礎，海上風電總承包項目設備交付管理過程中也會出現一些新特點，后續將結合新的發展趨勢做進一步的總結研究，持續提高海上風電項目建設水平。