海上風電發(fā)展相關船舶探究

張建文，張 巍

綜述

海上風電發(fā)展相關船舶探究

張建文，張 巍

（三峽能源福州海峽發(fā)電有限公司，福建福州 350207）

隨著我國海上風電爆發(fā)式增長，海上風電已經(jīng)出現(xiàn)離岸距離遠、風場水域水深，以及風機大型化的特點。海上風電機組及其配套設施的重量和尺寸成倍數(shù)增長，海上風電建設和運營過程中需要的使用更加專業(yè)和先進的“運輸船舶”、“施工船舶”和“運維船舶”。本文從海上風電將開始全面迎來10 MW及以上風機建設需要所涉及到的此三類型船舶特點入手，主要分析海上風電往深、遠、海發(fā)展，機組大型化趨勢下所需要配套船機資源的發(fā)展趨勢和對海上風電船舶發(fā)展情況進行思考。

海上風電 風電安裝船 基礎施工船 海纜敷設船 運維船 SOV（運維母船）

0 引言

伴隨著海上風機價格不斷下探及施工成本低逐步降低，海上風電在“十四五”階段將迎來爆發(fā)式增長！國家發(fā)改委和國家能源局印發(fā)的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，提升東部地區(qū)能源清潔低碳發(fā)展水平，要積極推進東南部沿海地區(qū)海上風電集群化開發(fā)，重點建設廣東、福建、浙江、江蘇、山東等海上風電基地。在全球綠色浪潮與“雙碳”目標的雙重驅(qū)動下，中國海上風電“藍色引擎”動力十足。2021年，中國海上風電裝機規(guī)模躍居世界第一發(fā)展海上風電，中國擁有天然優(yōu)勢--海岸線長、可利用海域面積廣，擁有極大發(fā)展空間，海上風電的發(fā)展離不開使用相關的海上船機資源，促使海上風電配套的建設船舶、運維船舶不斷創(chuàng)新、換代、建造。

1　海上風電運輸船舶

國際上一般認為單件重量超過40 t，為超重貨；單件長度超過12 m，為超長貨；單件寬度超過3 m，為超寬貨；單件高度超過3 m，為超高貨。滿足任何一條都算是重大件。風電設備主要有風力發(fā)電塔，風力發(fā)電機艙，風電槳葉等大型設備，都屬于超長，超重，超寬，超高的；而風機基礎建設設備中更是多采用超大件的導管架形式。根據(jù)目前國內(nèi)已建成福建外海的某大型風場機組參數(shù)數(shù)據(jù)為參考如下兩表。

表2 “導管架基礎尺寸參數(shù)”

1.1 海上風電運輸船的選擇

海上風電運輸船選擇的原則：一、適用性原則，需要滿足設備運輸?shù)母黜椧?，特別是在深、遠、海項目上的海上風電項目，需要運輸船具備機位交貨的能力，能滿足在施船旁邊穩(wěn)定精確定位（可以是錨系定位或動力DP定位）便于施工船舶卸貨和施工。二、經(jīng)濟性原則，在船舶滿足風電場水域適用的前提下綜合考慮多種類船型運輸方式如：動力平板駁、帶定位能力的半潛駁、拖輪+無動力平板駁等多種組合運輸方式，挑選更加經(jīng)濟使用的運輸滿足相應的運輸和施工需求。三、安全性原則，安全性原則是船舶選擇中應重視并能保證運輸船舶在航次任務中的人身安全、工程安全和船舶安全。

1.2 海上風電運輸船的發(fā)展思路

在海上風電機組發(fā)展大型化、安裝整體化、海域深水化、漂浮式基礎趨勢化下海上風電運輸船舶的發(fā)展思路和建議：建造一批專業(yè)的海上風電運輸船舶，能滿足實現(xiàn)對海上風電設備多功能運輸、多套設備同船裝運，能在70米及以下甚至更深的水深條件下精確定位的船舶。通過建造一批的新型葉片疊放式運輸船舶、塔筒立式運輸船舶、風機部件組合分層放置運輸船舶、風機整體式運輸船舶等專業(yè)用于海上風電機組運輸以及大型導管架運輸?shù)拇?；逐漸形成一批專業(yè)化的運輸船隊，供國內(nèi)多個風場的運輸供應。同時建立與完善海上風電物流船舶信息系統(tǒng)，全程物流船舶資源信息高度共享，逐步構(gòu)建整個海上風電供應鏈的運輸管理體系，以實現(xiàn)各物流環(huán)節(jié)之間的緊密銜接、物流優(yōu)化調(diào)度和物流信息實時監(jiān)控；最終形成能夠合理分配調(diào)度船舶資源、實現(xiàn)節(jié)約成本、提升供應鏈的綜合效益。

2　海上風電主體施工船舶

2.1 基礎施工船

海上風機建設的基礎施工上雖然基礎形式不盡相同，但固定式基礎的施工基本都是由打樁船和大型浮吊船來完成。海上風電的興起使得國內(nèi)不少其他海洋、海油的工程船舶轉(zhuǎn)戰(zhàn)海上風電，極大的支持和滿足了海上風電建設基礎部分施工的船只的需求。

表3 “國內(nèi)部分大型風電基礎施工船舶”

但是，隨著規(guī)?；l(fā)展的到來，規(guī)?；娘L電場將往更深、更遠的海域發(fā)展，由此業(yè)內(nèi)人士普遍認為，漂浮式海上風電將成為未來新賽道。

2.2　風機安裝船

在現(xiàn)有的自升式安裝平臺中，僅有11艘能夠安裝8兆瓦（含）以上的海上風電機組，2艘能夠安裝10兆瓦（含）以上的海上風電機組。World Energy Reports的報告指出，隨著風力渦輪機尺寸、作業(yè)水深和基座尺寸的快速增加，到2025年現(xiàn)有的海上風電安裝船在技術上幾乎將全部過時，需要60余艘新建或升級安裝船來滿足市場需求。就連世界航運巨頭馬士基也于今年3月，向新加坡勝科海事下單訂購了一艘大型風電安裝（WTIV）——這是馬士基首次訂造風電安裝船。

表4 “國內(nèi)第四代風機安裝船建造統(tǒng)計表”

第四代風機安裝船的主要特點是：滿足50米以上水深作業(yè)、能集運輸、自升、自航、起重、動力定位等多功能于一體、具有優(yōu)良的機動性和運輸能力、具備安裝15 MW左右風機的能力，能夠滿足深遠海一體化海上風電施工作業(yè)需求。

2.3 海纜敷設船

海纜在整個海上風電場的運行結(jié)構(gòu)中同時扮演著“血管”和“神經(jīng)”的角色，除了匯集、傳輸電能外，其內(nèi)部還有光纖單元，作為風電場通信及海纜監(jiān)測信號的通道。然而我國在海底電纜工程建設方面起步較晚，自主建造的海纜船比較少。目前國內(nèi)的海底電纜敷設施工船主要應用于國內(nèi)沿海，作業(yè)水深較淺且噸位相對較小，定位系統(tǒng)以錨泊定位為主，通過絞收翻錨方式向前敷設海纜，鋪纜設備以傳統(tǒng)形式的埋設犁為主，難以滿足長距離、深水、大容量的海底電纜鋪設工程需要。

隨著近海風能資源的開發(fā)逐漸飽和以及風電上網(wǎng)電價下降成必然趨勢海上風電勢必朝著遠?；?、規(guī)模化發(fā)展，長距離、大規(guī)模的電能輸出將對降低海纜上的電能損耗提出新的需求?？梢灶A見，在未來的海上風電項目中，采用柔性、直流的電纜送出方式，深遠海項目海纜敷設將是一個趨勢。這樣必定會延伸出能用DP定位功能適應深水區(qū)的海纜敷設，配合淺吃水船進行登陸段海纜的敷設的綜合性海纜作業(yè)船隊，以此來完成深遠海項目的海上部分和登陸送出部分的海纜敷設工程。

表5 “國內(nèi)帶DP動力控制能力敷纜船統(tǒng)計表”

3　海上風電運維船舶

根據(jù)歐洲海上風電運維成本分析，海上運維交通成本約占運維總成本的20～25%，足見運維交通對海上風電項目整個生命運營周期的重要性。

對國內(nèi)運維船舶市場的調(diào)研，目前單體船在海上風電運維船所占的比重仍然較大。但隨著雙體運維船數(shù)量的增多，雙體船型優(yōu)良的頂靠能力逐漸被認可。尤其是福建和廣東海域，由于海況較惡劣，雙體船的優(yōu)勢表現(xiàn)更凸出。未來，海上風電運維船將以雙體船為主流船型。隨著海上風場的建設，海上風場的離岸距離越來越遠，海況越來越惡劣，運維船的航速和頂靠能力逐漸被重視，可達性和航速較高的高端專業(yè)運維船舶的優(yōu)勢將會更加凸顯，現(xiàn)行低端的船舶將會逐步退出市場。根據(jù)風場規(guī)劃的實際情況，著眼未來運維交通市場需求，合理打造與風場相匹配的專業(yè)運維船型，提高運維船舶的可達性和通勤率，以確保風機正常運行的時間，促進海上風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可以遇見未來將出現(xiàn)一批專業(yè)化的海上風電運維船舶穿在各個海上風場的海域梭。MSI還表示，隨著海上風電在全球范圍內(nèi)大幅擴張，越來越多的在役風電場需要使用SOV，而目前新建船只的重點都在安裝船上。2030年前，整個海上風電市場還需要50艘SOV，而在此之后，SOV的需求將出現(xiàn)爆發(fā)式增加。

4　結(jié)論

國內(nèi)海上風電發(fā)展已進入平價時代，配套產(chǎn)業(yè)逐步成熟，搶裝潮結(jié)束后的海上風電發(fā)電成本已經(jīng)形成斷崖式下降，未來深遠海、大容量機組勢必集中進入建設期、已投運的海上風電也將開啟了運維階段。海上風電的發(fā)展離不開使用相關的海上船機資源，促使海上風電配套的建設船舶、運維船舶不斷創(chuàng)新、換代、建造。新型和新造的海上風電裝備即將在未來的海上風電建設和運維中發(fā)展并發(fā)揮其重要作用。

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Ship exploration related to offshore wind power development

Zhang Jianwen, Zhang Wei

(Three Gorges Energy Fuzhou Strait Power Generation Co., Ltd., Fuzhou, Fujian, 350207)

U664

A

1003-4862（2023）10-0048-06

2023-04-28

張建文（1985-），男，中級。研究方向：船舶工程和海上風電船舶施工。E-mail：632847010@qq.com