浅析海上风电施工与运维装备

浅析海上风电施工与运维装备

陈沈伟

浙江浙能嘉兴海上风力发电有限公司浙江嘉兴314000

摘要：风力是一种干净可再生的清洁能源，海上风力已经成为全球可再生能源发展的重要方向，我国继续开展海上风力项目。海上风力与陆上风力相比，在技术、建设、管理等方面有很多困难，海上建设运营环境特殊，工程创建时间短，海上风力工程也有很多连续的施工工作，难度高，时间紧迫，任务重大，因此施工的窗口对海上风力建设管理至关重要。本文基于浅析海上风电施工与运维装备展开论述。

关键词：浅析；海上风电施工；运维装备

Abstract：Windpowerisacleanandrenewablecleanenergysource.Offshorewindpowerhasbecomeanimportantdirectionofglobalrenewableenergydevelopment.Chinacontinuestocarryoutoffshorewindpowerprojects.Comparedwithonshorewindpower,offshorewindpowerhasmanydifficultiesintechnology,constructionandmanagement.Theoffshoreconstructionandoperationenvironmentisspecial,andtheconstructiontimeisshort.Offshorewindpowerengineeringalsohasmanycontinuousconstructionwork,whichisdifficult,time-consumingandtask-heavy.Therefore,theconstructionwindowisveryimportantforoffshorewindpowerconstructionandmanagement.Thisarticleisbasedontheanalysisofoffshorewindpowerconstructionandoperationandmaintenanceequipment.

Keywords:analysis;Offshorewindpowerconstruction;Operationandmaintenanceequipment

中图分类号：TM614文献标识码：A

引言

随着陆地上可开发的风资源逐渐不足，风力发电场的建设呈现出从陆地到近海的明显趋势。目前，从技术、经济角度来看，以近海海上风力资源开发为主，随着海上风力技术的进步和发展，海上风力向深海和遥远的海洋前进。为此，在海上风力发电项目的建设和运营过程中，必须对海洋生态系统进行环境保护工作，构建海上风力发电环境布局在线监控和预警系统，以及构建海底观测网络，从而在风力发电项目运营过程中对海洋生态系统进行持续保护，以及预防和控制环境风险海上风电发电对我国实施能源可持续发展战略具有重要意义，能有效缓解我国电力短缺现状。海上风力是我们能源的重要组成部分，是建设美丽的中国和打赢蓝天保卫战争不可或缺的新力量。

1发展必要性

调整浙江能源结构和供给布局的重要方向。一方面，浙江省电源装机以煤电为主，煤炭主要依靠外部市场，同时通过多通道特高压外送电规模达3000万千瓦。若初步规划的2000万千瓦海上风电能够开发建设，将给浙江省提供每年500多亿度清洁可再生电力，可以有效调整浙江电力结构，降低对外部资源的依赖程度。建设国家清洁能源示范省、推动区域经济发展的具体举措。大力发展海上风电等可再生能源，有利于推动全省能源清洁化水平向国际先进水平迈进，同时瞄准海上风电省内千亿市场、全国万亿市场，带动投资和相关产业增长，对浙江区域经济发展具有重要意义。完成国家对浙江能源“双控”考核任务的现实选择。“十三五”以来，浙江省能源“双控”形势严峻。根据国家能源“双控”考核规定，对超出规划部分的可再生能源消费量，不纳入能耗总量考核。积极发展海上风电，可以用足用好抵扣政策。完成国家非水可再生能源占比目标的必要途径。浙江省光伏发展空间有限且发电量不大，与此相比，海上风电利用小时数是光伏的2.5倍以上，建设海上风电，可以靠自身发展实现国家确定的目标。积极争取国家可再生能源补贴资金的有效手段。积极发展海上风电，可以争取更多可再生能源补贴资金，使之“取之于浙江、用之于浙江”。

2自升式海上风电安装平台

自升式海上风电安装平台系为海上风电机组的安装提供搭载的平台（船体），主要服务于海上风电场的建设阶段和风场运维过程中的大部件更换和维修。小型运维船除了可以满足风机的日常常规运维作业之外，叶片、风轮、齿轮箱、发电机、轴承、箱变等风机大部件的损坏均需要海上安装运维平台来更换。目前，国内在建的海上风电场中使用安装平台的较少，大部分采用大型起重船和浮吊来完成，同时需要大型驳船、生活居住船、补给船配合，整个作业过程中需要多种船舶，且受到风浪影响大、定位困难、作业窗口期短、工作效率低、作业的安全可靠性较差。与此相比，海上风电安装运维平台更适合风电机组的专业化安装和大部件更换等运维作业。（1）自升式风机安装运维平台能在60m水深内进行插桩，通过升降装置将平台快速抬离水面从而站立于海床上进行作业，稳性高，受海况影响小，可作业的窗口期长，而浮吊船受海况影响较大，运维风机难度非常大。（2）自升式风机安装运维平台的运维效率高，能够快速地安装或者更换运维风机部件，从而减少风场建设时间和海上风机停机时间，从而最大可能地争取发电量；而浮吊船往往不具备更换叶片、风轮、齿轮箱、发电机、轴承、箱变等风机大部件的能力。（3）自升式风机安装运维平台专业综合能力强，平台上融合了多种如海上重型吊机、抱桩器、专用夹具等专用设备，仅需要一艘海上风电安装平台即可完成需要传统多型船舶共同完成的海上运输和施工任务。该类型平台作业范围广、适应性强、集成复合度高，可同时满足不同种类需求的海上运输、吊装和安装等工作的需要。

3海上风电运维策略

为了保证和维持风机设备的可利用率，必须运用科学合理的运维策略和手段。同时，海上风电机组运行环境恶劣，运维难度大，科学合理的运维策略也是控制运维成本的关键。目前，海上风电运维策略主要有定期维护策略、事后维护策略和预防性维护策略。定期维护是我国海上风电最为普遍的一种运维策略，一般每年2次定期维护，由于该方式不能全面、及时地了解设备真实的运行状况，容易增大故障风险，增加维护成本。事后维护是一种被动消极的维修策略，其结果影响风机设备的可靠性和可利用率。预防性维护策略（PreventiveMaintenance，PM）以预防故障为目的，通过设备日常检查、检测数据判断风机设备运行状态，及时发现故障征兆，在未发生故障但达到故障设定值时进行维修维护。预防性维护将设备的事后维修改为事前预防维修，能有效防止设备故障的发生，设备检修从技术和备件上更有准备，减少设备停机待修、检修时间和非计划的故障停机损失，延长设备使用寿命，降低维修费用。从长期影响和成本比较看，预防性维护比定期维护或事后维护更有意义。通过风机预防性维修策略模型，基于海上风电故障维修的威布尔分布函数，采用遗传算法对风机维修阈值进行优化。模型研究运行周期730天，预防性维修造成风机平均停机时间降到16.35天，出海运维作业次数由原来的72次降到47次，下降34.7%。模拟结果显示预防性维修策略可有效减少运维次数，有助于降低风电场运维成本，提高运维活动安全性和灵活性，避免维修过剩情况出现，减少停机损失。

结束语

近年来，我国海上风力发电速度加快，安装基础规模不断扩大，大功率海上风力发电机装置研发、单元基本设计能力和施工安装能力等关键技术取得了突破。截至2018年11月，我国海上风力发电累积并网容量为358万kW，批准项目容量为1710万kW，正在建设的项目达600多万kW，并且网上海上风力容量仅次于英国德国，位居世界第三。海上风力发电项目建设项目的工程特点和当前环境条件决定了项目建设和风力发电场运营两个阶段对环境的影响主要是水环境、声环境、大气环境、固体废弃物、海洋生态和渔业、鸟类、交通和导航、海洋开发、电磁辐射。这些影响极大地限制了海上风力的发展和增长。并且成为相关环境危险、海域环境计划等要求或项目成功与否的关键因素。为了实现海上风力的可持续发展，在海上风力工程如何正常进行的前提下，减少对周围环境的不利影响成为当前海上风力研究的重要课题。

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