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海上风电运维之风电运维船

国际新能源网  来源:南通风电运维海洋工程有限公司  作者:周华  日期:2017-10-13
  海上风电运维是发展海上风电的重要一环。海上风电运维过程中会遇到诸多问题,运维船是最具代表性的问题之一。
 
 
  运维船是海上风电场施工、运行和维护的重要交通运维工具,目前国内的运维船大多以改装租借的渔船与交通船为主,安全性、速度、装卸载能力等相对于专业运维专业运维船来说都较差。根据DNV的测算,每台海上风电机组平均每年有高达40次停机故障,整体故障率约3%,大约每30台海上风机就需要1艘专业的的运维船。相对于海上风电突飞猛进的开发建设,专业运维船的需求也随之增加。
 
  海上风电运维船的主要用途:为海上风场风电机组运行维护提供便利条件,最大程度缩短及降低运维时间及成本。运输及储藏电器模块及油品,维修工具、日常供给物品等;运输工程师、技术人员和项目组工作人员,及考察团人员等;为工作人员提供食宿休息、伤员紧急救助;风场火灾紧急救助等。
 
 
  目前国内海上风电运维船以专业双体运维最为适用,特点是安全性,适用性,经济性,具有良好的稳性以保证维护人员安全登上风机。双体船具有甲板面积大,布置宽敞,稳性好,吃水浅,具有较高航速,能承受较大的风浪能力,保障海上作业时人员的安全,同时双体船具有良好的操控性,使用可靠,维修方便等特点,这样的船体形式,无能在船舶静止或者海上航行状态,都可确保较小的移动幅度,今年来大都用于安全要求高,航速要求快的高速客船上。
 
  海上风电运维船及其发展趋势
 
 
  海上风电运维船是用于海上风力发电机组运行维护的专用船舶。该船舶在波浪中应具有良好的运动性能,在航行中具有很好的舒适性,能够低速精准地靠泊到风力发电机组的基础,防止对基础造成较大冲击,并能够与基础持续接触,能够安全便利地将人员和设备运送到风力发电机组;船舶甲板区应具有存放工具、备品备件等物资的集装箱或风力发电机组运维专用设备的区域,并可以进行脱卸;船舶还应具有运维人员短期住宿生活的条件和优良、舒适的夜泊功能。
 
 
  根据国内海上风电的发展现状,风电运维船主要分为六类:
 
  (1)普通运维船
 
  泛指用于海上风电工程或运维的交通艇,典型特征为航速较低,普通舵桨推进,耐波性差,靠泊能力差,装载能力差,安全性差。
 
  (2)专业双体运维船
 
  指用于海上风电工程或运维的专业船舶,典型特征为双体:稳性好,航速中等,大约13-15节;靠泊能力强,有效波高1.5米至2米;甲板面积大,可搭载各种专业运维设备及物资,可拓展性强;船体钢或钢铝混合,优点建造成本低,运营成本低;可居住10个运维人员,适合离岸距离10-20海里内的近海风电场。
 
  (3)高速专业双体运维船
 
  用于离岸20海里以上的海上风电场运维专业船舶,此种船舶典型特征为航速较高(25节以上);喷水推进或螺旋桨推进,船体为小水线面机构,耐波性好(能在8节风3米海浪中正常航行),靠泊能力强,抗风浪强,船体为全铝构造,可做日常运维船,也可做居住船的交通船及应急救生船;缺点是建造与运营成本略高。
 
  (4)运维母船
 
  用于远海海上风电运维,供人员住宿,存放备件的较大型船舶,典型特征为可提供40人以上的住宿,具备一个月以上自持力,靠泊能力优异(有效波高2.5米以上),具备DP定位及补偿悬梯传送人员功能,安全性高。缺点是建造与运营成本很高,国外海上风电也应用不多,目前国内海上风电不适用。
 
  (5)居住船
 
  居住船是国内海上风电场的现状衍生出的适合离岸20-50海里的海上风电场,双体船机构,稳性好,安全性高,作业面积大,居住空间大;可居住50人,船舶功能齐全,有单人,双人居住间,独立卫生间,厨房,餐厅,健身房,影视厅,棋牌娱乐室,洗衣间,冷冻仓库,大小会议室,办公室,配件仓库,设备工具间;后甲板作业区备有中型吊机,可安放3条水路两用船或3辆水陆两用车;备有应急救生快艇,勘探设备,潜水设备(船舶可四锚定位);前作业甲板可放置多个风机运维集装箱设备,测试备用发电机组。船舶优点:功能性强,移动方便,运维成本低(减少多条运维船舶每日往返的燃油成本),海上持续能力20天,续航能力500海里。
 
  (6)自升式运维船
 
  主要用于海上风电运维的大部件更换(齿轮箱、,叶片,发电机等)的船舶,典型特征为具备一定的起重能力,拥有自升式平台,能适应水深40米左右的大多数海域作业;适合离岸距离远,水深40米左右的海上风电场;优点是作业范围广,海上居住舒适性强,安全性高;缺点是:建造与运营成本高。
 
  海上风电运维船的配置
 
  海上风电场运行维护需综合考虑离岸距离、气象海况、机组故障率、维护行为、发电能力、运维经济性等因素来进行运维船的配置。一般来说较大规模的风电场采用船队形式,如高速运维船、专业运维船、居住船、自升式运维船船及其他专用工程船舶。
 
  运维船配置的一般原则是:
 
  一,江苏沿海
 
  此海域大多为潮汐带,工作水位从0-20米不等,风速3-7m/s,波高为0.5-4.6m,早期风场离岸距离3-50km,波周期的平均值为3.1s,全年安全出海时间约为160天左右,全年可作业时间约为220天左右;此区域适合使用专业双体风电运维船,高速专业双体运维船,居住船;例1:中广核如东海上风电场,标准双十海上风电场,离岸十海里,水深十米,适合使用专业双体运维船,日常运维时码头到风场的航行时间在1小时左右,集中检修时可夜泊风场,减少来回时间与燃油的消耗。例2:龙源大丰项目,离岸距离40km左右,风机区域有深水区,浅水区,露滩区多种海况,风机数量多,需要的运维人员多,日常运维时需要多条运维船舶往来,最佳的配置是1条居住船,1条高速专业双体运维船做人员来往及应急救生,2条搭配水陆两用车的专业双体运维船,此方案可快速响应半小时内到达任何1个机位,减少燃油成本,既高效又经济。
 
  二,福建,广东,浙江海域
 
  此水域海域情况复杂,岛礁,暗礁多,涌浪大,水流急,风浪大,水深在10-50米内,年平均风速8.0m/s,平均浪高2.0m,早期风场离岸距离为3-30km.全年安全出海作业时间约为140天左右,全年可作业时间约为200天左右。此区域适合专业双体运维船与高速专业双体运维,自升式运维船。早期项目离岸距离近,浪高,风大,适合快速,抗风浪的船舶运维。
 
  三,北方沿海
 
  此水域优于多风的福建,潮汐带的江苏沿海,但北方沿海水域冬天有冰冻现象,所有运维船舶需在艏部增加B级冰区加强的破冰功能。船舶需增加保暖防冻功能。适合使用专业双体运维船与高速专业双体运维,居住船,自升式运维船。
 
  总结和展望
 
  海上风电运维船作为海上风电运维重要的装备,对我国海上风电的发展具有一定的影响。运维船的合理配备与智能调度是海上风电智能运维的必备条件,高效合理的船队配置和调度技术是降低海上运维成本,提高发电量的关键措施之一。在发展海上风电运维船的过程中,我们应该借鉴国外成熟的经验,同时,还应该根据我国的实际情况来发展适用于特定环境、特定工作模式的海上风电运维船。
 
  海上风电运维的目标是在全寿命周期内,降低运维成本,降低发电损失,提高风电机组的发电量,从而提高客户收益。海上风电运维与陆上风电运维最大的区别在于可达性差,造成运维难度的加大和运维成本的提升。在安全为前提的条件下降低运维成本,为了解决海上风电运维的交通难题,我们需要创新海上风电运维模式,围绕服务调度展开相关工作,从而形成全面的海上风电运维整体解决方案。
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