風電安裝船
時間:2017/9/22 來源:船舶百科

簡介

       海上風電安裝船在海上無論是風機還是基礎的安裝都需要有相應能力的運輸工具将其運送到風電場址,并配備适合各種安裝方法的起重設備和定位設備。

       海上風機安裝基本都是由自升式起重平台和浮式起重船兩類船舶完成的,船舶可以具備自航能力也可以是非自航。單獨或聯合采用何種方式安裝取決于水深、起重能力和船舶的可用性。其中聯合安裝比較典型的方式是由平甲闆駁船裝載風機部件或者單基樁拖到現場,再由自升式平台或起重船從平闆駁船上吊起部件完成安裝或打樁。

       海上風機的起重設備主要是起重機,起重能力和起重高度決定可以吊裝風機的量級。通常布置在船中,也可以布置在船艉或船舶側舷。另外新安裝方法的提出,也需要相應的各種新型起重設備,例 如升降機等。海上風機的打樁設備主要有蒸汽打樁錘和液壓打樁錘兩類,根據需要安裝在安裝船

       早期的安裝船都是借用或由其他海洋工程船舶改造的,但随着風機的大型化,小型船舶無法滿足起重高度和起重能力的要求。

分類

       近年來歐洲多家海洋工程公司相繼建造和改造了多條專門用于海上風機安裝的工程船舶。安裝船舶的大型化也是一個趨勢,專門的風車安裝船一次最多可以裝載10台風機。以下按照船型和适用的工作海域将海上風車安裝船舶分類介紹。

起重船

       重船通常具備自航能力,船上配備起重機,可以運輸和安裝風車和基礎。起重船除在過淺區域需考慮吃水外其餘區域不受水深限制,且多為自航,在不同風機位置間的轉移速度快,操縱性好,使用費率很低,船源充足,不存在船期安排問題。但起重船極其依賴天氣和波浪條件,對控制工期非常不利,現已較少使用。但在深海(大于35m)條件下由于無法使用自升式平台/ 船舶進行安裝,故仍須使用起重船。

       與近海小型起重船相比,雙體船船型具有穩性好、運載量大、承受風浪能力強的優點,目前也開始應用在海上風機安裝中。在荷蘭Egmond aan Zee風電場的建設中,主要由應用于海上橋梁架設的雙體起重船Svanen完成了單基樁的打樁工作。該船尺度為102. 75m ×71.8m×6m,起重高度高于甲闆76m,起重能力8700t。

自升式起重平台

       自升式平台配備了起重吊機和4~8個樁腿,在到達現場之後樁腿插入海底支撐并固定駁船,通過液壓升降裝置可以調整駁船完全或部分露出水面,形成不受波浪影響的穩定平台。在平台上起重吊機完成對風機的吊裝。駁船的面積決定一次性可以運輸的設備的數量,自升平台沒有自航設備,甲闆寬大而開闊、易于裝載風機。對于單樁式基礎的安裝,隻需在平台上配備打樁機即可。由于不具備自航能力,自升平台需由拖船拖行,導緻其在現場不同風機點之間轉場時間較長,操縱不便,且需要平靜海況。

       自升式起重平台是目前海上風電安裝的主力。A2SEA公司的Sea Jack号則是一艘專門為海上風機安裝而建造的自升式起重平台。船舶尺度為91.2m×33m×7m,有4個樁腿分别位于四角,全回轉起重機位于中央靠近右舷處,工作水深3.8~25m,最大的起重能力在18m半徑時為1300t,在32m半徑時為500t。

自航自升式風機安裝船

       随着風機的不斷大型化以及離岸化,起重能力和起重高度的限制以及海況的複雜化使得傳統的起重安裝船舶無法滿足需求。在這種情況下,出現了兼具自升式平台和浮式船舶的優點,專門為風機安裝而設計與建造的自航自升式安裝船。與之前的安裝船舶相比,自航自升式安裝船具備了一定的航速和操縱性,可以一次性運載更多的風機,減少了對本地港口的依賴。船舶配備專門用于風機安裝的大型吊車和打樁設備,具有可以提供穩定工作平台的自升裝置,可以在相對惡劣的天氣海況下工作,且安裝速度較快。

       英國MPI公司的五月花号(Mayflower Resolution)是世界上第一艘專門為海上風力發電機的安裝而建造的特種船舶。船舶尺度130.5m×38m×8m,可以一次性運載10台3.5MW的風機,允許的風機塔架最大高度和葉片最大直徑均為100m,航速10.5kn,配備艏側推動力定位裝置,有6個樁腿,可在3~35m水深作業,作業時船體提升高于水面一定高度,其最高起吊高度為85m,最大起重能力在25. 5m 半徑時為300t ,在78m半徑時為50t。在英國North Hoyle,Kenith Flats等諸多風電場五月花号均實施了安裝作業。

樁腿固定型風車安裝船

       樁腿固定型風車安裝船是自航自升式風車安裝船與起重船之間的一種折中方案。其通常由常規船舶改建而成,尺度小于專門建造的安裝船,樁腿為改建中安裝。在作業工程中船體依然依靠自身浮力漂浮在水中,樁腿隻起到穩定船體的作用。

       目前A2SEA公司運營的Sea Energy,Sea Power号均是由集裝箱貨船為風車安裝專門改建。Sea Energy号,船舶尺度為91.76m×21.6m×4.25m(吃水),航速8.5kn,最大作業水深27m,最大起重高度83m,起重能力為22m半徑時100t。

離岸動力定位及半潛式安裝船

       目前主要用于海上石油開發。動力定位安裝船可以在除淺水區域外的任何水深條件下作業,安裝效率高,但易受天氣因素制約。半潛式動力定位安裝船在理論上是性能最優的,但其建造和使用成本過高,尚未在風機安裝中采用。

海上風電安裝船的發展趨勢

       早期的安裝船舶都是借用或由其他海洋工程船舶改造而成,但随着風機的大型化,小型船舶無法滿足起重高度和起重能力的要求,且使用時會出現機動能力、定位性能差, 風浪稍大就不能作業和效率低等問題。

       因此針對海上風電場開發設計專用的風電安裝裝備是十分必要的,且随着海上風電逐步向深水發展,海上風電安裝船有如下的發展趨勢:

       (1)适用水深越來越大。随着海上風電場建設逐步向深水推進,因此要求風電安裝裝備的水深适應能力逐步增強,從灘塗到目前的40~60米水深,可以預測,随着将來的浮式風機逐步成熟,海上風電安裝船的适用水深将進一步加大。

       (2)主吊能力越來越大。随着海上風機功率的不斷增大,到目前已經有8MW的海上風機研制成功,因此重量越來越大;海上安裝的一體化吊裝也成為節省成本、增加效率的有效方案,因此對安裝設備的吊裝能力提出了更高要求,目前海上風電安裝平台主流吊裝能力一般在800噸到1200噸,有的設計公司已經設計出1600噸主吊能力的風電安裝船。

       (3)主甲闆可利用面積越來越大。為提高安裝效率,要求海上風電安裝船可運載更多數量的風機設備,因此風電安裝船的主甲闆面積需進一步加大,以适應海上風電的不斷發展需求。

       (4)主甲闆承載能力增強。随着風電設備重量及安裝能力的不斷增加,因此對海上風電安裝船的主甲闆承載能力要求不斷提高,已經從前幾年的4t/m2到目前的20t/m2,且有不斷增加的趨勢。

       (5)功能愈發完善。随着海上風電場建設的不斷發展成熟,也進一步要求風電安裝船的各種功能愈發完善,如配備動力定位系統,配備大功率打樁機、抱樁器,可容納更多的工作人員,配備有直升機甲闆等。

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