國產(chǎn)海上風電安裝平臺的研發(fā)之路

張靜波

全球主流的海上風電安裝平臺基本上都采用自升式平臺設計。自升式平臺上的核心設備如升降系統(tǒng)、大起重能力的繞樁吊機，我國均已擁有自主知識產(chǎn)權，完全能夠自主進行生產(chǎn)，打破了國外對海上風電施工安裝船機關鍵設備的技術壟斷，實現(xiàn)了核心設備、系統(tǒng)知識產(chǎn)權的自主化和設備生產(chǎn)的國產(chǎn)化。

為了響應國家在《全國海洋經(jīng)濟發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提出要加大高端風電及大功率海上設備研發(fā)力度的要求，預測后續(xù)新建海上風電安裝平臺的起重能力范圍主要在1000噸至1500噸之間，廣東精銦海洋工程股份有限公司所設計建造并交付給中廣核公司使用的“海龍興業(yè)號”自升式海上風電安裝平臺所安裝的繞樁吊，就是擁有自主知識產(chǎn)權的1200噸起重能力的吊機。而早在數(shù)年前，精銦海工已經(jīng)完成了自升式海洋平臺的升降系統(tǒng)研制，擁有各類型升降系統(tǒng)的完全知識產(chǎn)權，各個技術參數(shù)和指標完全達到使用要求，某些主要參數(shù)已經(jīng)接近甚至超過了國際先進水平。

廣東精銦海洋工程股份有限公司成立于2007年8月，是一家以海洋工程運維船舶及海洋石油技術與裝備、風電工程技術與設備、海上及船用配套設備設計與制造、專用大型液壓設備設計制造為主業(yè)的國家級高新技術企業(yè)。

精銦海工深耕海工裝備業(yè)10余年，對被評為廣東省科學技術一等獎的“海洋石油自升式鉆井平臺升降系統(tǒng)”和廣東省科學技術二等獎的“自升式海上石油鉆井平臺樁腿鎖緊系統(tǒng)的研制及產(chǎn)業(yè)化”擁有完全自主的知識產(chǎn)權。

“精銦01”（KOE-01）號是精銦海工設計建造的第一座海上風電安裝平臺，2017年在廣州南沙交付，是華南首座風電安裝平臺。該平臺是為海上風機安裝與運維、離岸工程支持而專門設計制造的一座平臺?！熬?1”號首次應用了完全國產(chǎn)化的核心裝備，其所配置的800T繞樁吊及3600T連續(xù)液壓插銷滑座式升降系統(tǒng)均為國內(nèi)最先進的海工設備，精銦海工對其擁有完全自主的知識產(chǎn)權。

“海龍興業(yè)號”（KOE-02）是精銦海工設計建造的第二座海上風電安裝平臺，是目前唯一適用于廣東和福建海域的風電安裝平臺。針對廣東、福建海域海況較江蘇和浙江復雜、風速高、浪涌大、海底為巖石的特性，對平臺的樁靴、樁腿和升降裝置進行了個性化設計，在國內(nèi)風電安裝平臺上首次采用了桁架式樁腿，使得平臺不僅適用于海況平緩的江蘇、浙江海域，還適用于廣東、福建等海況復雜的區(qū)域作業(yè)。同時采用了DP1動力定位裝置，作業(yè)水深達到60 米，適用作業(yè)水深覆蓋國家“十三五”規(guī)劃及《廣東省海上風電發(fā)展規(guī)劃》（2017-2030年）（修編）的規(guī)劃海域。作業(yè)能力堪比海上風電強國英國、德國等歐洲國家的先進船型。

我國已經(jīng)能夠自行設計制造海上風電安裝平臺，解決了“有沒有”的問題，接下來要解決的就是“更加好”的問題。目前，制約海上風電平臺創(chuàng)新的難點有如下幾項：一是升降系統(tǒng)的升降速度和平穩(wěn)性。海上風電設備的安裝需要在一定的窗口期內(nèi)進行，對時間有著較高的要求。這就要求升降系統(tǒng)的速度和平穩(wěn)性能夠滿足更高要求，保證在窗口期內(nèi)平臺的使用效率;二是繞樁吊機問題。繞樁吊機是風電安裝船的關鍵裝備，用來將風力發(fā)電機吊組件平穩(wěn)、安全吊升到塔架上進行安裝。在有限的作業(yè)窗口期內(nèi)，如何提升吊裝效率，減少施工成本，是國內(nèi)外面臨的重大難題;三是抱樁器問題。由于受到疾風、海浪、洋流、潮汐等可變因素影響，加之近海海床土壤比較松軟，打樁時樁基很容易偏斜，這將直接影響到過渡樁及頂部風機塔筒的安裝。如何提高樁基建設效率，也是目前國內(nèi)各風電施工企業(yè)面臨的重大技術難題。四是海上風電安裝平臺有效甲板面積。隨著海上風機大型化和作業(yè)水域深海、遠海化，有效的甲板面積和較小的吊運盲區(qū)設計與施工吊裝的方案有著十分重要的關系。

隨著國內(nèi)海上風電產(chǎn)業(yè)逐步形成，海上風電安裝業(yè)務也蓬勃發(fā)展，越來越多海上風電安裝平臺進入了市場?！笆濉逼陂g，國內(nèi)約有20 余座海上風電安裝平臺進行設計和建造，因此海上風電安裝平臺逐漸成為了重要的海洋工程裝備。對于我國海上風電安裝平臺的發(fā)展，筆者特提出以下幾點建議。

一、要針對目前技術創(chuàng)新所遇到的問題，展開專項研究，找到合適的解決方案，如在繞樁吊機的吊具上加裝吊具補償系統(tǒng)，保證吊運起水過程的平穩(wěn)性，提高吊機整體的工作效率等方案，為下一代風電安裝平臺打好技術基礎。

二、要加快開發(fā)能夠適用于各種海域的海上風電安裝平臺。目前，國內(nèi)海上風電安裝平臺的設計單位只是根據(jù)特定的市場需求進行開發(fā)，對功能的多樣性考慮不足，制造出來的平臺功能比較單一。隨著海上風電開發(fā)的深入，對成本的要求更加迫切，為了節(jié)約成本，運營方越來越需求有通用于各種海況和海域功能的新型平臺。

三、隨著海上風電運維階段的到來，海上風電項目運營商應對運維船舶的使用加以關注。目前，我國運維船舶市場并沒有形成規(guī)模，需要各個運營商加以重視，將運維船舶與風電安裝平臺一并考慮和規(guī)劃，確保能夠滿足大規(guī)模安裝工程完成后隨之而來的大規(guī)模運維工程要求。

四、可以參考FPSO的設計理念，將風電平臺的各個功能分模塊設計，最后根據(jù)具體需要對模塊進行組裝，形成不同功能的平臺。

全球?qū)δ茉葱枨蠛腿颦h(huán)境惡化的矛盾愈發(fā)明顯，為了人類未來，采用清潔能源已經(jīng)成了全世界的共識。這個共識將極大促進海上風電的發(fā)展，而海上風電的高速發(fā)展對海上風電安裝平臺有著迫切的需求。從浮吊船發(fā)展到自升自航式平臺，海上風電安裝船的功能在不斷優(yōu)化。此外，海上風電機組的功率不斷增大，也促使風電安裝船朝智能化、深水化、大型化、專業(yè)化和模塊化的方向發(fā)展。我國開展高端智能一體化海上風電安裝平臺的研發(fā)行動勢在必行！