淺談航標管理站做好海上風電場航標技術(shù)測定工作的思考

王政彭 張志斌 李木

1.東海航海保障中心連云港航標處；2.中交上海航道勘察設計研究院有限公司

1.國內(nèi)外海上風電工程項目發(fā)展趨勢

根據(jù)世界海上風電論壇風電統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，全球海上風電累計裝機容量為32.5GW，較2019年底增長19.5%，其中，歐洲海上風電累計裝機容量已超過25.0GW。2020年全球海上風電新增裝機容量超過5.2GW，新增投運海上風電場15個，分布在中國、德國、英國、葡萄牙、比利時、荷蘭和美國；全球累計已投運海上風電場共162個。我國雖然海上風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起步較晚，但2021年，中國海上風電新增并網(wǎng)裝機容量近17GW，累計裝機容量超過英國，成為世界最大的海上風電市場。在實現(xiàn)驚人增長后，預計2022年中國海上風電新增裝機容量將有所下降，主要原因是從2022年開始，中央政府停止提供電價補貼，在2024年與2025年，中國海上風電全面實現(xiàn)平價以前，發(fā)展增速將在一定程度上由廣東、浙江和山東等有省級財政補貼的地區(qū)推動。全球風能理事會預測，2025-2031年中國海上風電年均裝機容量將超過10GW，有助于進一步鞏固其全球領導者的地位。從國內(nèi)外相關(guān)海上風電發(fā)展趨勢來看，我國已逐漸成為海上風電裝機量第一大國，在2021年我國財政部停止電價補貼之后，我國的海上風電場有望趨于穩(wěn)定增長，為確保我國海上風電場工程施工期間所在海域的航道暢通，防止過往船舶駛進作業(yè)區(qū)碰撞施工船和風機塔設施，警示船舶遠離施工區(qū)域航行，通過在”SPS”與”IPS”重要節(jié)點布設航標，有效標識風電場施工水域范圍，為風電場項目建設期間往來船舶提供優(yōu)質(zhì)的導助航服務，對保障此工程項目加速完工，履行航海保障職能，加速實現(xiàn)“雙碳”目標、助推當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展具有重要意義[1]。

2.海區(qū)航標效能驗收方法和要求

航標效能驗收活動由航標管理機關(guān)組織，一般由航標用戶、航標建設單位、以及航標設計、施工、監(jiān)理、維護等相關(guān)單位的代表參加。航標效能驗收應由航標效能組負責，航標效能驗收活動分為技術(shù)測定和航標效能評估兩個部分。

2.1 技術(shù)測定相關(guān)定義及內(nèi)容

航標技術(shù)測定一般是指對新建、改建或調(diào)整后的航標進行全部或抽樣的現(xiàn)場測試，來檢測所設計的航標技術(shù)性能是否符合航標設計的相關(guān)規(guī)范要求。其中，視覺航標技術(shù)測定的主要內(nèi)容包括航標的位置、結(jié)構(gòu)、涂色和燈光的射程、節(jié)奏、周期;無線電航標的技術(shù)測定主要內(nèi)容包括航標位置、名稱、類型、MMSI編碼等顯示效果和信號播發(fā)時間間隔、作用距離等[2]。一般會選擇符合設計的大氣透明系數(shù)條件下的晴天成立技術(shù)測定小組，包括航標專業(yè)技術(shù)人員和航標用戶代表，不少于三人。具體視覺航標技術(shù)測定的項目、驗收標準、技術(shù)要求、數(shù)量和方法應符合規(guī)定（見表1）。

表2 技術(shù)測定航標數(shù)據(jù)表

2.2 技術(shù)測定的必要性

基層航標管理站作為交通運輸部下屬海域航標管理服務機構(gòu)，航標員是現(xiàn)場技術(shù)測定的主要負責人，對于本座風電場的通航環(huán)境是否滿足國際航標協(xié)會IALA所提出的海區(qū)效能驗收規(guī)范具有重要意義，建設出標志醒目、結(jié)構(gòu)安全可靠、用多系統(tǒng)確保船舶在不同氣象條件下識別航標，對風電場自身安全、提供安全穩(wěn)定的發(fā)電量、船舶安全通過附近水域均具有重要意義[3]。除此之外，在布設視覺航標的基礎上，位于風電場特定位置的風機上增設AIS航標，用多系統(tǒng)來警示船舶，保障船舶安全通過工程水域的同時促進地方經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展[4]。

2.3 航標效能驗收規(guī)范準則

技術(shù)測定是航標效能驗收的前期主要工作，相關(guān)航標管理員需對現(xiàn)場技術(shù)測定結(jié)果進行記錄，對視覺航標記錄在視覺航標技術(shù)測定表里，對于加裝有AIS的航標寫在AIS航標技術(shù)測定表內(nèi)，并匯總出具技術(shù)測定報告，準備航標效能驗收專家評審會為今后技術(shù)測定工作打下鋪墊的同時也為專家評估帶來便捷。

航標效能驗收是航標管理機關(guān)通過進行現(xiàn)場技術(shù)測定和專家評估的方式來對所需測定的航標效能是否達到相關(guān)標準和批復要求進行的總體評價，一般以效能驗收專家座談會的形式進行。專家座談會上一般由航標管理機關(guān)、業(yè)主單位、當?shù)睾Ｊ戮趾鸵恍＜掖斫M成。航標效能驗收程序主要包括四個方面：①效能預驗收，②效能驗收申請，③效能驗收審查，④效能驗收方式。其中航標效能驗收方式因按工作順序分為事先的查驗資料、事中的現(xiàn)場技術(shù)測定和事后的綜合總結(jié)評價三部分所組成。

因此，本文以基層航標管理站為駐點，就高效服務航標效能驗收準則規(guī)范進行前中后期的主要工作來作為案例探討。

3.案例分析

3.1 基層航標管理站航標技術(shù)測定數(shù)量統(tǒng)計分析

從圖1可以明顯看出，近三年連云港航標處如東航標管理站所測定的航標數(shù)量呈凸形函數(shù)增長，2021年測定的航標數(shù)量遠大于其他兩年，相關(guān)風電場數(shù)量與行駛的里程數(shù)也隨之增多。筆者認為主要因為國家財政部宣布2021年之后將取消海上風電國家補貼，隨后2022相比2020有小幅度提升主要是因為各省市相繼出臺海上風電補貼政策促進國家清潔能源的發(fā)展。本文通過2020-2022的技術(shù)測定工作總結(jié)出步驟流程，以江蘇如東H15#海上風電工程為案例進行現(xiàn)場測定，發(fā)現(xiàn)通過此方法流程可大大提高技術(shù)測定工作效率，產(chǎn)生一定的藍色經(jīng)濟和社會效益。

圖1 技術(shù)測定航標數(shù)據(jù)變化趨勢圖

3.2 江蘇如東H15#海上風電工程項目工程概況

江蘇如東H15海上風電項目由如東江蘇海上風電有限公司投資建設，圖2為江蘇如東H15#海上風電場工程區(qū)地理位置示意圖，坐落于江蘇如東海域竹根沙東側(cè)，規(guī)劃海域面積約32km2，場區(qū)中心點離岸約47公里。

圖2 工程區(qū)地理位置示意圖

圖3為江蘇如東H15#海上風電場工程項目電子海圖范圍所在地。由圖可見，風電場形狀近似梯形，南北寬約5.7km，海底高程0～-10m。H15#海上風電項目工可階段規(guī)劃裝機容量200MW，裝機容量達20萬千瓦。

圖3 江蘇如東H15#海上風電場

如圖4所示，如東H15#海上風電場工程附近還有黃沙洋如東H14#風電場、江蘇如東H13風電場、如東H2#海上風電場、如東H3#海上風電場、如東H4#海上風電場等。筆者通過查閱相關(guān)文獻得知，如東H15#海上風電場平面布置圖項目建成后，產(chǎn)能將達到年發(fā)電量為9.2億千瓦時，與同等規(guī)模的燃煤電廠相比，每年可節(jié)約標煤約30萬噸、減排二氧化碳68萬噸、減少灰渣11萬噸，對優(yōu)化江蘇省能源結(jié)構(gòu)，降低煤炭消耗，助推經(jīng)濟綠色發(fā)展具有重要意義。

圖4 附近風電場平面布置圖

3.3 江蘇如東H15#海上風電場工程技術(shù)參數(shù)表

江蘇如東H15#風電場配布9座傳統(tǒng)燈樁視覺航標和5座AIS實體無線電航標，標識風機的位置和范圍，為風機自身安全以及過往船舶航行安全提供有力保障。具體營運期專用航標技術(shù)參數(shù)表如圖5所示，其包含了如東H15#風電場各航標的標名、類別、方位、燈質(zhì)周期、燈高、射程及構(gòu)造等參數(shù)。

圖5 如東H15#海上風電場技術(shù)參數(shù)表

3.4 測定前準備工作

如圖6所示，基層航標管理員首先按照當?shù)睾Ｊ戮炙鷱偷暮Ｊ滦姓S可決定書、查詢航標設計文件（包括圖紙資料）、航標技術(shù)履歷及預驗收資料、施工總結(jié)報告（包括現(xiàn)場施工和竣工的圖片及燈質(zhì)視頻）相關(guān)資料以及要求進行全面了解。提前選擇好能見度較好的晴天作為技術(shù)測定的日期。了解航區(qū)航法、航道基本情況。確定技術(shù)測定的范圍和內(nèi)容，選定測試用船舶，提前準備好測定工作的設備和儀器。最后通過所在航標24h遙測遙控平臺對所效能驗收布設的風電場航標進行遙測位置的監(jiān)控并與當?shù)睾Ｊ戮炙鷱偷奈募M行位置對比，檢查工作電流及電壓判斷航標燈是否可以正常工作。最后將不符合技術(shù)測定驗收標準的航標記錄下來，做到后期反復的監(jiān)控以判斷其位置的準確性，給現(xiàn)場技術(shù)測定工作的便捷性帶來鋪墊。

圖6 本文技術(shù)路線圖

3.5 測定中現(xiàn)場工作

作業(yè)前相關(guān)航標管理員、航標用戶代表、及航標專業(yè)技術(shù)人員等需要攀爬作業(yè)的工作人員應按規(guī)定穿好救生衣、系安全帶、戴安全帽、檢查好測定必備儀器后方可進行現(xiàn)場技術(shù)測定的工作檢查。在檢查過程中，如圖7江蘇如東H15風電3號燈樁的遠照為例，用肉眼目測的方式在不小于1海里顯形視距內(nèi)，與標準色卡進行比較觀察其涂色是否鮮明，標志形狀是否無殘缺，主體結(jié)構(gòu)是否完好，用來判斷其是否滿足相關(guān)驗收標準。工作人員現(xiàn)場通過攀爬上燈樁進行技術(shù)測定，比照設計和規(guī)范的要求，使用Trimble天寶JUNO手持GPS儀對風電燈樁進行位置核對測量，選用萬用表對燈器工作的電流電壓進行測量對比是否正常，夜間通過使用虎閣秒表對航標燈質(zhì)周期進行測量及視頻錄制，判斷其夜間射程是否滿足5海里要求，周期平均值是否準確，識別效果是否滿足要求，并準確無誤的記錄在視覺航標技術(shù)測定表里。圖8為3號燈樁的近照，從照片上可以看出該燈樁有加裝AIS航標，安裝了AIS的航標不僅可以與船舶通信，而且還可以被基層航標管理站所接收信息，這對船舶安全航行和航標管理帶來了很多便利。在測定過程中，應首先觀察其AIS航標的九位編碼(MMSI)是否與行政批復文件一致，對于不一致的要及時進行記錄。對于此航標的AIS信號穩(wěn)定性應使用船載AIS對每座AIS無線電航標進行觀察，接受并記錄分析。用來判斷AIS航標是否信號穩(wěn)定、工作連續(xù)。AIS航標通過控制器搜集航標的工作狀態(tài)信息形成電文后，通過尋址方式發(fā)送給AIS基站。其相關(guān)動態(tài)、靜態(tài)信息被船臺AIS所接收，船載AIS記錄表如圖9所示。

圖7 燈樁遠照

圖8 燈器及AIS近照

圖9 船載AIS信息

3.6 測定后維護總結(jié)工作

現(xiàn)場測定結(jié)束后將按照航標維護技術(shù)要求：浮動視覺航標按照《沿海浮動視覺航標維護規(guī)程》的規(guī)定執(zhí)行；固定視覺航標按照《海區(qū)航標維護固定構(gòu)建物》的規(guī)定執(zhí)行。比照行政許可批復文件設計和規(guī)范的相關(guān)要求，對于航標維護總體目標及指標進行后期線上線下調(diào)研來判斷航標正常率是否不低于99.0%，航標維護正常率是否不低于99.5%。

基層航標管理員后期將定時通過航標遙測遙控平臺的24h實時監(jiān)控做好數(shù)據(jù)記錄如圖10所示。通過網(wǎng)上巡視對航標位置、涂色、結(jié)構(gòu)、燈光、無線電信號等助航效能進行完好性檢查。通過現(xiàn)場航標巡檢定期對航標結(jié)構(gòu)、設施、設備等進行的現(xiàn)場檢測、局部保養(yǎng)或零部件更換。利用航標車間對于航標全壽命周期內(nèi)（即風機使用年限內(nèi)）定期實施的航標進行整體更換或維修等保養(yǎng)，包括浮標的起吊更換和固定標志的修理、修繕等。對于遙測遙控平臺報警的航標應在一定時限內(nèi)進行應急反應處理。

圖10 如東H15#海上風電場燈樁遙測遙控平臺

測試航標進行一段時間的試運行后，將對航標各測試項目驗收完畢后對視覺航標記錄在視覺航標技術(shù)測定表里，對于燈樁上加裝有AIS的航標出具AIS航標技術(shù)測定表，并匯總出具技術(shù)測定報告。準備航標效能驗收專家評審工作匯報PPT，航標效能驗收組通過審核工程資料，審核航標技術(shù)測定的有效性，以及相關(guān)單位的介紹和用戶意見反饋等由各專家對航標的整體助航效能進行評估，形成航標效能驗收結(jié)論性意見。

4.總結(jié)

本文通過近三年連云港航標處如東航標管理站的技術(shù)測定工作提煉步驟、總結(jié)方法，以江蘇如東H15#海上風電工程為案例進行現(xiàn)場測定，發(fā)現(xiàn)通過此方法流程按邏輯順序可大大提高技術(shù)測定工作效率，降低測定勞動強度和成本，減少船舶燃油使用、降低污染物排放、產(chǎn)生一定的藍色經(jīng)濟和社會效益，保障風電場自身穩(wěn)定發(fā)電的同時也確保了附近海域及船舶的通航環(huán)境。