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海上风电船舶前沿技术研讨会之“筑基——海上风电基础施工及安装”

2023-05-22 08:25     来源:风能专委会CWEA      大金重工、金风科技 海工装备海上风电

2023年5月8日,海上风电船舶前沿技术研讨会在广东省汕头市举行。大会由中国可再生能源学会风能专业委员会(CWEA)主办,汕头市风能协会承办,中铁大桥局集团有限公司、大金重工股份有限公司协办,并得到中交第三航务工程局有限公司与3M的大力支持。汕头拥有优异的风能禀赋、丰富的场址资源、良好的区位优势,正通过加强产业协同,打造汕头国际风电创新港。其中,不仅包括全球首个在一个产业园区内聚集从风电整机与关键零部件,到检验检测实验室和大型科研装置等完整产业链的“四个一体化”的风电产业集群,也在建设面向全球的海上风电装备及服务出口、运维、施工建设基地的风电母港和海工装备制造产业园,打造国字号工程施工企业和船队。此次会议在汕头举行,引起了全球风电行业的广泛关注。来自中国、挪威、荷兰等国家政府部门代表,以及国内外海上风电开发企业、海上风电工程技术科研机构、海上风电施工与运维龙头企业、船舶设计与建造企业的嘉宾参加了此次会议。

专业的海上风电施工装备对我国海上风电未来高质量发展起到决定性作用。面向未来,我们要站在更高更广阔的技术前沿,用安全、先进、高效、经济、绿色的方式破解我国海上风电施工运维装备的瓶颈问题。为充分讨论上述问题,会议进入“远航之帆:海上风电工程船舶前沿技术”环节。

该环节分为三部分展开,中国华能集团有限公司新能源事业部副主任张晓朝 ,主持了其中的第一部分“筑基——海上风电基础施工及安装”。

中国船舶工业行业协会统计信息部主任郑一铭 ,做了引导发言。他用详实的数据分析了我国海上风电装备发展情况及未来趋势。

郑一铭表示,我国是名副其实的造船大国,国际市场份额连续13年位居世界第一,并且进入了高质量发展的快车道,龙头企业的竞争力不断增强。海上工程装备自2014年出现断崖式下降后,2020年开始呈现回升状态,最主要的动力源自海上风电的贡献。2022年全球风电安装船订单26艘,中国船东订单为21艘;全球风电运维船订单24艘。风电机组不断的增大,对安装船的要求逐步提高。自升式、超高四桩腿、更大起重能力的绕桩式起重机和动力定位系统的新一代海上风电安装船将成为风电安装的首选;未来,安装作业将由浮式起重船、改进升级式浮式起重机、坐底式风电安装船,向大型、多功能的自航自升式风电安装船方向发展。绿色化是必然的发展趋势,风电安装船将逐步从单一的燃油向双燃料动力技术转变。超过60米水深条件下,浮式风电机组的经济性可能会更好。随着GW级远海风电场和15MW级以上大容量风电机组的落地,市场对新一代大型特种风电船舶的需求越来越明显,开始带动风电船舶进入上升周期。

大金重工股份有限公司航运事业部总经理沈章 ,分享了大金重工打造国际化海上物流体系及特种船舶海上风电设备的专业运输经验。他表示,根据世界风能协会预测,2022-2030年,全球海上风电将新增260GW。大金重工是第一家出口欧洲超大型单桩的亚洲企业。汕头将成为大金重工又一出海母港。为了配合全球化布局,大金重工着力搭建配套的全球化物流体系,目前一期2-4艘超长甲板运输船已经开始制造,预计明年投用。此外,还将打造绿色新能源船LNG(液化天然气),进一步提高海上风电大型管桩类产品运输能力。同时,大金重工将承接包括运输在内的一站式服务,确保船舶的适航性、适货性、环保性,为打造大金国际物流奠定坚实的基础。

上海打捞局新能源事业部常务副部长王金龙 ,将演讲的内容聚焦于如何结合新装备新工艺提高海上风电基础施工效率。上海打捞局从基础施工、机组安装、海缆敷设,到升压站的安装,再到调试运维,都有全产业链的船舶支持。主力装备有“创力号”、“威力号”“深达轮”“柯力号”“大力号”等,针对海上风电的作业场景对海洋工程现有工器具进行了优化,例如液压翻桩器、内张器、液压夹桩器,外张器、送桩器等,此外还有自行研发的电缆埋设机/海管挖沟机。通过几年的风电工程施工,上海打捞局培养了一支长足的作业施工团队。目前“创力号”在青州一二施工,基础沉桩可以稳定地保持在30个小时以内,导管架吊装5小时以内,最优时做到3小时;“威力号”由于船型小一些,沉桩可以控制在2天,导管架吊装半天。

对施工企业来讲,我们只能“向效率要生存”。船舶主尺度要不断增大,提高抗涌浪能力,主作业船的吊机也要具备海工吊理念,在变幅和空钩时都要具有高速的操作性能。同时,第一批作业和吊机操作要配合起来,切实提高功效。

金风科技海上业务单元海上服务事业部副经理、金风海洋设备资产管理部部长严辉煌 ,分析了国内市场风电安装船只的技术,并提出建议。严辉煌回顾了国内风电船的发展历程,分析单个机组容量的增加给安装性能带的挑战。目前看,30米水深,我国能施工的船有25艘,到水深45米时,船机适应的数量锐减。对于市场上到底需要怎样的风电安装船,严辉煌表示,根据实际施工来看,我们要求安装船具备一吊一储的能力,这样可以最大化地利用有限的导泊窗口。在中国市场上,受电价的影响,并不是船的性能越好市场就越能接受。经过评估,南方市场冬季有大浪的两三个月里,100海里内要具备2套机组的自运自吊能力,水深适应性桩腿参考值为70米,起重能力要兼顾基础施工和机组安装,具有打桩能力的安装船寿命可能很短,这是个风险点。此外,要考虑到船的定位能力和航速,这关系到施工效率、施工工艺。根据这些思路和机型定位,我们选定了参数来确定“中天31号”,其在40米有效跨距下的吊力是1600吨,吊高163米,主吊的副钩能力能够解决比320米叶轮直径更大的基础吊装能力,辅吊能力600吨左右,可具备16兆瓦机组塔筒两段式翻身,20兆瓦以上机组塔筒三段式翻身。此外,还要考虑到码头接货浮吊能力、升降和抬船能力、插拔桩的冲桩系统等。机组的大型化、风电场的规模化,行业上下游壁垒等都给吊装降本带来压力,要统筹考虑上下链条,选择总体最优方案,保障风电场开发总成本最优、且风险最低。

DNV能源系统部风能项目开发和项目工程团队主管马耀 ,演讲的题目是《浮式风电:化雄心为行动》。根据DNV能源转型展望报告的预测,到2050年海上风电装机总量的15%,即300GW将来自于浮式海上风电,这大约需要2万台风电机组,将使用大约1亿吨的钢材,约47000公里的阵列电缆以及7万公里的系泊缆绳。为了解行业对这些挑战的看法及解决办法,DNV在全球范围内对244位浮式风电专家进行了走访。在选择投资市场时,受访者考虑最多的是市场规模,包括清洁电力的需求、技术潜力、能否对当地提供更多的就业以及政府目标都是重要的原因。其次是监管和政治的稳定性,以增加市场的确定性。三是电网的适应性,绝大部分受访者迫切要求增大对电网的投资。如何降低开发风险,选项最多的是对技术标准化的需求,其中包括制造成本、环境条件、运维成本。我们预测,在2035年之后标准化的优势可能会逐渐体现。对于供应链的风险,22%的受访者认为来自港口和基础设施,此外,船舶的可用性和安装能力也十分关键。我们认为风电场的规模和风电机组尺寸的增大将成为降低度电成本的最大因素,标准化则将会成为产业化的关键推动因素,在2030年之后进一步促进成本的降低。超过80%的受访者认为浮式风电将在2040年之前成功实现商业化。

荷曲斯机械设备(上海)有限公司销售经理马小明 ,分享了超大直径单桩的高效安装经验。风电机组单桩直径越来越大,重量越大越重,对设备有更高的要求,包括打桩锤、翻转桩、提升桩及减噪设备等。欧洲目前一个月平均能够安装超过45根单桩。随着整个供应链的降本,制造和运输单桩的成本越来越便宜。IQIP公司已经下线6600千焦的液压打桩锤。打桩锤零件少,整个锤心一体化锻造成型,几乎没有损坏案例。公司还提供全套租赁服务,在中国提供1000~3600千焦的液压打桩锤。我们的打桩锤可以直接放到水里进行施工,不需要冗长的送桩器。此外,公司还提供导管架打桩器,翻桩器、稳桩平台。欧洲漂浮式海上风电平台中,IQIP也是最早参与的企业,锚链的张紧、锚定桩的调平,这些设备的应用也是最多的。

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