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        孫國光:對建造技術、施工裝備、海況檢測進行重點把控
        發布時間: 2023-05-18 19:39:15 | 瀏覽次數:

        2023年5月8日,海上風電船舶前沿技術研討會在廣東省汕頭市舉行。大會由中國可再生能源學會風能專業委員會(CWEA)主辦,汕頭市風能協會承辦,中鐵大橋局集團有限公司、大金重工股份有限公司協辦,并得到中交第三航務工程局有限公司與3M的大力支持。汕頭擁有優異的風能稟賦、豐富的場址資源、良好的區位優勢,正通過加強產業協同,打造汕頭國際風電創新港。其中,不僅包括全球首個在一個產業園區內聚集從風電整機與關鍵零部件,到檢驗檢測實驗室和大型科研裝置等完整產業鏈的“四個一體化”的風電產業集群,也在建設面向全球的海上風電裝備及服務出口、運維、施工建設基地的風電母港和海工裝備制造產業園,打造國字號工程施工企業和船隊。此次會議在汕頭舉行,引起了全球風電行業的廣泛關注。來自中國、挪威、荷蘭等國家政府部門代表,以及國內外海上風電開發企業、海上風電工程技術科研機構、海上風電施工與運維龍頭企業、船舶設計與建造企業的嘉賓參加了此次會議。

        中鐵大橋局新能源工程指揮部總工程師、教授級高工孫國光在題為“海上風電場施工技術及安全探討”的演講中表示,海上風電施工有著多種特點,要在智能建造、安全監控、施工船的安全管理,以及防臺的安全管理上做文章。

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        中鐵大橋局新能源工程指揮部總工程師、教授級高工孫國光

        以下為孫國光演講的主要內容:

        海上風電是我國“十四五”規劃乃至2035年遠景目標的重點產業,同時也是實現雙碳目標以及產業升級的重要手段,尤其在2021年的“搶裝潮”之后,中國的海上風電逐步向深遠海、大容量和基地化的方向發展。面臨的挑戰和問題這給我們帶來了一些問題和挑戰。

        因為離岸距離越來越遠,自然環境更加惡劣,施工環境更加惡劣;基礎以及風電機組容量更加大型化;合適的施工裝備比較緊缺,即便是2021年以來打造了很多裝備,但是這些裝備集中在今年以及明年投產使用;價格成本給各方施工帶來很大的壓力。

        針對當前海上風電場面臨的挑戰和問題,可從以下四個方面考慮:

        1,加強產業融合。產業和產業之間可以相互借鑒,比如橋梁和風電之間,風電和石油之間有一些技術是相通的,可以發揮產業鏈集團的優勢。

        2,從智能化建造上進行創新。對基地規劃進行思考,在設計一體化上、管理產業化上以及施工智能化運維的智慧化上進行總體的把控。

        3,打造可靠的、適應相應海域的施工裝備。比如技術施工船舶,還有適用于深遠海的風電安裝船舶。

        4,持續不斷創新。海上風電項目離岸越來越遠,越來越深,光靠打造船舶不能一勞永逸,還要持續創新,通過基礎結構形式的創新,施工工藝的創新,材料的創新,從整體上解決問題。

        深遠海施工技術

        對于未來的深遠海施工技術推廣應用,有一些觀點值得思考。在基礎的結構形式上,2021年“搶裝潮”之后,大部分招標項目都是單樁基礎,因為它的建設成本和施工周期相對可控,招標建設的單樁技術已經發揮到了極致,但是隨著水深來到40米以上,單機容量來到10兆瓦以上,單樁受到限制,未來深遠海的基礎還是以導管架基礎主為。

        針對嵌巖如何解決,原先大多是大型單樁或者是高樁承臺,但是經過實踐之后,這兩種基礎實際上在施工過程中不是特別可控,尤其在工期上,所以嵌巖式導管架基礎是未來應用的一個趨勢。

        針對大容量風電機組的安裝,主要通過打造新一代安裝平臺,加大吊高,加長支腿來解決,施工上考慮標準化的施工,信息化、數字化以及智能化的建造。實際上,四樁導管架基礎型式相對比較成熟,下面是四根鋼樁,上面是一個導管架基礎,中間通過灌漿段連接成整體,受力相對比較合理,也比較穩固。

        施工方式上,現在經過幾個風電場的大規模建設,施工工藝比較成熟,通過導向架的定位進行翻樁、插樁,最后進行吊打,然后安裝導管架進行灌漿連接。在福建、廣州地區,經常會有一些嵌巖基礎施工,原來是應用高樁承臺多一些,但通過廣東粵電陽江項目推廣應用了嵌巖導管架基礎,效果顯著,質量上得到保證,尤其在工期上更為可控。它的基礎型式跟四樁導管架一樣,只是增加了嵌巖樁的施工。整個施工流程比四樁導管架多了一個插拔鋼護筒過程,有兩種形式,一個是直接芯柱嵌巖;另一個是在工廠內進行整體的預制鋼樁,現場進行植樁,更為可控,節省了現場混凝土的施工工序,對施工質量、施工工期都有保障。

        這種方法在粵電陽江項目上應用后,我們認為,嵌巖導管架在應對嵌巖基礎施工中,值得推廣應用。

        還有一種基礎型式,是吸力式導管架基礎。2021年以來,這種基礎經過幾個風電場的應用,顯現出一定的優勢。因為基礎的鋼結構制造都是在鋼結構廠進行加工完成,現場只需起重船吊裝,通過吸力下沉全部到位。根據設計院的不同設計理念、長徑比的不同分為兩種形式,一種叫窄深型,另一種叫寬淺型,實際上都是通過這種鋼樁或者鋼筒的形式沉到海床,形成一個密閉空間。

        當時三峽長樂外海項目,15套吸力式導管架的鋼結構加工都在鋼結構廠完成,通過大型的運輸船運到現場,15套一共只運輸了3次,集中加工,集中現場安裝,施工效率很高??紤]到現在吸力式導管架已經做到100米,未來適用于70米水深可能會做到120米,這對吊船的吊高要求會更高。我們正在研究分體制造和分體安裝,現在這個技術還在研究過程中,如果可行的話,可適應的吊裝船會更多。

        大型裝備的必要性

        2021年“搶裝潮”之前,安裝的風電機組基本上在7兆瓦以內,搶裝潮期間批量化安裝了10兆瓦的風電機組,現在基本上都在10兆瓦以上,開始批量化安裝13兆瓦的產品。5月份,我們會安裝第一臺16兆瓦的風電機組。

        隨著風電機組容量不斷加大,輪轂中心也上升至150米,這對三種基礎類型的安裝工藝和安裝船舶要求會越來越高。2021年以來建造的新一代風電安裝船超過30艘,將集中在今年年底或者明年年初下水施工。

        中鐵大橋局也打造了一艘安裝船。從參數上來看,腿長有131米,適用于70米水深安裝25MW風電機組,在未來的風電機組安裝過程中會起到非常重要的作用。

        于此同時,相關信息顯示,如果水深70米,覆蓋層厚度到40米,那么130米腿長的風電安裝船也不能滿足要求,不可能再加長腿長,而再造一批腿長150米的風電安裝船,這樣的話又是一種資源浪費。

        一種創新思路是,使用一種半潛駁來整體安裝風電機組,把構件整體運到現場,然后在船上拼成整體進行安裝。國外有一艘“塞班號”,吊裝能力很大,利用吊裝船的吊高和小水線面的作業優勢進行現場的浮態安裝,這種方式也有可能在深遠海得到應用。

        中鐵大橋局的技術團隊結合橋梁主塔爬模的一些技術,思考利用爬升和活動支架的技術,如果這種安裝方式得到解決,風電機組的輪轂加機艙可以在平臺面進行安裝,然后整體爬升,對吊船的吊高要求大大降低。

        針對未來海上風電需要的施工裝備,實際上海上風電施工船的需求量很大,主要是基礎施工船舶和風電安裝船比較重要,后期也需要運維船以及一些輔助船。

        目前有幾種類型的基礎施工船舶,其中一種是小水線面的半潛平臺船。這種船有兩臺吊機,對四樁的管架施工優勢比較大,而且受海浪的影響非常小,未來應對深遠海施工比較有利。

        第二種是以三峽的“烏東德號”為代表的3000噸到5000噸的基礎施工船舶,全長在180米左右。這種施工船型可能會在未來基礎施工過程中得到廣泛的應用。

        第三種是固定臂架式吊裝船。這種固定臂的吊船的一大優勢是起重的損失非常小,基本與設定的數值一致。

        綜上所述,海上風電施工有著多種特點,管理上需要注意的地方也很多。主要是施工作業環境特別惡劣,大型吊裝特別多,施工風險特別大,施工船的選擇要配套,要通過選擇合理的施工窗口期進行施工,協調的難度比較大。針對這些特點,要在智能建造、安全監控、施工船的安全管理,以及防臺的安全管理上做文章,結合智能吊裝、風浪流監測以及進度管理和物資管理打造智能建造的平臺

        文章來源:北極星風力發電網

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