海上風(fēng)電安裝船設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

趙志堅(jiān)/中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司

海上風(fēng)電安裝船設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

趙志堅(jiān)/中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司

隨著風(fēng)電安裝船的總體性能不斷提升，使得在更廣闊水域開發(fā)海上風(fēng)電場(chǎng)成為了可能，同時(shí)也為風(fēng)電安裝船的建造創(chuàng)造了機(jī)遇。

為了有效應(yīng)對(duì)全球氣候變暖，減少溫室氣體排放，大力發(fā)展可再生能源已成為世界各國(guó)的普遍共識(shí)。海上風(fēng)力發(fā)電因其資源豐富、風(fēng)速穩(wěn)定、對(duì)環(huán)境負(fù)面影響較少，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

海上風(fēng)電代表了當(dāng)今風(fēng)電技術(shù)的最高水平，隨著海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的興起，海洋風(fēng)力發(fā)電裝備及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)也獲得了快速發(fā)展。集海上運(yùn)輸、風(fēng)電安裝、風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)功能于一體的風(fēng)電安裝船，作為海上風(fēng)電場(chǎng)安裝和維護(hù)的專用工程裝備，以其功能集成齊全、裝載能力大、作業(yè)效率高、操作適用性好、使用成本低的特點(diǎn)，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外海上風(fēng)電運(yùn)營(yíng)商的青睞。風(fēng)電安裝船的總體性能不斷提升，使得在更廣闊水域開發(fā)海上風(fēng)電場(chǎng)成為了可能，同時(shí)也為風(fēng)電安裝船的建造創(chuàng)造了機(jī)遇。

國(guó)內(nèi)外風(fēng)電安裝船現(xiàn)狀

海上風(fēng)電機(jī)組的安裝作業(yè)分為水下基礎(chǔ)安裝和水上塔筒及風(fēng)車部件安裝。根據(jù)風(fēng)電安裝船主吊機(jī)起重能力的不同，水上部分安裝通常分整體安裝和分體安裝。

整體安裝是指塔架、機(jī)艙、輪轂和槳葉全部組裝完畢后，將其作為一個(gè)整體用吊機(jī)一次性安裝到海上風(fēng)車基礎(chǔ)上。分體安裝是指風(fēng)機(jī)部件以散件或組件的形式運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)，依次安裝到海上風(fēng)車基礎(chǔ)上，通常分為三葉式、兔耳式及單葉式安裝。

早期，風(fēng)電安裝船多由其他海洋工程船改造而成，或者風(fēng)機(jī)安裝直接由多型工程船聯(lián)合作業(yè)。隨著裝機(jī)容量的日益增大，傳統(tǒng)的風(fēng)電安裝船已經(jīng)無(wú)法滿足起吊高度和起重能力的要求，特別是運(yùn)輸、安裝效率的低下，且由于往往多船聯(lián)合作業(yè)才能實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)安裝，使得安裝費(fèi)用居高不下，無(wú)法滿足當(dāng)前海上風(fēng)電快速發(fā)展的作業(yè)需求。近年來(lái)，歐洲多家海洋工程公司相繼建造了多艘專用于海上風(fēng)電安裝的工程船。各種類型風(fēng)電安裝船舶的對(duì)比如表1，可以看出，自航自升式風(fēng)電安裝船兼具自升式平臺(tái)和浮式船舶的優(yōu)點(diǎn)，突破了風(fēng)機(jī)的大型化、吊機(jī)能力和海況條件的限制，集成了海上風(fēng)機(jī)安裝的所有功能，能夠?qū)崿F(xiàn)快速運(yùn)輸和高效安裝，是當(dāng)前海上風(fēng)電安裝的首選裝備。

表1 海上風(fēng)電安裝船船舶類型對(duì)比

風(fēng)電安裝船設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

與普通的起重安裝船相比，自航自升式風(fēng)電安裝船有良好的快速性和操縱性，可以一次性運(yùn)載更多的風(fēng)機(jī)，能夠在相對(duì)惡劣的海況下作業(yè)，且安裝速度較快，經(jīng)濟(jì)性突出。中遠(yuǎn)海運(yùn)重工近年來(lái)承建并交付了兩型4艘風(fēng)電安裝船，分別是6條樁腿形式的“探險(xiǎn)號(hào)”和“發(fā)現(xiàn)號(hào)”姊妹船，以及4條樁腿形式的“海上安裝者”和“海上挑戰(zhàn)者”號(hào)姊妹船。

經(jīng)工業(yè)和信息化部批準(zhǔn)，中遠(yuǎn)海運(yùn)重工技術(shù)研發(fā)中心牽頭開發(fā)了一型具有自航自升能力的風(fēng)電安裝船，現(xiàn)已成功通過(guò)工信部組織的驗(yàn)收評(píng)審。該項(xiàng)目的成功實(shí)施，突破了近海風(fēng)電設(shè)備安裝船設(shè)計(jì)建造關(guān)鍵技術(shù)，取得了挪威船級(jí)社和中國(guó)船級(jí)社的基本設(shè)計(jì)認(rèn)可，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的近海風(fēng)電設(shè)備安裝船設(shè)計(jì)。

該船采用超U形船首設(shè)計(jì)，阻力小，航速快，配備900噸起重機(jī)，滿足環(huán)保符號(hào)CLEAN DESIGN的要求，配備DP2動(dòng)力定位系統(tǒng)，可一次性裝載7臺(tái)6兆瓦風(fēng)機(jī)部件，最大甲板載荷超過(guò)5000噸，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該項(xiàng)目獲得國(guó)家發(fā)明專利1件，軟件著作權(quán)1件，發(fā)表學(xué)術(shù)論文14篇，制造了液壓升降系統(tǒng)模擬樣機(jī)1套，取得了中國(guó)船級(jí)社船用產(chǎn)品試驗(yàn)證書。

下面從型線優(yōu)化設(shè)計(jì)、總布置設(shè)計(jì)、水動(dòng)力性能分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及環(huán)保設(shè)計(jì)幾個(gè)方面對(duì)該風(fēng)電安裝船設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行介紹。

型線優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于風(fēng)電安裝船船寬都比較大，屬于典型的淺吃水肥大型船舶，受樁腿位置影響，入流段比較小，同時(shí)船首部還要布置管隧式推進(jìn)器，受管隧長(zhǎng)度的限制，使得艏部型線設(shè)計(jì)非常困難。一些設(shè)計(jì)公司將艏部設(shè)計(jì)成附體形式，如圖4所示。這種艏部設(shè)計(jì)導(dǎo)致型線的光順度很差，造成船舶阻力的急劇增加，對(duì)快速性影響很大。

為解決艏部船型設(shè)計(jì)與艏側(cè)推布置的矛盾，改善船舶的快速性，技術(shù)研發(fā)中心應(yīng)用CFD數(shù)值模擬仿真技術(shù)對(duì)近海風(fēng)電設(shè)備安裝船的型線進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在充分論證的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)全參數(shù)化建模和多目標(biāo)多參數(shù)化優(yōu)選，使用逐漸逼近的方法，綜合考慮了船舶的快速性、施工便利性、DP定位能力、浮心位置等影響因素，經(jīng)過(guò)多輪次的優(yōu)化，形成了具有超U型水線的最優(yōu)設(shè)計(jì)，并取得了國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)。

總布置設(shè)計(jì)

圖1 “探險(xiǎn)號(hào)”風(fēng)車船

圖2“海上安裝者”號(hào)風(fēng)車船

圖3 自主設(shè)計(jì)的風(fēng)電安裝船

圖4 國(guó)外某型船艏部設(shè)計(jì)

圖5 超U型水線船艏

圖6 站立抗傾覆穩(wěn)定性

圖7 固有周期模態(tài)分析

風(fēng)電安裝船總體布置設(shè)計(jì)受多種因素影響，總布置的優(yōu)劣直接決定了甲板空間能否得到有效利用，進(jìn)而影響風(fēng)電安裝船的最大裝載能力和運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)研發(fā)中心開發(fā)的風(fēng)電安裝船配有6臺(tái)發(fā)電機(jī)，分別位于船體中部的2個(gè)機(jī)艙內(nèi)，遠(yuǎn)離生活區(qū)，避免振動(dòng)噪聲對(duì)居住區(qū)的影響，每個(gè)機(jī)艙的煙囪分別靠近樁腿升降室，增大了甲板有效利用面積。艉部裝有3臺(tái)全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器，為船舶的航行提供推進(jìn)動(dòng)力，船首經(jīng)過(guò)優(yōu)化后航速可達(dá)12.5節(jié)，同時(shí)艏部裝有3臺(tái)管隧式推進(jìn)器，既經(jīng)濟(jì)又達(dá)到了DP2級(jí)動(dòng)力定位的效果。

全船共有4條圓柱形式的樁腿，繞樁式的主起重機(jī)位于艉部左舷樁腿的升降室上。這種布置方式一方面降低了起重機(jī)支撐的結(jié)構(gòu)重量，提高了可變載荷；另一方面減小了對(duì)甲板空間的占用，進(jìn)而可裝載更多的風(fēng)機(jī)部件，增加了營(yíng)運(yùn)面積。為了使整船提升時(shí)各樁腿受力均衡，優(yōu)化了甲板布置，使得典型裝載工況下的船舶重心位置盡量靠近4條樁腿的幾何中心。

水動(dòng)力性能分析

近海風(fēng)電場(chǎng)的水深通常在50米以內(nèi)，風(fēng)浪流條件比較復(fù)雜，非線性效應(yīng)明顯；同時(shí)由于工況繁多，除需要開展常規(guī)的水動(dòng)力性能分析外，還需要針對(duì)風(fēng)電安裝船特殊的作業(yè)特點(diǎn)，有針對(duì)性的開展水動(dòng)力分析工作。在安裝和回收樁腿時(shí)，由于樁腿高度的變化，整個(gè)風(fēng)電安裝船的重心位置和初穩(wěn)性高度都會(huì)有所變化，這對(duì)風(fēng)電安裝船在波浪中的運(yùn)動(dòng)會(huì)造成一定的影響，特別是橫搖運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，當(dāng)樁靴剛抬離海床或?qū)⒁迦牒４矔r(shí)，應(yīng)避免因?yàn)榇w的劇烈運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致樁靴與海底發(fā)生嚴(yán)重的碰撞，造成樁靴的損壞。因此，開展風(fēng)電安裝船樁腿下放和回收的整個(gè)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)性能分析是十分必要的。

在進(jìn)行安裝作業(yè)時(shí)，風(fēng)電安裝船的主船體部分會(huì)在樁腿的支撐下，抬離水面到一定高度。此時(shí)，船體底部的氣隙大小直接關(guān)系到平臺(tái)的結(jié)構(gòu)安全。如果氣隙高度不足，船體會(huì)遭遇波浪砰擊載荷，波浪碰撞船體迅速破碎，會(huì)在瞬間釋放極高幅值的沖擊載荷，進(jìn)而對(duì)船體的局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和船體的穩(wěn)定性造成不利影響。技術(shù)研發(fā)中心聯(lián)合大連理工大學(xué)，基于CFD計(jì)算流體力學(xué)理論，建立數(shù)值波浪水池，對(duì)數(shù)值造、消波技術(shù)和算法進(jìn)行驗(yàn)證，并根據(jù)極大波浪參數(shù)數(shù)值模擬波浪爬升現(xiàn)象，完成對(duì)圓柱樁腿上指定位置波面升高時(shí)程、爬升速度和砰擊壓力的預(yù)報(bào)，進(jìn)而保證風(fēng)電安裝船在作業(yè)工況下的安全性。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析

風(fēng)電安裝船配有液壓升降裝置和樁腿結(jié)構(gòu)，通過(guò)液壓系統(tǒng)控制把樁腿下放到海底，進(jìn)而通過(guò)預(yù)壓載將樁腿插入海床一定深度，再將整船提升到水面以上一定高度，為安裝作業(yè)提供穩(wěn)定支撐。在風(fēng)、浪、流、整船重量以及慣性載荷的聯(lián)合作用下，風(fēng)電安裝船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)“升得起、站得穩(wěn)、吊得動(dòng)”的目標(biāo)?！吧闷稹笔侵复霸谡顟B(tài)下利用升降裝置將樁腿插入海床進(jìn)而將船體提升到作業(yè)高度的過(guò)程，這包括兩方面的能力需求，一是升降裝置具有足夠提升能力；二是樁腿要有足夠的強(qiáng)度?！罢镜梅€(wěn)”是指船舶升出水面后，在風(fēng)浪流環(huán)境載荷及自身作業(yè)載荷的作用下依舊能夠保持穩(wěn)定，這就要求樁腿設(shè)計(jì)要有足夠的強(qiáng)度和剛度，樁靴要有充足的承載面積，以滿足地基承載能力需求；此外，站立狀態(tài)時(shí)的抗傾覆穩(wěn)定性也是“站得穩(wěn)”的一個(gè)重要參考指標(biāo)?！暗醯脛?dòng)”則要求船上配備的起重機(jī)能夠完成大型風(fēng)機(jī)部件的安裝作業(yè)，在吊高、吊重和吊重曲線上可以匹配目標(biāo)船型的能力需求，同時(shí)，最大吊重時(shí)的樁腿強(qiáng)度則是實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)的一個(gè)重要保障。

圖8 樁腿屈曲模態(tài)分析

圖9 站立狀態(tài)總體強(qiáng)度

圖10 樁靴結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

圖11 升降室與導(dǎo)向結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

圖12 模擬平臺(tái)試驗(yàn)

風(fēng)電安裝船屬于自升式結(jié)構(gòu)物，技術(shù)研發(fā)中心應(yīng)用船舶強(qiáng)度評(píng)估和海工結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估相結(jié)合的方法，基于有限元分析技術(shù)，在考慮各種非線性效應(yīng)基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)電設(shè)備安裝船各設(shè)計(jì)工況下的總體強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估，并結(jié)合總體強(qiáng)度應(yīng)力分析結(jié)果開展了局部關(guān)鍵區(qū)域結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度評(píng)估，根據(jù)強(qiáng)度評(píng)估結(jié)果完成了全船的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

對(duì)自升式風(fēng)電安裝船而言，樁腿、樁靴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度分析是保證船舶能夠安全作業(yè)的關(guān)鍵。技術(shù)研發(fā)中心通過(guò)總體強(qiáng)度與局部強(qiáng)度相結(jié)合的方法，將總體強(qiáng)度提取的內(nèi)力載荷施加到局部結(jié)構(gòu)中來(lái)，開展了樁腿與樁靴的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估，并基于強(qiáng)度分析結(jié)果完成了風(fēng)電設(shè)備安裝船樁腿、樁靴的結(jié)構(gòu)迭代優(yōu)化設(shè)計(jì)。

液壓升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液壓升降系統(tǒng)作為風(fēng)電安裝船的關(guān)鍵部分，其性能的優(yōu)劣直接影響船舶的作業(yè)能力。中遠(yuǎn)海運(yùn)重工研發(fā)的風(fēng)電安裝船采用了子公司南通迪施所開發(fā)的液壓升降系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)整船的連續(xù)升降，達(dá)到每條樁腿提升能力5400噸，鎖緊能力9500噸，工作性能平穩(wěn)，在工作及非工作各種狀態(tài)下，具有多種安全保護(hù)措施，能夠保證船舶在升降操作及海上風(fēng)機(jī)安裝作業(yè)安全。

為了驗(yàn)證液壓升降裝置控制系統(tǒng)的有效性，技術(shù)研發(fā)中心通過(guò)設(shè)計(jì)制造液壓升降系統(tǒng)模擬樣機(jī)，應(yīng)用與風(fēng)電安裝船液壓系統(tǒng)和液壓升降控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件相一致的液壓系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)的原理、原器件選型（型號(hào)一致規(guī)格變?。?、控制軟件及控制程序來(lái)驗(yàn)證實(shí)船應(yīng)用的連續(xù)升降液壓升降系統(tǒng)和液壓升降控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，取得中國(guó)船級(jí)社（CCS）頒發(fā)的船用產(chǎn)品試驗(yàn)證書，并獲得多項(xiàng)國(guó)家專利。

環(huán)?？紤]

船舶對(duì)大氣造成的污染日益受到全社會(huì)關(guān)注，據(jù)統(tǒng)計(jì)全球排放的氮氧化物中30%來(lái)自海上船舶。目前，全球共有4處排放控制區(qū)，分別是波羅的海地區(qū)、北海地區(qū)、北美地區(qū)、美國(guó)及加勒比海地區(qū)。2015年12月，中國(guó)政府也首次在珠三角、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海三大主要水域設(shè)立船舶排放控制區(qū)。

海上風(fēng)電場(chǎng)目前均分布在近海海域，而風(fēng)電安裝船則往返于風(fēng)電場(chǎng)和港口之間，如何減小船舶排放對(duì)環(huán)境的影響是目標(biāo)船設(shè)計(jì)工作不得不考慮的因素。在設(shè)備選型上，目標(biāo)船采用了以含硫量低的船用輕柴油（MGO）為燃料的發(fā)電機(jī)，并在排煙管上安裝了氮氧化物催化還原除氮裝置（SCR），可保證船舶在排放控制區(qū)航行或作業(yè)；同時(shí)配備壓載水處理單元，加強(qiáng)了艙底水、污油水、生活污水系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)，滿足挪威船級(jí)社環(huán)保方面的入級(jí)符號(hào)（CLEAN DESIGN）的各種要求。

深水化、大型化、專業(yè)化將是未來(lái)發(fā)展方向

深水化

受潮間帶面積和風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃影響，未來(lái)海上風(fēng)電安裝必然將由極淺水向30—50米甚至更深的海域發(fā)展，這對(duì)風(fēng)電安裝船的作業(yè)能力提出了更高要求。隨著水深的繼續(xù)增加，圓筒形樁腿設(shè)計(jì)在強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性方面受到極大挑戰(zhàn)，尤其是難于滿足要求的剛度和穩(wěn)定性方面。因此，深水作業(yè)的風(fēng)電安裝船將更趨向于采用桁架式樁腿結(jié)構(gòu)，更大尺度的桁架式樁腿進(jìn)一步影響到甲板有效裝載面積，降低了船舶裝載運(yùn)輸能力。因此，深水化趨勢(shì)不但會(huì)帶來(lái)設(shè)計(jì)難度的增加、船舶作業(yè)效率的降低，更會(huì)帶來(lái)造價(jià)的大幅上升，這就需要設(shè)計(jì)公司在優(yōu)化設(shè)計(jì)方面下足功夫。同時(shí)，由于自升式結(jié)構(gòu)物存在最大作業(yè)水深的限制，著眼于創(chuàng)新安裝設(shè)計(jì)方案的開發(fā)將是深水化需重點(diǎn)考慮的方向。

大型化

海上風(fēng)電電機(jī)約占風(fēng)機(jī)成本的45%，在海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)總成本中，電網(wǎng)連接、安裝和支撐結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)投資占比過(guò)高，因此海上風(fēng)電機(jī)組大型化能夠適當(dāng)降低此類成本的投入，從而提高海上風(fēng)電開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了9兆瓦以上的巨型風(fēng)電機(jī)組，傳統(tǒng)的小型船舶根本無(wú)法勝任安裝需求。從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，大型化的發(fā)展對(duì)風(fēng)電安裝船的甲板面積、吊重吊高、甲板載荷、定位能力等方面提出了更高的要求。

專業(yè)化

隨著風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)的逐步成熟，海上風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模將越來(lái)越大，海上風(fēng)電安裝效率直接影響運(yùn)營(yíng)商的經(jīng)濟(jì)效益，未來(lái)海上風(fēng)電安裝市場(chǎng)所需的船舶類型將朝著專業(yè)化方向發(fā)展。海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中的地質(zhì)勘測(cè)、基礎(chǔ)施工與風(fēng)機(jī)安裝、離岸變電站安裝、纜線鋪設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等工作將由專門的船舶負(fù)責(zé)，產(chǎn)業(yè)鏈也將變得更為完善和專業(yè)。

作業(yè)高效化

海上風(fēng)機(jī)安裝不同于陸地，受海洋環(huán)境條件（風(fēng)、浪、流及海底地質(zhì)）的影響較大，存在作業(yè)窗口期問(wèn)題，年度可允許作業(yè)時(shí)間將受到一定影響，進(jìn)而降低作業(yè)效率，增大海上風(fēng)場(chǎng)建設(shè)的成本。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，自升式風(fēng)電安裝船可從多個(gè)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行改善。首先是船型，可開展多目標(biāo)的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，以使得風(fēng)電安裝船的單次運(yùn)輸、承載能力實(shí)現(xiàn)最大化；其次是樁腿的設(shè)計(jì)，在重承載作用下還應(yīng)具備抵抗惡劣環(huán)境條件的能力；樁靴的設(shè)計(jì)可兼顧地基承載壓力，從而提高對(duì)海底地質(zhì)條件的適應(yīng)性；此外，主吊允許的作業(yè)環(huán)境也在不斷改善和提升。

對(duì)于自升式風(fēng)電安裝船而言，樁腿的下放、預(yù)壓載、船體的提升和下降、樁腿的回收等動(dòng)作所耗費(fèi)的時(shí)間約占到安裝作業(yè)時(shí)間的50%以上，提高樁腿插拔和船體升降的速度，縮短操作時(shí)間，可以大幅提高安裝效率，提高船舶的運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性?；谏鲜隹紤]，在保證升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的前提下提高升降裝置的升降速度，縮短樁腿和船體收放時(shí)間，可以作為效率提升的另一個(gè)研究方向。

建造方案趨向靈活性

海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)未來(lái)的走向是趨于深水化，但50—60米水深以內(nèi)的固定式風(fēng)機(jī)在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。海上固定式風(fēng)機(jī)的安裝存在多種多樣的解決方案，其最終目標(biāo)還是以經(jīng)濟(jì)性為主。目前，市場(chǎng)中已存的自升式工作平臺(tái)量大、型號(hào)齊全，開展海上風(fēng)機(jī)安裝的唯一欠缺是沒(méi)有配備符合風(fēng)機(jī)安裝能力的吊機(jī)。陸用伸縮臂履帶吊的起重能力已達(dá)1200噸，配有桁架式吊臂的履帶吊甚至達(dá)到1350噸，在陸地大噸位重物的吊裝工程應(yīng)用方面已經(jīng)十分成熟和穩(wěn)定。自升式工作平臺(tái)站立時(shí)類似海中的單點(diǎn)陸地，幾乎沒(méi)有任何運(yùn)動(dòng)，這個(gè)特性為陸用伸縮臂履帶吊與自升式工作平臺(tái)的結(jié)合提供了關(guān)鍵的可行性保障。吊裝高度方面，自升式平臺(tái)升船高度可在一定程度上滿足對(duì)吊機(jī)自身的起吊高度需求，從而減少了履帶吊對(duì)副臂和配重的過(guò)度依賴。此外，伸縮臂履帶吊占用空間小、重量輕，為兩者的結(jié)合帶來(lái)一定優(yōu)勢(shì)。

伸縮臂履帶吊通過(guò)與市場(chǎng)中已存自升式工作平臺(tái)的結(jié)合可快速具備海上風(fēng)電安裝能力，且可以通過(guò)不同型號(hào)履帶吊與不同型號(hào)自升式工作平臺(tái)的靈活搭配具備不同規(guī)格風(fēng)機(jī)的安裝能力，是一種經(jīng)濟(jì)、高效、可行的選擇方案，可根據(jù)不同海域、不同風(fēng)場(chǎng)的作業(yè)需求進(jìn)行適度設(shè)計(jì)和開發(fā)。

浮式風(fēng)機(jī)安裝方式的發(fā)展

目前看來(lái)，面向未來(lái)的海上風(fēng)電建設(shè)還會(huì)繼續(xù)朝著深水、惡劣海況的方向發(fā)展，海上風(fēng)機(jī)與浮式海工結(jié)構(gòu)形式的結(jié)合催生出各種類型的漂浮式海上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，這兩點(diǎn)很好地契合了未來(lái)海上風(fēng)電的發(fā)展走向。自升式風(fēng)電安裝船由于作業(yè)水深的直接限制，將不具備浮式風(fēng)機(jī)的運(yùn)輸安裝能力，取而代之的是漂浮式風(fēng)電安裝船或平臺(tái)。超大型浮式風(fēng)電安裝船可以一次運(yùn)輸更多的風(fēng)機(jī)，配備的主吊起重能力也更為強(qiáng)大，在作業(yè)水深方面則完全不受限制。半潛式起重平臺(tái)不僅適合深水起重安裝，更是工作在惡劣海域的浮式風(fēng)機(jī)安裝的不二之選。

功能的擴(kuò)展與延伸

隨著深水化的發(fā)展、吊重能力的不斷增強(qiáng)、甲板裝載能力的不斷增大，特別是具備超過(guò)1000噸、甚至幾千噸的重噸位起重能力，超大型浮式風(fēng)電安裝船也延伸出其他一些服務(wù)功能，如固定式導(dǎo)管架平臺(tái)的安裝、退役拆解及運(yùn)輸作業(yè)，海上橋梁與海底隧道施工的輔助吊裝工程作業(yè)，打撈救助作業(yè)等。這種作業(yè)功能的集成與增多、作業(yè)領(lǐng)域的模糊與重疊，成為未來(lái)市場(chǎng)開發(fā)時(shí)制定風(fēng)電安裝設(shè)計(jì)方案的一個(gè)重要考量。

步入快速發(fā)展期

我國(guó)海岸線長(zhǎng)，近海風(fēng)能資源豐富。近海水深5—50米范圍內(nèi)，風(fēng)能資源潛在開發(fā)量達(dá)到5000億瓦。未來(lái)幾年，我國(guó)的海上風(fēng)電將進(jìn)入快速發(fā)展階段，風(fēng)電安裝船的需求將會(huì)持續(xù)增加。

中遠(yuǎn)海運(yùn)重工技術(shù)研發(fā)中心開發(fā)的工信部項(xiàng)目風(fēng)電安裝船配備了DP2級(jí)動(dòng)力定位系統(tǒng)、具有優(yōu)秀的自航能力，同時(shí)該船的裝載能力、升降能力與國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際上屬于高端設(shè)計(jì)。依托工信部近海風(fēng)電設(shè)備安裝船研發(fā)項(xiàng)目開發(fā)過(guò)程中形成的技術(shù)和船型儲(chǔ)備，結(jié)合國(guó)內(nèi)船東的具體需求，技術(shù)研發(fā)中心積極開展風(fēng)電安裝船報(bào)價(jià)設(shè)計(jì)，在短短幾周時(shí)間內(nèi)開發(fā)出了一型滿足目標(biāo)營(yíng)運(yùn)需求（作業(yè)區(qū)域覆蓋中國(guó)沿海、滿足國(guó)際調(diào)遣需求、具有一定前瞻性、能夠高效運(yùn)輸安裝作業(yè)）的風(fēng)電安裝船，并積極將設(shè)計(jì)方案推向市場(chǎng)，力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的市場(chǎng)化推廣應(yīng)用?！?/p>