1、海上大型风力发电机安装思考与展望孙慧【摘要】介绍我国海上风电发展规划和福建省海上风电规划建设情况，风机安装船和安装施工现状。分析海上风机安装船及施工存在的问题，提出新型风机安装船船型方案和解决措施的展望。【关键词】海上风电;风机安装船;方案与展望引言：我国海上风能资源丰富，具备大规模发展海上风电的资源条件。根据全国风能资源普查成果，全国 50 米以内水深海域海上风电开发潜力约 7 亿千瓦。其中，525 米水深海域、50 米高度海上风电开发潜力约 2 亿千瓦;550 米水深海域、70 米高度海上风电开发潜力约 5 亿千瓦。海上风电施工市场前景十分广阔。一、我国海上风电发展规划及核准建设情况自我国
2、第一个海上风电项目-上海东海大桥项目机组全部并网以来，经过 10 来年的发展，海上风电发展积累了丰富的技术经验，如今，我国近海海上风电已进入规模化发展阶段。根据国家风电发展“十三五”规划。重点推动江苏、浙江、福建、广东等省份的海上风电建设，到 2020 年四个省的海上风电开工建设规模均带到百万千瓦以上，并积极推动天津、河北、上海、海南等省（市）的海上风电建设的开展。到 2020 年底，全国海上风电开工建设规模达到 1000 万千瓦，并网装机容量达到 500 万千瓦以上（见表 1）。截止 2019 年 9 月 30 日，全国已核准海上风电场项目 137 个，核准装机容量 5312.45万千瓦。其
3、中，已建成并网海上风电场项目 24 个，装机容量达 342.16 万千瓦;在建海上风电场项目 50 个，装机容量达 1611.83 万千瓦（见表 2）。二、福建省海上风电建设发展现状（一）福建省海上风电规划据 2017 年福建省海上风电场工程规划报告，福建省拟规划海上风电场 17 个，规划装机容量 1330 万千瓦。其中：宁德市 1 个，规划规模 165 万千瓦;福州市 10 个，规划规模 580 万千瓦;莆田市 4 个，规划规模 295 万千瓦;漳州市 2 个，规划规模 290 万千瓦。（二）福建省海上风电核准建设情况截止 2019 年 9 月，福建省海上风电项目已核准 14 个，共 375
4、.04 万千瓦。其中已建成并网项目 2 个，共 12.74 万千瓦（见表 3）。三、国内海上风电风机安装现状分析（一）海上风电主要风机机型国内海上风机单机容量从 2MW 起步，先后经历了 3MW、4MW、5MW，发展到现在的10MW，用十年时间赶上了欧洲 30 年的发展。目前，上海电气 7.0MW 机型已投产并形成供运能力，金凤科技 8.0MW 机型样机已正式出厂下线，东方电气 10MW 和太原重工 8.0MW 机型样机亦即将出厂下线。随着中国海上风电逐渐向深远海发展，预计不久的将来将会研发出 12MW 或更大功率机型。国内目前海上风电主要机型见表 4。（二）国内海上风电风机安装船现状海上风电
5、风机安装作业具有安装精度高、难度大、对风浪涌及海底地质等环境敏感、单个部件重量大、安装高度高等特点。常规的浮式海上施工装备耐波性能较差，可作业的气象窗口期过短，效率低下，成本高昂，已逐渐被淘汰。目前在全世界范围内被一致认可的是具备一定起重能力的自升式平台。据统计，国内投入海上风电施工的主要自升式安装平台共有 23 艘，正在设计建造的自升式安装平台共有 9 艘（表 5 仅列出本公司的安装船）。（三）国内海上风电风机供应链现状1.风机部件存储基地及出运码头国内沿海涉及海上风电风机部件存储及出运的港口码头大致可分为两大类，一是设备生产厂自建的堆场及码头，例如江苏省内的大型钢结构生产厂蓝岛海工、海力、
6、润邦海洋，福建省内福船一帆、厦船重工，广东省内的龙穴基地等;二是运营性质的物流港口码头，例如江苏大丰港、上海洋山港、福清江阴港、莆田秀屿港、广东阳江港等。2.风机部件运输船舶风机设备运输船按照风机部件的不同可大致分为塔筒运输船、机舱运输船、叶片运输船。典型的船型资料如下表：（四）海上风机安装分析1.风机安装船性能滞后于风电场建设和风机机组发展需求从东海大桥海上风电场于 2009 年 9 月 4 日首批 3 台机组正式并网发电开始，我国海上风电项目迅猛发展，中国海上风电场从潮间带、沿海海域逐步向近海中等水深海域发展。随着风场海域水深加大及大功率风机的研发投产，对风机安装平台性能要求亦逐步提高。如
7、福建省近远期海上风电场主要将集中在宁德霞浦、长乐外海、漳浦六鳌三个区域，涉及容量 785 万千瓦，占全省规划的 59%（见表 7）。根据以上三个具在广泛代表性的三个风场的水深等条件，结合目前已投入市场的典型大功率风机的参数，通过比对和分析，针对风机安装船的性能需求见表 8。目前国内已安装的最大功率风机是由“福船三峡”和“大桥福船”安装船安装的福建海建建设的莆田平海湾 F 区和石城渔港风场上海电气 7.0MW 风机。国内现已投运的安装平台大多仅适应 30m 以内水深海域 6MW 以下风机的安装。急需现有安装船升级改造或建造更大的安装船方能满足近海风场风机安装需求。2.风机部件存储基地及出运码头能力不足海上风电建设与其它海洋工程类似，建设过程需要根据项目所处海域的海况的作业窗口期来安排生产，而作业窗口期分解到每年每个月来说并不固定，导致对风机设备的供应时间点、数量也是不确定的，而风机设备的生产周期相对较长，因此各个风机设备生产商必须具有一定的存量，并储存在出运码头的堆场内以便及时发运。随时國内海上风电行业的井喷，年风机安装量以倍数增加，对存储基地的面积要求也成倍增加，而此前国内港口建设的功能规划未考虑到此类货物，因此必定会出现具备一定面积的港口不具备重型装备出运能力，有出运能力的港口码头堆场面积不足和困境。为解决此问题，目前，江苏、广东部分风场已开始或规划建设风机存储出运基地。