3月19號，全球風能理事會(GWEC)公布了最新《全球風能報告》：2019年，中國以1.98GW再次成為海上風電新增裝機最多的國家。業(yè)內人士推測，中國在2020年后將成為全球最大的海上風電市場。
近年來，國內海上風電產業(yè)迅速發(fā)展，沿海省市相繼擁有了海上風電場。海上風電場的安裝主要包括風機基礎及塔筒、機艙、葉片的安裝。相較于陸上，海上的施工難度要高很多，必須擁有專門的海上風電安裝船，運送風機等設備到達場址并保障后續(xù)安裝工程的實施。
鐵建風電01交付現場
風電安裝船是海上風電的核心裝備。近年來，我國海上風電安裝船的設計建造能力不斷提升，逐步擁有了一系列有自主知識產權的產品。去年年底，我國首艘自主設計、研發(fā)、建造，擁有完全自主知識產權的重型自升自航式風電安裝船舶“鐵建風電01”交付使用。該船由中國鐵建港航局集團有限公司投資打造、中國船舶工業(yè)集團公司第七○八研究所設計、啟東中遠海運海工承建，其4100噸的運輸能力、1300噸的單樁重量、1300噸的繞樁吊機起重能力均為“國內第一”，為2020年中國藍色經濟發(fā)展再添大國重器。
強大性能展現大國實力
蔚藍的大海、白色的巨型“風車”，航行在海面上的船舶……這樣美麗的畫面可不是哪個海濱度假區(qū)，而是中國鐵建風電01海上的作業(yè)場景。
安裝一套海上風電場的風電機組，需要哪些最基本的裝備?首先，需要一艘能將所有設備送到指定地點的運輸船;其次，需要一個可以上下升降的作業(yè)平臺;最后，至少還需要吊裝風機的起重設備、打樁施工設備和定位系統(tǒng)。
早年，由于沒有高度功能集成的風電安裝船，傳統(tǒng)的風電安裝常常需要多船作業(yè)。而“鐵建風電01”實現了自升平臺、自航運輸、打樁施工、起重安裝、動力定位等多項功能的一體化，融合了當前世界最新科技，展現出強大的綜合性能，徹底改變了以往多船聯合作業(yè)的海上施工模式。
比如，早期用于風電安裝的自升式起重平臺，可通過升降裝置自我調整作業(yè)高度，且不受波浪影響，但這種平臺沒有自主航行能力，需要拖船拖運到作業(yè)海域，操縱不便。而另一種浮式起重船雖具備自主航行能力，但極其挑剔波浪條件。而鐵建風電01兼具了自升自航能力：自帶電力推進系統(tǒng)，航速可達到每小時7.5海里，續(xù)航力3000海里;配置液壓雙動環(huán)梁升降裝置，可實現平臺的連續(xù)快速升降，延長船舶的海上作業(yè)窗口期。另外，由于海上作業(yè)的船不能頻繁回港，因此它的裝載運輸量越大，工作效率越高。鐵建風電01全長105米、寬42米、型深8.5米，可運載三套6兆瓦或兩套8兆瓦的風機組件，運輸能力可謂一流。
海上風機的起重設備主要是起重機，起重能力和起重高度決定可以吊裝風機的量級。鐵建風電01配備了國內最大的繞樁式起重機——雙鉤均1300噸的繞樁吊機，可以吊起一艘“輕型護衛(wèi)艦”，起重能力在國內同類船舶中位居前列。海上風機基礎安裝需要沉樁。以往，我國的一些風電安裝船沒有打樁設備，不具備獨立打樁能力。而鐵建風電01配備了IHC-S3000液壓打樁錘和8米抱樁器，能獨立完成8兆瓦及以下海上風機基礎沉樁。此外，鐵建風電01配備DP-2動力定位和四點錨泊兩套定位系統(tǒng)，使該船在六級風下可實現精準定位。何為動力定位?鐵建風電01的設計方——中國船舶工業(yè)集團公司第七○八研究所海工部總體科科長童波介紹，動力定位就是依靠本船的動力系統(tǒng)、推進器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及測量系統(tǒng)，在規(guī)定的環(huán)境條件下，使本船停留在設定的位置和艏向上。
“我們評價一艘風電安裝船的性能，一般主要就是從運輸能力、舉升能力、起重吊裝能力、抗風浪能力這些方面來衡量的。從這些角度來看，鐵建風電01的功能集成度很高。”童波表示。
先進設計鍛造船舶精品
除了在基礎裝備上有強大綜合效能，鐵建風電01在設計上以“綠色化、信息化、模塊化、便捷化、精品化”為理念，與以往的風電安裝船比集聚了許多先進元素。
童波介紹，在綠色化方面，主要是要減少船舶所產生的“固液氣”對海洋環(huán)境的污染和節(jié)能降耗。“我們在設計建造過程中選用對人員健康和生態(tài)環(huán)境無害的綠色材料，采用生活污水處理裝置、污水收集艙、壓載水處理裝置、油水分離器和廢氣排量小的主機等防止環(huán)境污染。通過選擇合理主尺度、優(yōu)化船體線型和配置合理動力設備，達到節(jié)能目的。另外在船體結構設計、艙室布置和設備安裝等方面充分考慮振動噪聲問題，使操作者感受到綠色船舶帶來的舒適友好。”
在信息化方面，鐵建風電01采用了先進的控制系統(tǒng)、監(jiān)測報警系統(tǒng)和船舶信息化系統(tǒng)，智能化程度更高。“拿定位這個功能來說，有的風電安裝船采用的是錨泊定位，就是用錨、錨纜等將船舶系留于指定海域，屬于被動泊船方式。鐵建風電01在錨泊定位之外還安裝了DP-2動力定位，這完全是一套自動化的控制方式，可以極大提高施工效率及安全性。”童波表示，“從作業(yè)的角度講，我們還配置了管理信息系統(tǒng)，實現智能物聯及船岸一體化，提供遠程監(jiān)控、設備健康管理、視情維護與輔助決策服務，實現船岸數據互聯互通共享。”
不得不提的是，鐵建風電01設計方在人性化方面也動了一番腦筋。
“作為可以遠洋航行的風電安裝船，我們在設計之初考慮到各種人性化需求。”該船監(jiān)造組組長陳耀金介紹，WiFi網絡覆蓋全船的各個角落，使船上與岸上的聯系更加便捷、高效。針對船上人員的工作、生活、娛樂需要，船舶配備了醫(yī)務室、閱覽室、中央空調、多功能烤箱、淡水直飲機、齊全的健身設備等實用設備，大大提升了海上施工人員的舒適度和幸福感。甲板上還有直升機停機坪，便于施工作業(yè)人員的往來和物資供應。
更高效率彰顯中國速度
鐵建風電01由啟東中遠海運海工承建，僅用16.5個月，便完成了全部的生產設計及總體建造，創(chuàng)造了國內同類型產品中建造最快紀錄。
之所以能有這么高的效率，源于在建造過程中，施工團隊采用了一些先進技術，對過去的工藝進行了一定改良。啟東中遠海運海工公司792項目經理卞宏建介紹，生產設計階段，技術人員通過軟件進行3D建模，在項目開工之前進行“兵棋推演”，也就是在模型里推演整個建造過程。技術團隊和建造團隊組成聯合模型檢查小組，進行拉網式篩查，排除專業(yè)干涉以及設計不合理影響施工的問題點，使該船的建造質量處于嚴密監(jiān)控之下。整個建造過程下來，檢查小組給出的檢查意見達6355條，每一條意見都被記錄下來予以跟蹤。對于一些復雜的問題，團隊會組織專題會進行研討，大大降低了設計差錯率，提高了建造效率。
現階段船舶的建造工藝被劃分為船體建造、舾裝和涂裝三大部分，機艙和泵房的舾裝工程，歷來是項目建造的難點。不要看一艘船舶外面簡簡單單，其內部的舾裝設備極其復雜，零部件數量繁多。卞宏建說，項目組組織多次研討會，將機艙和泵房的舾裝工程，劃分為13個單元模塊在車間內制作，與分段搭載平行同步施工，既縮短了建造周期，也改善了施工條件，所以主發(fā)機組從吊裝到動車，僅耗時兩個月。
在鐵建風電01的建造過程中，另外一個難點是樁腿分段。一般情況下，樁腿分段是在豎立狀態(tài)下進行中組，焊接方式為手工焊。但項目組經過調研，聯系外部資源組織對公司滾輪架進行技改，實現了滾輪架的同步性功能，樁腿分段改為水平中組，采用自動焊，大大提高了施工效率，且降低了人工成本。
可以說，這些高效的建造手段，是中國船舶建造能力不斷增強的一個生動體現。
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