试论海上风电安装技术及装备发展现状

试论海上风电安装技术及装备发展现状

刘志发

国家电投能源科技有限公司 上海市 201100

摘要 我国是一个有着十分丰富海上风能的国家，并且海上风能的发展潜力巨大。有着十分可观的发展前景，因此进行海上风电安装技术的优化以及装备的完善，对于更好地挖掘我国潜在的能源有着十分重要的作用，鉴于此，本文将着重分析海上风电安装技术以及装备当前的发展情况，并进行了优化分析，旨在为更好地了解现阶段风电安装技术装备发展水平。

关键词：海上风电；风电安装技术；设备发展

前言 目前，世界经济正面临着能源紧缺方面的挑战，再加上环境恶化，清洁能源的需求随之增多，而海上风能作为一种有效清洁可再生的能源，有着风向稳定节约土地资源等多种优势，适合大面积的开发，因此近年来对于海上风能方面的开发速度发展进展。主要是因为海上风能可以凭借其经济性便捷性在开发过程中获取更多的宝贵资源，但是在海上风电开发过程中成本相对较高，其安装成本更是相对昂贵，因此其安装技术及相关装备也成为了目前影响，甚至决定着海上风电发展的关键性因素所在^[1]。

1. 海上风电安装特点及优势分析

1. 特点分析

在海上风电安装过程中，所涉及到的设备需要由基础、塔筒、基层、叶片等一系列的部分所组成，其安装方式也与常规的海上安装工程相比，有着以下几方面的特点，第一点是风电场安装机位较多，并且风机组件相对较长，安装重心高，使得安装的设备需要有充分的起吊高度和能力，才可以实现顺利安装，在这过程中，对于安全性要求极高，第二点，海上风机安装和调试维护相对困难，且成本更加高昂，第三点，风机组成的部件较多，对于安装的精度要求很高，并且预组装时间很长，第四点，海上安装环境相对恶劣，并且安装时间窗口受限，其效率要求较高^[2]。

2. 优势分析

一直以来，风力发电都是目前世界各国所普遍关注的一种可再生能源开发的重点项目之一。自兴起以来发展速度极快，早在1997年，全球风电装机自从星期七年增长率已经高达近30%，目前，随着风电技术逐渐从陆地转为海上的风力发电更是跃升成为世界上一种优秀的可再生能源发展的关键领域和焦点，主要是因为海上的风况会优于陆地风流，在经过粗糙的地表和障碍物时，其大小和方向都会发生变化，但是与陆地相比，海上的粗糙度相对较小，离岸的十千米左右，海上的风速往往比沿岸陆地上风速要高25%左右。再加上海上的风湍流强度相对较小，有着十分稳定的主导方向，使得机组承受的疲劳负荷较低，而风机使用寿命会更长，风切变小，因而塔架控制较低，海上开发利用风能也会受到噪声景观电磁波等一系列内容的影响，限制相对较少，再加上不会涉及到土地征用问题，也减少了不必要的手续和流程，对于人口相对集中且陆地面积较小濒临海洋的国家和地区，采用海上风电这种方式则更加适合，再加上海上风能的开发和利用，并非会造成大气污染以及任何有害物的排放，属于一种极为宝贵的清洁能源，更满足节能减排可持续发展战略的要求，环保价值十分可观^[3]。

2. 海上风电安装技术介绍及装备发展

1. 技术介绍

首先是海上测风，虽然在海上附近的气象站和石油站井平台的观测资料可以对于风能资源进行初步的评价，但是上述资料的不确定性较大，也很难真正的估算出项目的实际发电量用电量，因此与陆地项目相同，近海风电项目也需要进行实地的册封工作，并且要在安装测风塔或是浮标测风的设备^[4]。而目前欧洲至少安装了近20座海上的测风塔，大多采用的是单柱为基础，高度控制在50米至80米之内。但是部分测风塔的成本相对较高，在厂址更多会采用的浮标测风设备高度为10米左右。在对浮标所测的长期数据以及测风所测短期数据彼此之间进行关联性分析时，也能够有效减少其资源评估，不确定性，未来可能会采用一种超声波雷达的测风仪或是激光等测风仪等方式进行海上的测风。第二点是进行现场勘测。一般来讲，海上风电安装技术中的勘测基础和氛围基础设计以及环境影响评价这两方面。在风电安装过程中，需要采用声钠既全面测量厂址以及拟定送出电缆线路等区域的水深绘制相关地图，也能够为后续的设计提供明确思路依据，还要在厂址各处及时收集土层土壤数据。第三点是专用吊具及吊装技术，一般来讲，海上风电安装过程中所涉及到的风机组件的组装以及。海上吊装的整个过程，其效率或直接影响甚至决定着最终安装的安全性与有效性，再加上风机吊装中心较高且较长，再加上外部环境相对恶劣，叶片安装过程中通常需要从空中，以水平的状态变为垂直的状态，在这一过程中不允许有任何的磕碰，因此这种建造更加适合于叶片空中吊装的控制。

2. 装备发展

首先是桩腿支撑升降系统，该系统主要是由桩腿，桩靴和升降装置等结构所组成，该系统的应用会直接影响甚至决定着平台安全及最终的使用效果，也会根据所受到的风力海流力等环境荷载和使用荷载等等进行适应性的设计。其次是海上输电系统，对于一些靠近海风电场电气介入以及介入系统与陆地风电场相比，差别并非明显，在安装时风电厂内部以及送出电缆均由敷设船放入海底，然后用电缆埋入海下一米左右的深处。海上变电站的基础设计方案会与风电机组处于类似的状态，为了更好地适应近海风电场联网等一系列的特点，目前我国也积极研发一系列全新的技术。而西方国家，德国和比利时联合开发了一种海上风电机组的专用硅树脂冷却变压器，该变压器体积较小，维护十分方便，散热效率高，并且恢复在损耗较低，再加上防火性能十分优越和较好的密封性，可以在一些恶劣的环境下使用。

3. 发展趋势

第一点会朝向专业施工团队的方向发展，在未来海上风电安装技术及装备发展过程中，会逐渐地降低其安装的成本，提高安装的便捷性和性价比，这将是促进海上风电发展中十分关键的因素所在，与此同时，海上安装成本与安装风机风场距离等多个条件均有关，因此，不同类型的风电安装船所适用的安装条件也各不相同，组建专业的施工安装团队可以以更加具有专业化的态度去投身到风电安装过程中，能够减少不必要的施工成本。

第二点会朝向深水海域的方向发展。目前许多海上风电场通常是建在。大陆架海域离岸约为十千米左右，但是比起这类海域而言，深水海域的风能则更加丰富，对于居民影响相对较少，也更加适用于一些大容量的风电机组安装，更能降低成本。

结论 总而言之，海上风电安装技术的创新改革已经成为未来清洁能源挖掘的必然选择，再加上海上风电安装也具有着中心高级为多，定位精度高等一系列的特点，是一项十分复杂且系统的工程，更是需要有着较为丰富的成本和安全性作为支撑，还要组建专业的施工团队，并且加深深水海域发展的力度，注重创新型技术的研发，不断提高对于海上风电安装技术装备发展的综合自主设计和制造能力。因此未来还是要空间安装技术及其装备的发展，也务必要朝向高效性，经济性的方向迈进，才能够更好地满足我国对于能源的需求。

参考文献

[1] 姚兴佳, 隋红霞, 刘颖明,等. 海上风电技术的发展与现状[J]. 上海电力, 2007, 020(002):111-118.

[2] 刘志杰, 刘晓宇, 孙德平,等. 海上风电安装技术及装备发展现状分析[J]. 船舶工程, 2015(07):4-7.

[3] 闵兵, 王梦川, 傅小荣,等. 海上风电是风电产业未来的发展方向——全球及中国海上风电发展现状与趋势[J]. 国际石油经济, 2016, 24(004):29-36.

[4] 李红涛, 刘圆, 李晔,等. 海上风电安装船技术发展趋势及突围路径[J]. 中国船检, 2017, 000(009):84-89.

作者简介：

刘志发，1984年10月，男，汉族，江西省九江市人，本科，单位：国家电投能源科技有限公司，研究方向：海上风电安装，单位所在省市：上海市，邮编：201100