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海上风机运输船的研究与开发
发布时间:2011-06-08     来源: 风能产业观察杂志
本文摘要:目前传统的海上风机安装船均为分体式运输与安装,这样的方式不仅生产效率低下,而且成本较高。一体式风机安装船的开发与研究,突破了传统的理念,将大量的工作在陆上或岸边完成。

    随着低碳经济时代的到来,大力发展风电等可再生能源,已成为国际与国内社会的共识。按照国家能源局的最新规划,到2015年我国风电上网容量将达9000万千瓦,2020年达1.5亿千瓦。可以预见,我国的风力发电必将进入一个快速发展时期,到2020年风能将成为最重要的能源力量,加快海上风电建设的条件已基本具备,海上风电将是今后风电发展的重点之一。

    国家政策对我国风电产业的发展起到了积极的支持、推动作用,彰显风电产业的重要性和不可替代性。

    2003年国家发改委首次实施特许权招标,标志着我国风电产业真正步入正轨;

    2004年风电装机容量开始步入增长;

    2005年7月国家发改委公布《关于风电建设管理有关要求的通知》明确规定了风电设备国产化率要达到70%以上;

    2006年1月正式实施《中华人民共和国可再生能源法》;

    2007年8月,国家发改委公布《关于印发可再生能源中长期发展规划的通知》,提出到2020年,所拥有的非水电可再生能源发电权益装机总容量应分别达到其权益发电装机总容量的3%和8%以上。再加上中国正式签署应对气候变暖的一系列协议,正是这两年的政策驱动,使得我国风电装机容量从2005年的1267兆瓦飙升到2008年的12019兆瓦,在世界范围内出现金融危机的背景下仍然增长了10倍。

    2009年7月,国家发改委公布《关于完善风力发电上网电价政策的通知》,可以预见,2010年我国风电不仅在装机容量上会延续快速增长趋势,并且在关键技术上将有一定的突破。

   风电产业的发展到底有什么优势?引起政府如此的重视,国内外企业竞相追捧?

    1、低碳环保,节能减排

     随着全球气候变暖,人类的生活环境日益严峻,低碳时代的到来,把节能减排推到了前沿。而再生能源的利用,自然成为了重中之重。到2020年,没有利用风能发电时因发电而造成的碳排放为4150百万吨当量,而如果达到国家风电规划目标时,碳排放量则会下降到3800—3900百万吨当量。风电产业的低碳环保被国内外专家所一致认可。

    2、节约土地资源

    土地资源是有限的,不可再生的。风电产业无须占用大量土地就可以产生无法估量的效益,从另一方面显示了它的优势。海上风电占地资源少,且靠近电力负荷中心,免去了长距离输送的麻烦。对此,国家能源局在2010年能源工作总体要求和任务中明确指出:2010年,要继续推进大型风电基地建设,特别是海上风电要开展起来。

    3、优化能源结构

     中国的漫长海岸线上,蕴藏着丰富的风能资源。充分利用风能资源将颠覆我们传统的发电模式。风电与传统能源上网电价,据统计,截至2009年底,我国风电累计装机2580.53万千瓦,到2020年还有将近10倍的增长空间。

    4、风力发电的优势还体现在,风电场一旦建成,就不需要再考虑买煤,也不用担心煤价上涨、恶劣天气、运力不足这些问题。2008年的一场大雪,各地电厂煤炭叫急,无奈中只能拉电,限电,影响了人们的日常生活,风电产业的优势一览无疑。

     纵观前述,风电产业具有不可估量的发展前景,而他的配套产业也将出现前所未有的好形势。

    二、整体式风机运输船的特点

    1.整体式运输、一站式安装

    目前世界上传统的风机运输一般都是分体式运输,即将风电基础,筒体,机头与风叶分开或局部组合进行装运。 一体式运输的基本流程如下:混凝土基础预制(预制码头)    安装筒体、机头及风叶(码头) 带电调试(码头)   装船   目的地沉放风机完成。

   优点:

  • 作业效率大大提高(达80%以上),自升式平台为70%,浮吊安装为50-60%;
  • 施工环境大为改善,避免大量海上复杂的作业工况;
  • 施工进度完全可控;
  • 施工质量得以保证;
  • 隐蔽工程验收方便;
  • 安全管理方便。

2.适合于浅吃水运输

由于有很大部分的风机将安装于中国沿海的滩涂上面,因而对运输船的吃水有严格的要求,一般大功率的拖轮及大型浮吊是进不去的,因而本船必须自带动力与起重机。目前限制该船的设计吃水为≤2米,为了满足该船能同时运载两台3兆瓦的整机(共6000多吨),这将对船的主尺度有很大的影响。(详见第三部分:船舶设计方案)

3.DP定位精度1米范围内

由于海上风场对风机安装位置有一定的精度要求,因而需要考虑船舶的如何精确定位的问题。本船是通过首部的2个侧推器,尾部2个全回转的推进器并装配DP2系统(动力定位系统)来实现定位要求的。

三.风电运输船设计方案

    本船为海上风电项目的配套船舶,主要用于整体运输风力发电机的筒体、机头,叶片及其基础(以下简称风电机组)。即从风力发电机的组装场地到海上风力发电场,并负责将发电机及基础一次性放置到位。

    本船是一艘自航、配备2台固定的3200T桁架式吊机的重吊船。本船可于近海航区航行,并可在相应海域作业。

    本船整体为箱型结构,主甲板为连续甲板, 艏、艉部各设有直径42米的半圆形凹槽,用于容纳风力发电机的基础。甲板以下设置8道水密横舱壁及4道水密纵舱壁。全船共设4组压载舱,一个机舱,以及容积足够的燃油舱,机舱内设集控室。

    设计和建造均满足CCS规范及CB中的相关要求,同时参照船厂自身的建造标准及行业内部经验。

    四.结 论

    新型海上风电基础(筒型基础)是软基地质的海上风机基础的首选方式,而风机一体化的运输和安装可以将大部分海上的工作量移到陆上完成,有效地降低海上风电的施工难度,大幅度的降低了施工与安装的成本(40%以上),使在中国沿海规模化、大批量装机成为可能!

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