2023年5月8日,海上風電船舶前沿技術(shù)研討會在廣東省汕頭市舉行。大會由中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會(CWEA)主辦,汕頭市風能協(xié)會承辦,中鐵大橋局集團有限公司、大金重工股份有限公司協(xié)辦,并得到中交第三航務(wù)工程局有限公司與3M的大力支持。汕頭擁有優(yōu)異的風能稟賦、豐富的場址資源、良好的區(qū)位優(yōu)勢,正通過加強產(chǎn)業(yè)協(xié)同,打造汕頭國際風電創(chuàng)新港。其中,不僅包括全球首個在一個產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)聚集從風電整機與關(guān)鍵零部件,到檢驗檢測實驗室和大型科研裝置等完整產(chǎn)業(yè)鏈的“四個一體化”的風電產(chǎn)業(yè)集群,也在建設(shè)面向全球的海上風電裝備及服務(wù)出口、運維、施工建設(shè)基地的風電母港和海工裝備制造產(chǎn)業(yè)園,打造國字號工程施工企業(yè)和船隊。此次會議在汕頭舉行,引起了全球風電行業(yè)的廣泛關(guān)注。來自中國、挪威、荷蘭等國家政府部門代表,以及國內(nèi)外海上風電開發(fā)企業(yè)、海上風電工程技術(shù)科研機構(gòu)、海上風電施工與運維龍頭企業(yè)、船舶設(shè)計與建造企業(yè)的嘉賓參加了此次會議。
烏斯坦公司中國區(qū)副總裁杜可在題為“打造安全、高效的海上風電配套船舶”的演講中表示,中國對于健康、安全、高效海上風電配套船舶的需求潛力巨大,目前烏斯坦在海上風電運維及安裝船舶的設(shè)計上已經(jīng)取得了不少經(jīng)驗和成果,希望可以為行業(yè)帶來啟示及借鑒。他呼吁同行加強關(guān)注,共同為海上風電配套船舶的設(shè)計研發(fā)及應(yīng)用做出努力。
以下為杜可演講的主要內(nèi)容:
烏斯坦是一家有100多年歷史的挪威海事公司,總部在挪威,在全球5個國家設(shè)立分支機構(gòu)。100多年的歷史里,烏斯坦為海洋油氣、海洋風電、探險郵輪、客船領(lǐng)域提供了很多知名的產(chǎn)品?,F(xiàn)在的烏斯坦已經(jīng)成為一個全球知名的為海事領(lǐng)域提供設(shè)計、咨詢還有建造的企業(yè)。2005年,烏斯坦在中國成立全資子公司,18年的時間里,我們在中國建造了50多條船舶,這些項目為我們對歐洲及中國造船行業(yè)的了解積累了豐富而全面的經(jīng)驗。
如下圖所示,今天我們提到的所有海洋風電的配套船舶,包括起重安裝船、海上風電敷纜船、風機安裝船、拋石船(防止海底沖刷),以及最右邊的運維母船。昨天汕頭市相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)提道,對于風電發(fā)展來說,汕頭會非常關(guān)注安裝和運維,我今天主要的介紹主題也會集中在起重船和運維母船這兩種船型上。
簡單講一下中國海風市場對于運維母船(SOV或者CSOV)的潛在需求,我們在歐洲的經(jīng)驗表明,一個風場如果安裝超過100根單樁,且離岸距離超過30海里,按照現(xiàn)有的歐洲技術(shù)路線,大概率會通過運維母船來提供全生命周期的服務(wù)。參照歐洲風場的經(jīng)驗,我們以下圖中國海上風場的分布為例,從圖中可以看到有相當多的部分,包括江蘇如東區(qū)域、廣東陽江也就是青州那邊,還有汕頭中能都落入到100根樁、30海里這條線的右上方,即需要CSOV進行運維服務(wù)的風場領(lǐng)域,所以說我們對中國風場SOV的潛在需求是非常有信心的,估計在未來的10年里面,中國將需要至少40艘SOV/CSOV才能滿足建造期間以及運維方面的需求,市場前景是非常好的。
烏斯坦的SOV設(shè)計:剛剛提到的SX163,其為全球第一艘專業(yè)SOV;SX175,服務(wù)于西門子風場;SX195,服務(wù)于GE風場;另外還有兩艘SX195,為荷蘭Acta Marine建造,其中有一艘服務(wù)于Vestas風場。我們建造的船為歐洲主流的主機廠服務(wù),也在實踐營運中得到了各大主機廠的積極好評。
我們?yōu)樯虾k姎庠O(shè)計的兩型SX195和SX197,60人和100人,適用于他們在江蘇如東、福建和廣東的風場,目前這兩艘船在振華重工建造。最近兩年我們也推出了TWIN X-Stern的雙艉設(shè)計,包括SX222、SX221還有SX216運維母船設(shè)計,自推出以來,已有多個船東定制烏斯坦雙艉設(shè)計SOV/CSOV。
從外形上來看,雙艉設(shè)計有很多技術(shù)特點,能夠帶來很多便利,包括能夠提供更好全方向的機動性和耐波性,能夠在風場里面提供更快的倒車航速;船艏、船艉基本上具有對稱的特性,所以具有更好的動力定位性能;Ulstein Twin X-Stern在艏部使用全回轉(zhuǎn)的舵槳,降低了傳統(tǒng)隧道式側(cè)推一般會有的噪音,提高船舶的舒適性??紤]到國內(nèi)的配套,我們在艏部沒有使用傳統(tǒng)的伸縮推進器,而是使用全回轉(zhuǎn)推進器,這樣一來國產(chǎn)化是沒有問題的。艏艉使用四個完全相同的全回轉(zhuǎn)舵槳,也減少了船東將來的采購和維護成本。
說到法規(guī),最近有一個即將實施的新法規(guī)對我們SOV/CSOV的設(shè)計影響比較大, SPS(特殊人員準則)和IP(工業(yè)人員準則)。關(guān)于SPS,我們?yōu)樯虾k姎庠O(shè)計的船已經(jīng)得到了CCS、海事局的批準。IP準則將于明年7月份實施,IP準則下所有的特種人員都不是在船上工作的,而是到風機或者海上升壓站上去工作。因此,這種新制定的IP準則主要是涉及運維母船的設(shè)計,包括它的很多安全規(guī)范。我們相信,IP準則的實施將為中國設(shè)計和建造運維母船提供很多法規(guī)上的指導(dǎo)。
就安全和工作效率的考慮,烏斯坦在安裝和運維母船的設(shè)計中應(yīng)用了很多新的設(shè)計手段。下圖左邊這張是我們和動力定位(DP)廠家一起合作,對船舶在360度方向上的動力定位能力提供完全的模擬和計算。我們發(fā)現(xiàn),雖然國內(nèi)在營運的很多船也是動力定位2級,但它們考慮更多的是冗余,而不是動力定位的能力。作為歐洲設(shè)計公司,我們關(guān)注的不僅僅是DP2入級符號要求的系統(tǒng)冗余性,同樣關(guān)注的還有這條船在什么樣的海況下可以從事什么樣的作業(yè),在360度方向上遭受風浪流外力的時候,怎樣保持艏向和位置,這些對于用船方來說是非常重要的。我們有完整的計算手段,我相信這些對國內(nèi)的業(yè)主還有制造企業(yè)都是非常值得借鑒的。右邊這張顯示的是運維母船在360度方向上作業(yè)的時候能夠作業(yè)到幾米的有義波高,我們也是可以進行數(shù)字模擬及計算的。在設(shè)計前期通過這些設(shè)計手段我們可以預(yù)估船舶在未來風場里面作業(yè)的能力,這是非常值得船東們關(guān)注的。針對南中國海的雙波峰波譜,我們已經(jīng)做了很多的技術(shù)儲備,為以后中國海風市場的船舶提供服務(wù)。
和海洋油氣不同,海風市場有著非常強的季節(jié)性,一般來說夏季的時候運維工作非常飽和,這時的運維母船上就需要住很多的人,而在冬天的時候住的人又很少。海洋工程船如果以后想服務(wù)風場,就需要具備能夠在不同季節(jié)間跨界的能力。因此,烏斯坦也推出了海洋能源多功能船舶的設(shè)計,既考慮海洋風電運維的需求,同時兼顧海洋油氣的需求。比如說我們的SX230設(shè)計,其上配備了棧橋,同時也配備了消防、拖帶、救助功能等相關(guān)的設(shè)備。
后面講一點風機安裝。這是我們對未來歐洲單樁的一些簡單預(yù)測,我們估計2030年歐洲裝機的功率基本上是在15MW,風機基礎(chǔ)的直徑差不多13米,重量差不多3500噸,風機大型化對安裝提出了新的挑戰(zhàn)。由此,我們推出新的HX118和HX122重吊安裝船設(shè)計,為未來3500噸單樁的安裝做好了技術(shù)儲備。
Ulstein U-STERN設(shè)計,參考:烏斯坦又出新船了!看看它怎么安裝超大單樁
為了更加安全高效地安裝大型海風裝備,我們新推出了Ulstein U-STERN設(shè)計,在傳統(tǒng)船艉的基礎(chǔ)上做一個U型開口,然后通過這個開口來進行翻樁抱樁及打樁操作。
通過這種新的設(shè)計,我們可以很大程度上——25%減少船舶的運動,艉部的開口提供了一個非常好的遮蔽效果,從而提高船舶的安全性和在海上作業(yè)的窗口期。
由于單樁現(xiàn)在是在船體的內(nèi)部,在DP模式里面,我們可以非常容易用單樁做一個旋轉(zhuǎn)的支點,然后運用DP風向標的功能,保持船在打樁的時候可以以單樁為旋轉(zhuǎn)的中心,船艏始終對著風浪的方向,這樣可以有效降低DP操作時對船舶功率的要求。如果安裝是在船舶舷側(cè)進行的話,船上的電站就要使用更多的功率來對抗外力對它的干擾。另外一個優(yōu)勢是可以避免橫向作業(yè),單樁在甲板上橫向布置、橫向翻樁,都會對港口及在海上的施工帶來額外的困難。同時吊機也不伸出舷外,整個吊裝都是在船體范圍以內(nèi)進行,以避免吊機突然失去載荷時船舶的橫滾風險。
HX118可以滿足3根3500噸,或6根2000噸的單樁;或者也可以做到2個2000噸或4個1500噸導(dǎo)管架的運輸和安裝,同時保有運送葉片所需的靈活性。
最后我用一個簡短的視頻來介紹Ulstein U-STERN這種新的技術(shù)在海上作業(yè)的實況模擬。甲板上設(shè)有滑道系統(tǒng),船艉U型開口設(shè)有波浪補償?shù)谋镀?,甲板上的單樁通過該滑道系統(tǒng)移動到船艉,單樁的翻樁和安裝始終在船舶的中線上來完成。
希望我們這些新的產(chǎn)品和技術(shù)能夠為國內(nèi)的各位專家和同仁們帶來一些啟示,大家一起為開發(fā)中國風電更加安全、高效的配套船舶共謀劃策。
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