海上风电工程基础施工效率优化措施

发布时间：2020-09-24

　　摘 要：随着时代的不断进步与城市化进程的加快，人们对电力的需求日益增加，同时也推动海上风电工程建设规模不断扩大，在享受资源优势的同时，较好的风力资源也带来了较大的风浪，限制了每年的有效施工作业天数。而海上风电项目船机设备投入巨大，海上施工停滞所带来的安全风险及经济压力都将是难以接受的。本文介绍了在恶劣海况下施工效率较低所会带来的安全风险和进度风险。随后介绍了在工程实际过程中遇到的部分影响基础施工效率的原因，同时介绍了优化解决的措施。

　　关键词：海上风电场;基础施工;效率优化

　　0 引 言

　　过去20多年来，随着全球能源、资源和环境问题的出现，特别是全球气候变化日趋明显，风能特别是海上风力发电受到世界各国的高度重视，并在各国的共同努力下成为当前世界范围内发展速度最快的可再生能源之一。

　　1 海上风电施工作业面

　　1.1陆上施工作业面

　　根据工程特点和各种影响因素，以方便、合理、经济、施工总体要求和适合施工需要为原则，进行施工区域划分和施工现场总体布置。陆上主要布置的施工区域有集控中心施工区、升压站组装施工区、风机拼装出运施工区、导管架拼装施工区、外协专业厂和出运码头施工区，以及生活办公区、临时设施包括路、水、钢筋加工场、材料场、工地实验室等区域。

　　1.2海上施工作业面

　　海上主要施工区域有风机核心施工区、海缆施工区、升压站施工区、场内(外)运输施工区、避风锚地等区域。施工基地宜集中布置，具有满足海上风力发电工程作业要求的码头并配备大型吊装和运输设备;海上风力发电设备组装场可设在陆上基地内，也可利用大型驳船;施工布置应减少对现有设施的影响。

　　2 影响基础施工效率的原因分析及优化措施

　　2.1以整体吊装代替分体吊装

　　海上风力发电机组整体吊装在码头进行风机的预组装，施工条件相对海上环境较为有利，特别是风力小于每秒13米的有效作业时间相比海上大为增加，能够有效减少海上恶劣环境下的施工作业。同时，充分利用陆域组装和海上整体吊装两个作业面，多层次展开平行作业，对确保工程进度目标比较有利。经多方调研，项目海上整机安装船舶可选用东海工7号(2600吨)、XINDIAN3600号(3600吨)2艘双臂架大型起重船，投入4套软着陆安装系统(配置2艘软着陆系统拆装专用起重船，确保软着陆系统高效地周转循环使用)形成2个平行作业面。每个作业面至少配置2套软着陆系统，配置1艘软着陆系统拆装专用起重船，确保软着陆系统高效地周转循环使用。起重船上应准备充足的吊索工具，对于受损的吊索具，应做到就地更换，确保作业流畅。每条船配置2个安装班组，进行交替作业，提高有利天气的有效利用，提高作业工效。同时，由于其船体较大，大大降低了因“水土不服”导致的施工效率不足的可能性。

　　2.2优化施工船舶避风措施

　　常规海上风电项目处于外海，常年受季风、台风影响，需做好现场船舶的防台防汛等工作。避风锚地主要选择在项目临近锚地，在大风来临前，按照海事及防台防汛方案的要求，及时将施工船舶拖至锚地进行避风。常规项目使用船舶最高峰期近50艘施工船舶，包括打桩船、起重船、驳船、拖轮、锚艇、交通船等等，将按照进场船舶的抗风等级进行等级与避风安排。根据台风影响范围和程度，分为四级响应，可将根据方案响应行动，并记录和跟踪动态。

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　　另外按大风影响的情况：十级风以上时，船舶避风至锚地;十级风及以下时，抗风等级较大的船舶如打桩船、起重船等在现场择地避风，运输驳、锚艇等较大型船舶可到锚地避风，小型船舶如交通船等可至渔港内避风。

　　同时，鉴于项目高峰期现场船舶较多，可成立船舶调度中心，设置总调1名，船舶管理人员5名，负责船舶进场验收、动态跟踪、调遣、避风安排等工作，并协调与海事部门的管理工作。项目生产副经理根据工程进展提交船舶使用计划，由调度中心适时安排船舶进场作业。

　　2.3加强海上风电基础施工全过程质量管控

　　2.3.1运输过程质量把控

　　针对风机整体安装的技术路线，将从两个方面进行质量把控。一是选择适应运输路线所涉及海域海况条件的大型专用运输驳(5000吨级及以上)，该类运输驳甲板上设置有专用工装系统，包括基座、竖向井架固定装置和平衡梁加固装置。二是针对运输过程委托第三方专业机构进行运输稳性验算，并设定相应运输作业工况，严格按照允许作业工况进行计划安排和拖带运输作业，确保运输过程中风机设备保持完好状态。

　　2.3.2吊装过程质量把控

　　安排专业人员进行统一指挥和协调，吊机操作人员应经过风机吊装专业培训，持证上岗，选择经验丰富的风机吊装作业班组进行吊装作业。选择满足工程风机部件和整机吊装要求的船机设备，设备须处于检验合格有效期内，确保具备良好工作状态。所有风机部件的吊装均应采用专用吊距或夹具，确保吊装过程不发生损坏部件结构和防腐涂层。选择合适的作业窗口期，严禁冒险进行吊装作业。吊装作业应严格按照经过专家评审的施工方案进行操作，方法正确，过程受控。

　　2.3.3安装过程质量把控

　　选择经验丰富的海上安装作业班组，加强质量意识教育，加强技能培训工作，提高作业人员职业素养。选择2400吨及以上双臂起重船，配置专用软着陆系统;选择专用安装工器具，严格控制工序质量，做到技术先进，质量可控。加强安装过程中的成品保护，加强安装全过程质量监督，并形成质量跟踪记录，定期分析，及时总结提高。加强与风机设备厂商驻场人员的沟通交流，安装工序和操作步骤应符合安装手册要求，确保安装质量始终处于受控状态。

　　3 中国海上风电场发展趋势

　　依据国家能源局国家海洋局印发的《海上风电开发建设管理办法》，鼓励海上风电项目采取连片规模化方式开发建设，各省市也积极推动具备开工建设条件的近海海上风电项目实施规模并网。2019年，全球共有23个在建海上风电项目，共7GW，其中13个项目在中国。风电开发商也积极结合近海已建项目分布、送出线路、限制性因素等前期工作成果，优化海上风电项目布局向规模化、商业化方向整合，从而实现效益最大化。目前，中国海上风电场的建设主要集中在浅海海域。据公开数据显示，中国已投运和在建海上风电项目平均水深约8.6米，平均离岸距离17.3千米。近海的资源已经被瓜分殆尽，要获取更多的海上风能资源，海上风电项目必将逐渐向深海、远海方向发展。漂浮式基础的深水风电将是海上风电未来发展的新星，同时，海上风电深远海化也给电力输送带来挑战，远距离柔性直流输电技术必将会快速发展。

　　结语

　　我国已进入大规模开发利用海上风资源的阶段，海上风电蓬勃发展。海上风电施工技术为发展海上风电的关键技术，只有深入研究海上风电施工地质特点及气候变化规律，才能够合理制定施工方案，确保施质量和施工周期。本文从施工作业面布置、施工关键环节及应对措施等方面深入分析某海上风电的建设及管理过程，为临近海域海上风电的施工作业面部署、海上升压站基础施工及吊装、海缆铺设和风机吊装提供可靠的依据。——论文作者：张及，白壮志，林建平