海上风电安装船安全管理探讨

■ 刘占山 于 徽 李能斌 唐思远 高红鹰 曾晓芹 张永康

（1．交通运输部水运科学研究院，北京 100088；2．南通欣通船舶与海洋工程设计有限公司，江苏 南通 226004；3．广东工业大学，广东 广州 510006）

随着国家电价补贴的取消，我国海上风力发电行业进入了“加速期”，并且逐步向外海深水区发展，对风电安装船的需求量及施工技术要求也越来越高，同时，安全风险也日益加大。为满足未来深远海、大容量、一体化的施工要求，本文分析了传统海上施工装备现状与发展，介绍了新型海上一步式风电安装船施工工艺，针对海上风电安装船在安全管理工作中存在的问题和现状提出相应的管理措施。

安装船；一步式风电安装；安全管理措施

0 引言

随着国家电价补贴的取消，机组的大型化必然会加速。据测算，距离海岸线越远，风速就越大，发电量也就越高，离岸10 km 的海上风速通常比沿岸高约 25%。因此，海上风电安装船需要满足更远、更深、更大的作业要求，向外海深水区发展的趋势十分明显。海上风电场离岸更远、水深更深、海况更复杂、规模更大，这就要求我们需要根据海上风电场的发展趋势研究相应的风电船管理办法。

从近期发生的几起典型的海上风电船事故不难看出，“抢装潮”加剧了海上风电安装市场的紧张程度，造成资源紧缺、价格高涨、操作不规范，存在着一定的安全隐患。事实上，海上安装施工是非常高端的技术，对操作设备的精准度、人员的素质、安全要求很高。操作人员要对风电船有充分了解，针对不同风险，做出完备的防范预案，才能确保海上施工作业安全。

如何更好地管理风电安装船，就需要先了解它的作业流程，介绍一下传统的和新型的海上风电作业和管理。

1 传统海上风电施工装备的现状与发展

由于我国海岸线长，海上风电母港建设尚不完善，海上风电机组的安装与运输主体基本是分离的。早期海上风电安装船大部分都是非自航的，必须将风电机组运到机位点，这部分工作需由设备整机商来承担，虽然后期陆续有自航式安装船交付，但由于用船紧张，运输任务多由其它船只完成，自航式安装船并没有真正发挥运输的作用。因我国缺乏大型海上风电专用码头，运输船易受天气干扰，影响安装进度，且存在一定的安全风险。风电机组从车间运到码头，再送到机位点安装，涉及整机商、开发商，以及包括码头、交通船、运输船和安装在内的单位，责任主体众多，容易造成衔接不顺畅，出现脱节现象。

现阶段我国海上风电安装船发展，先后产生了传统的浮吊船、坐底船和自升式平台等，新型一步式风机安装船和漂浮式风机发展正在试点和推广中，半潜式风电平台在风电场目前还仅限于打桩施工作业，半潜式平台作为风电安装作业平台目前还在研究中。浮吊船施工，一方面，受风、浪、流影响明显，对作业条件要求高，施工窗口期有限；另一方面，海上风机一般高100～120 m，随着大型化发展，有的新型海上风机已高达150～170 m，且还有上升趋势，而浮吊船吊臂一般在90 m以内，难以完成安装任务。自升式平台，受自身施工工艺的影响，对海底地质要求高，我国沿海多为冲击平原，多为黏土地质，存在穿刺风险。现有的技术施工风险高，可用施工窗口有限，限制了我国海上风电的发展，为满足未来深远海、大容量、一体化的施工要求，在国家补贴政策取消后，海上风电船的发展也越来越具有时代性，我们应根据海上风电船的不断更新发展和不断优化的施工工艺，制定相应配套的风险管控和安全管理制度，以及有针对性的专业教育和培训。自升式平台海上分体式风电安装流程见图1。

图1 自升式平台海上分体式风电安装流程

在国际和国内大背景下，为加快抢占全球海上风电安装船技术制高点，不少公司着眼于未来海上风电开发的长远技术需求，瞄准未来市场方向，对海上风电安装船有针对性地进行设计研发，进行了应用基础技术攻关和技术储备，但对于这种新型的船舶配套的管理技术缺乏前瞻性研究。

2 新型海上一步式风电安装船施工工艺

在我国，海上风电事业起步较晚，但风电安装船的装备制造迭代发展较快，经历了海上风电安装船三代技术更新后，现在正在开发第四代，从而满足更远、更深、更大的作业要求。这种新兴的海洋工程装备，其数量少、投资大，很多关键技术问题的研究还处于起步和摸索阶段。随着不断的摸索和发展，今后还会不断有新型设备和施工工艺出现，我们也需要紧跟时代发展，不断更新技术管理要求和标准规范。

海上风电一步式风电安装是一部全新的施工工艺，将批量化建造、整机运输机一步式安装技术有效结合起来，主要步骤为：复合筒型基础在陆上制作，陆上进行风机与复合筒基础的安装与调试，然后将一步式运输安装船与复合筒在码头边装运，对复合筒基础底部充气自浮后拖航，抵达现场后完成一步式下沉安装。此工艺可实现将海上风机安装调试95%以上工作量转移至码头陆上操作，这样可以大幅减少海上作业时间、作业人员和作业船只，从优化施工工艺的角度来说，大幅降低了海上安全风险，同时可达到安全性好、效率高、对生态保护好、经济性好等优点。新型海上一步式风电安装流程见图2

图2 新型海上一步式风电安装流程

海上风电一步式运输安装船作为大尺度复合筒型基础施工关键技术之一，其海上拖航安全关系到整机与基础的安全，在风机整机进行拖航时，由于风机属于高耸的结构物，机头、塔筒的质量都接近500 t，整机的重心高度高，在静水中不能自稳，需要与一步式风电安装船相连接后才能进行拖航。

复合筒型基础作为一种气浮结构，其内部气压的大小会影响到其拖航的运动响应，其筒型基础内部气压对一步式运输安装船稳性有很大的影响，为了保证新型一步式运输安装船在拖航过程中的安全，需要监测在拖航过程中筒型基础与船体接触力的变化和船体的运动响应。海上风电一步式运输安装船在船艏及船尾设置凹槽，装有风电整机的筒型基础，筒型基础内分舱板将其内部分成7 个舱室，舱室通过气管与气泵相连，实现对筒型基础内部的充放气操作，气压变送器安装在筒型基础分舱顶盖上，以测量筒型基础内部气压，在水中向筒型基础内部舱室充气使其起浮，基础顶部与船体凹槽上顶板接触，筒内气压的大小影响着两者之间的接触力，进而影响整个系统的稳性。经研究表明，筒型基础内部舱室气压大小对筒型基础与船体之间的相互作用力及船体稳性影响较大，即气压大时，筒型基础与船体的竖向压力较大，船体的稳性较好；气压小时，筒型基础与船体的竖向压力较小，船体的稳性较差。因此，一般推荐对筒型基础内部舱室充有较大气压后进行拖航，并且拖航过程中，对海况和筒内气压保持严密监控。

3 采取的管理措施

针对不同风电船在工作中存在的问题和现状，为确保施工生产的顺利进行，必须重视相应的船舶安全管理：

1）首先应根据海上设备和施工作业要求，优化海上风电作业施工工艺，从而从根本上减少海上作业风险。

2）提高船舶硬件设备性能，严格按照相关规定，消除硬件设备自身的安全隐患，增加设备使用的可靠性和稳定性。

3）提高船员和操作人员的熟练程度。针对各自不同的施工工艺和施工设备安全操作，识别安全风险和隐患，制定风险防范措施。

4）制定各岗位人员专业教育培训机制。加大安全宣传和培训力度，落实岗前培训和现场培训制度，提高工作人员的安全意识和操作技术。

5）制定专人专职专责和安全监督检查机制。指定富有现场作业经验的人员作为专职安全负责人，安全生产实行一票否决制。

6）确保安全资金投入，保证人员和设备处于良好状态，以应对突发事件及险情。

7）分析船舶现有问题和发展趋势，结合实际，与时俱进，不断提高现代船舶安全管理水平。

4 结语

工程施工，安全第一。随着我国海上风电行业发展势头越来越强,海上施工船舶需求量不断加大，施工船舶设备技术水平不断提高，所需的管理工作相对于先前也有了较大变化，全面强化安全管理工作也必须摆在更加重要的位置。