海上风电发展相关船舶探究

张建文，张 巍

综述

海上风电发展相关船舶探究

张建文，张 巍

（三峡能源福州海峡发电有限公司，福建福州 350207）

随着我国海上风电爆发式增长，海上风电已经出现离岸距离远、风场水域水深，以及风机大型化的特点。海上风电机组及其配套设施的重量和尺寸成倍数增长，海上风电建设和运营过程中需要的使用更加专业和先进的“运输船舶”、“施工船舶”和“运维船舶”。本文从海上风电将开始全面迎来10 MW及以上风机建设需要所涉及到的此三类型船舶特点入手，主要分析海上风电往深、远、海发展，机组大型化趋势下所需要配套船机资源的发展趋势和对海上风电船舶发展情况进行思考。

海上风电 风电安装船 基础施工船 海缆敷设船 运维船 SOV（运维母船）

0 引言

伴随着海上风机价格不断下探及施工成本低逐步降低，海上风电在“十四五”阶段将迎来爆发式增长！国家发改委和国家能源局印发的《“十四五”现代能源体系规划》提出，提升东部地区能源清洁低碳发展水平，要积极推进东南部沿海地区海上风电集群化开发，重点建设广东、福建、浙江、江苏、山东等海上风电基地。在全球绿色浪潮与“双碳”目标的双重驱动下，中国海上风电“蓝色引擎”动力十足。2021年，中国海上风电装机规模跃居世界第一发展海上风电，中国拥有天然优势--海岸线长、可利用海域面积广，拥有极大发展空间，海上风电的发展离不开使用相关的海上船机资源，促使海上风电配套的建设船舶、运维船舶不断创新、换代、建造。

1　海上风电运输船舶

国际上一般认为单件重量超过40 t，为超重货；单件长度超过12 m，为超长货；单件宽度超过3 m，为超宽货；单件高度超过3 m，为超高货。满足任何一条都算是重大件。风电设备主要有风力发电塔，风力发电机舱，风电桨叶等大型设备，都属于超长，超重，超宽，超高的；而风机基础建设设备中更是多采用超大件的导管架形式。根据目前国内已建成福建外海的某大型风场机组参数数据为参考如下两表。

表2 “导管架基础尺寸参数”

1.1 海上风电运输船的选择

海上风电运输船选择的原则：一、适用性原则，需要满足设备运输的各项要求，特别是在深、远、海项目上的海上风电项目，需要运输船具备机位交货的能力，能满足在施船旁边稳定精确定位（可以是锚系定位或动力DP定位）便于施工船舶卸货和施工。二、经济性原则，在船舶满足风电场水域适用的前提下综合考虑多种类船型运输方式如：动力平板驳、带定位能力的半潜驳、拖轮+无动力平板驳等多种组合运输方式，挑选更加经济使用的运输满足相应的运输和施工需求。三、安全性原则，安全性原则是船舶选择中应重视并能保证运输船舶在航次任务中的人身安全、工程安全和船舶安全。

1.2 海上风电运输船的发展思路

在海上风电机组发展大型化、安装整体化、海域深水化、漂浮式基础趋势化下海上风电运输船舶的发展思路和建议：建造一批专业的海上风电运输船舶，能满足实现对海上风电设备多功能运输、多套设备同船装运，能在70米及以下甚至更深的水深条件下精确定位的船舶。通过建造一批的新型叶片叠放式运输船舶、塔筒立式运输船舶、风机部件组合分层放置运输船舶、风机整体式运输船舶等专业用于海上风电机组运输以及大型导管架运输的船舶；逐渐形成一批专业化的运输船队，供国内多个风场的运输供应。同时建立与完善海上风电物流船舶信息系统，全程物流船舶资源信息高度共享，逐步构建整个海上风电供应链的运输管理体系，以实现各物流环节之间的紧密衔接、物流优化调度和物流信息实时监控；最终形成能够合理分配调度船舶资源、实现节约成本、提升供应链的综合效益。

2　海上风电主体施工船舶

2.1 基础施工船

海上风机建设的基础施工上虽然基础形式不尽相同，但固定式基础的施工基本都是由打桩船和大型浮吊船来完成。海上风电的兴起使得国内不少其他海洋、海油的工程船舶转战海上风电，极大的支持和满足了海上风电建设基础部分施工的船只的需求。

表3 “国内部分大型风电基础施工船舶”

但是，随着规模化发展的到来，规模化的风电场将往更深、更远的海域发展，由此业内人士普遍认为，漂浮式海上风电将成为未来新赛道。

2.2　风机安装船

在现有的自升式安装平台中，仅有11艘能够安装8兆瓦（含）以上的海上风电机组，2艘能够安装10兆瓦（含）以上的海上风电机组。World Energy Reports的报告指出，随着风力涡轮机尺寸、作业水深和基座尺寸的快速增加，到2025年现有的海上风电安装船在技术上几乎将全部过时，需要60余艘新建或升级安装船来满足市场需求。就连世界航运巨头马士基也于今年3月，向新加坡胜科海事下单订购了一艘大型风电安装（WTIV）——这是马士基首次订造风电安装船。

表4 “国内第四代风机安装船建造统计表”

第四代风机安装船的主要特点是：满足50米以上水深作业、能集运输、自升、自航、起重、动力定位等多功能于一体、具有优良的机动性和运输能力、具备安装15 MW左右风机的能力，能够满足深远海一体化海上风电施工作业需求。

2.3 海缆敷设船

海缆在整个海上风电场的运行结构中同时扮演着“血管”和“神经”的角色，除了汇集、传输电能外，其内部还有光纤单元，作为风电场通信及海缆监测信号的通道。然而我国在海底电缆工程建设方面起步较晚，自主建造的海缆船比较少。目前国内的海底电缆敷设施工船主要应用于国内沿海，作业水深较浅且吨位相对较小，定位系统以锚泊定位为主，通过绞收翻锚方式向前敷设海缆，铺缆设备以传统形式的埋设犁为主，难以满足长距离、深水、大容量的海底电缆铺设工程需要。

随着近海风能资源的开发逐渐饱和以及风电上网电价下降成必然趋势海上风电势必朝着远海化、规模化发展，长距离、大规模的电能输出将对降低海缆上的电能损耗提出新的需求。可以预见，在未来的海上风电项目中，采用柔性、直流的电缆送出方式，深远海项目海缆敷设将是一个趋势。这样必定会延伸出能用DP定位功能适应深水区的海缆敷设，配合浅吃水船进行登陆段海缆的敷设的综合性海缆作业船队，以此来完成深远海项目的海上部分和登陆送出部分的海缆敷设工程。

表5 “国内带DP动力控制能力敷缆船统计表”

3　海上风电运维船舶

根据欧洲海上风电运维成本分析，海上运维交通成本约占运维总成本的20～25%，足见运维交通对海上风电项目整个生命运营周期的重要性。

对国内运维船舶市场的调研，目前单体船在海上风电运维船所占的比重仍然较大。但随着双体运维船数量的增多，双体船型优良的顶靠能力逐渐被认可。尤其是福建和广东海域，由于海况较恶劣，双体船的优势表现更凸出。未来，海上风电运维船将以双体船为主流船型。随着海上风场的建设，海上风场的离岸距离越来越远，海况越来越恶劣，运维船的航速和顶靠能力逐渐被重视，可达性和航速较高的高端专业运维船舶的优势将会更加凸显，现行低端的船舶将会逐步退出市场。根据风场规划的实际情况，着眼未来运维交通市场需求，合理打造与风场相匹配的专业运维船型，提高运维船舶的可达性和通勤率，以确保风机正常运行的时间，促进海上风电产业的发展，可以遇见未来将出现一批专业化的海上风电运维船舶穿在各个海上风场的海域梭。MSI还表示，随着海上风电在全球范围内大幅扩张，越来越多的在役风电场需要使用SOV，而目前新建船只的重点都在安装船上。2030年前，整个海上风电市场还需要50艘SOV，而在此之后，SOV的需求将出现爆发式增加。

4　结论

国内海上风电发展已进入平价时代，配套产业逐步成熟，抢装潮结束后的海上风电发电成本已经形成断崖式下降，未来深远海、大容量机组势必集中进入建设期、已投运的海上风电也将开启了运维阶段。海上风电的发展离不开使用相关的海上船机资源，促使海上风电配套的建设船舶、运维船舶不断创新、换代、建造。新型和新造的海上风电装备即将在未来的海上风电建设和运维中发展并发挥其重要作用。

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Ship exploration related to offshore wind power development

Zhang Jianwen, Zhang Wei

(Three Gorges Energy Fuzhou Strait Power Generation Co., Ltd., Fuzhou, Fujian, 350207)

U664

A

1003-4862（2023）10-0048-06

2023-04-28

张建文（1985-），男，中级。研究方向：船舶工程和海上风电船舶施工。E-mail：632847010@qq.com