2020海上風電機組安裝技術(shù)

海上風電機組安裝技術(shù)目錄TOC\o"1-2"\h\u16784一、海上風電機組吊裝船 324237１海上風電機組吊裝形式 314894２海上風電機組安裝船應(yīng)用案例 329780二、海上風電機組安裝方式 428757１海上風電機組分體安裝 42982２海上風電機組整體安裝 58101３其他安裝方式 613822三、海上風力發(fā)電工程安裝介紹 612129１ＡｒｋｌｏｗＢａｎｋ海上風電場 613216２東海大橋海上風電場 79374３渤海海上風電場 811172４江蘇如東１５０ＭＷ潮間帶風電場工程 9一、海上風電機組吊裝船１海上風電機組吊裝形式海上風電機組的吊裝形式有以下４種：１）自升式安裝船分體安裝，分為塔架安裝、澆筑自找平砂漿、機艙安裝、葉輪組裝和葉輪安裝等過程；２）整體吊裝，例如我國東海大橋海上風電場就采用這種形式；３）機組整體移位和運輸，例如我國渤海風電場就采用這種形式；４）駁船加履帶吊裝。２海上風電機組安裝船應(yīng)用案例１）年兩艘經(jīng)過改裝的貨運船用于安裝丹麥Ｈｏｒｎｓｅｖ海上風電場的風電機組；２）年制造了一艘更大的船（海洋安裝號），并投入海上風電場的風電機組安裝；３）我國山海關(guān)造船廠建造的五月花“決意”號（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）為世界首艘海上風電機組吊裝船，有６條可以伸縮的支架，作業(yè)水深超過３５ｍ，還可用于安裝風電機組的基礎(chǔ)，無需其他船只協(xié)助，一次可以裝載１０臺風電機組到達指定地點，服務(wù)工程包括英國ＮｏｒｔｈＨｏｙｌｅ、Ｂａｒｒｏｗ海上風電場；４）ＭａｍｍｏｅｔＶａｎｏｒｄ聯(lián)合建造的跳爆竹號（ｕｍｐｉｎｇａｃｋ），有條可以伸縮的支架，起重達１２００ｔ，是一種新型纜索起重駁船，還可用于安裝風電機組的基礎(chǔ)，服務(wù)工程為ＡｒｋｌｏｗＢａｎｋ海上風電場；７５ｍ ５）荷蘭ＨＬＶ?Ｓｖａｎｅｎ號，為雙體船，起重重量達到７５ｍ ，可安裝的風電機組轉(zhuǎn)子直徑為１３０～４０ｍ、機組額定功率為６～７ＭＷ，可運輸直徑為２２ｍ的混凝土沉降基礎(chǔ)，服務(wù)工程為荷蘭ＮＳＷ（１０８ＭＷ）海上風電場；６）我國“三航風范”號起重船投入上海東海大橋海上風電場建設(shè)，該船船體總長為９６ｍ、型寬為４０５ｍ、型深為７８ｍ，設(shè)計吃水為４３ｍ，最大起吊高度為１２０ｍ，居亞洲之首，用于風電機組海上整機安裝；７）我國江蘇某企業(yè)研發(fā)“８００ｔ全回轉(zhuǎn)海上風電安裝船”（見圖４?１），該安裝船主要為我國東部沿海潮間帶風電場示范工程建設(shè)服務(wù)，為非自航、淺吃水、可坐底、全回轉(zhuǎn)起重船，是集起重、吊裝、打樁、安裝與大直徑單管樁糾偏功能于一體的多功能大型船舶，可實現(xiàn)縱橫傾角小于３０°、２０ｍ／ｓ風速下５ＭＷ風電機組的整體或分體式安裝作業(yè)。其主要特點如下：①船體具有坐底功能，船體最小吃水為２ｍ，退潮船底可直接坐于泥灘上施工作業(yè)；②配備了國內(nèi)首創(chuàng)的長臂架８００ｔ電驅(qū)動全回轉(zhuǎn)起重機，其最大起吊高度為１０８ｍ，具有起吊速度快、吊裝精度高、可靠性高、易維護等優(yōu)點；③在國內(nèi)首次配備了８００ｋＪ打擊能量的大直徑液壓沖擊錘，具有４５～６２ｍ大直徑單樁打樁功能，配備糾偏與扶正系統(tǒng)，可實現(xiàn)Ｘ、Ｙ方向±１ｍ范圍的糾偏，確保打樁垂直度在２７５‰；④不僅具有適合潮間帶吊重、安裝及打樁作業(yè)功能，也具有在近海作業(yè)的一般浮吊船所具有的全部功能；同時，也是一艘水陸兩棲多功能作業(yè)船舶，還可用于一般的海洋工程作業(yè)。圖４?１８００ｔ全回轉(zhuǎn)海上風電安裝船隨著海上風電進一步規(guī)?；_發(fā)，對風電安裝船的需求量將劇增。據(jù)英國可再生能源咨詢機構(gòu)估計，到２０２０年，僅英國就有６０００臺海上風電機組需要安裝，需要３０艘風電機組安裝船。現(xiàn)有的風電機組安裝船根本不能滿足今后海上風電機組安裝的需求，表明風電機組安裝船的市場仍然具有很大的需求空間。二、海上風電機組安裝方式１海上風電機組分體安裝圖４?２所示為自升式安裝船分體安裝，包括塔架、機艙和葉輪安裝，分體安裝過程比較復雜，應(yīng)根據(jù)安裝程序，合理安排設(shè)備運輸及安裝施工順序，并針對塔架、機艙、葉輪結(jié)構(gòu)特點，充分考慮工程工期、設(shè)備配置及氣象水文因素，制定相應(yīng)的吊裝措施，確保吊裝作業(yè)安全、可靠、有序進行。圖４?２自升式安裝船分體安裝２海上風電機組整體安裝圖４?３所示Ｂｅａｔｒｉｃｅ安裝方式，包括整體組裝、整體移位、整體運輸和整體吊裝等過程。由于海上風電機組尺寸較大、較重，若采用陸地組裝和整體移位裝船的方式難度較大，應(yīng)進行精心設(shè)計與準備，選用的起吊、轉(zhuǎn)運設(shè)備應(yīng)能足夠滿足風電機組組裝和轉(zhuǎn)運要求，組裝和轉(zhuǎn)運過程中應(yīng)遵守操作規(guī)程，確保組裝和轉(zhuǎn)運裝船安全、有序進行。風電機組整體運輸過程中，由于重心較高，受風浪的影響較大。因此，在運輸過程中應(yīng)采取加固保護措施，防止風電機組由于受風浪影響而磕、碰受損。風電機組整體運輸至風電場區(qū)域經(jīng)檢查合格后，通過專用的安裝船舶吊裝設(shè)備緩慢移動就位，準確對接后固定連接法蘭上的連接螺栓，由于風電機組較重、重心較高，安裝過程受風、浪、海流影響大，因此，風電機組整體吊裝作業(yè)時，應(yīng)采取措施，確保風電機組塔架法蘭與基礎(chǔ)頂部法蘭對接準確，螺栓連接緊密，受力均勻，安裝精度在規(guī)定允許的范圍內(nèi)。風電機組安裝完成后，應(yīng)對安裝工作進行檢驗，以確保安裝作業(yè)可靠。圖４?３Ｂｅａｔｒｉｃｅ安裝方式３其他安裝方式包括渤海風電安裝方式（見圖４?４ａ）、駁船加履帶吊裝方式（見圖４?４ｂ）。圖４?４其他安裝方式三、海上風力發(fā)電工程安裝介紹１ＡｒｋｌｏｗＢａｎｋ海上風電場圖所示為跳爆竹號（ｕｍｐｉｎｇａｃｋ）安裝船由荷蘭ＭａｍｍｏｅｔＶａｎＯｏｒｄ聯(lián)合建造有條可以伸縮的支架起重達１２００ｔ，是一種新型纜索起重駁船，還可用于安裝基礎(chǔ)。圖４?５跳爆竹號安裝船運輸運輸、海上安裝塔柱、機艙與葉輪吊裝（見圖４?６）、葉輪翻轉(zhuǎn)等過程。該工程采用分體安裝方式，包括吊樁與起樁、打樁與垂直度控制、風電機組圖４?６機艙與葉輪吊裝２東海大橋海上風電場（１）風電機組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)風電機組基礎(chǔ)型式采用高樁混凝土承臺，每個機組設(shè)置一個基礎(chǔ)，共３４座基礎(chǔ)，特點為對軟土地基適應(yīng)性好，利于機組過渡段的安裝，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)整體性強，防撞性能好（見圖３?１２）。（２）風電機組基礎(chǔ)施工風電機組基礎(chǔ)施工工藝包括打樁、鋼套箱、安裝塔筒連接段（埋設(shè)件）、扎鋼筋、澆混凝土、養(yǎng)護、安裝平臺鋼結(jié)構(gòu)和防撞設(shè)施、防腐等，對于施工船、打樁設(shè)備、施工工藝要求很高，受天氣影響大?；A(chǔ)施工包括大直徑超長樁沉樁、承臺混凝土澆筑（見圖４?７），鋼管樁沉樁采用柴油錘。圖４?７風電機組基礎(chǔ)承臺（３）海纜施工海纜施工的主要施工設(shè)備為專用海纜鋪埋設(shè)施工船（見圖４?８）、水力機械埋設(shè)機（見圖４?９），其中，海纜的鋪埋同步完成，涉及路由掃海、海上鋪纜、海纜登陸、Ｊ形管道穿纜等，穿越海堤采用了水平定向非開挖技術(shù)。圖４?８海纜鋪埋設(shè)施工船 圖４?９水力機械埋設(shè)機（４）機組安裝如圖４?１０所示，采用陸上拼裝、海上整體運輸、海上整體吊裝方案，施工難點為海上超高、超限、大重件的吊裝，以及海洋環(huán)境下的安裝定位。圖４?１０機組安裝方案３我國渤海海上風電場渤海海上風電場是我國首個在渤海灣完成的海上風電場，一臺１５ＭＷ直驅(qū)型風電機組在陸上安裝完成，再經(jīng)過海上運輸１７０ｎｍ（３１４８４ｋｍ）。其安裝過程如圖４?１１所示，分為以下過程：ａ）塔架翻轉(zhuǎn)；ｂ）塔架安裝；ｃ）陸地組裝；ｄ）吊裝框架實驗ｅ）海上運輸；ｆ）海上吊裝。圖４?１１安裝過程４江蘇如東１５０ＭＷ潮間帶風電場工程８００ｔ全回轉(zhuǎn)海上風電安裝船用于世界首座潮間帶風電場江蘇如東１５０ＭＷ風電場一期示范工程的建設(shè)。江蘇如東潮間帶１５０ＭＷ風電場示范工程，單位造價約１５萬元／ｋＷ，正常年發(fā)電等效利用小時數(shù)為２７００ｈ左右，與同規(guī)模陸上風電相比節(jié)約用地４０多畝，多發(fā)電７２００ｋＷｈ；與上海東海大橋海上風電場項目相比節(jié)約投資９億元。該工程采用３ＭＷ風電機組，單管樁結(jié)構(gòu)，相對于以往采用的過渡樁結(jié)構(gòu)，相對減少造價５０００萬元（１００萬／基×５０基），工程建設(shè)周期與以前過渡樁結(jié)構(gòu)相比縮短了一半。該工程已成功實施，改變了以往落后的多樁基礎(chǔ)施工方式，單樁打樁的平均