在海上无论是风机还是基础的安装都需要有相应能力的运输工具将其运送到风电场址,并配备适合各种安装方法的起重设备和定位设备。
海上风机安装基本都是由自升式起重平台和浮式起重船两类 船舶完成的,船舶可以具备自航能力也可以是非自航。单独或联合采用何种方式安装取决于水深、起重能力和船舶的可用性。其中联合安装比较典型的方式是由平甲板驳船装载风机部件或者单基桩拖到现场,再由自升式平台或起重船从平板驳船上吊起部件完成安装或打桩。早期的安装船都是借用或由其他海洋工程船舶改造的,但随着风机的大型化,小型船舶无法满足起重高度和起重能力的要求。近年来欧洲多家海洋工程公司相继建造和改造了多条专门用于海上风机安装的工程船舶。安装船舶的大型化也是一个趋势,专门的风车安装船一次最多可以装载10 台风机。以下按照船型和适用的工作海域将海上风车安装船舶作分类比较。
起重船通常具备自航能力,船上配备起重机,可以运输和安装风车和基础。起重船除在过浅区域需考虑吃水外其余区域不受水深限制,且多为自航,在不同风机位置间的转移速度快,操纵性好,使用费率很低,船源充足,不存在船期安排问题。但起重船极其依赖天气和波浪条件,对控制工期非常不利,现已较少使用。但在深海(大于35m) 条件下由于无法使用自升式平台/ 船舶进行安装,故仍须使用起重船。与近海小型起重船相比,双体船船型具有稳性好、运载量大、承受风浪能力强的优点,目前也开始应用在海上风机安装中,如图4 中运载整体风机的就是Beat rice 风电场使用的Rambiz 号双体驳船。在荷兰Egmond aan Zee 风电场的建设中,主要由应用于海上桥梁架设的双体起重船Svanen 完成了单基桩的打桩工作。该船尺度为102. 75m ×71. 8m ×6m ,起重高度高于甲板76m ,起重能力8 700t 。
自升式平台配备了起重吊机和4～8 个桩腿,在到达现场之后桩腿插入海底支撑并固定驳船,通过液压升降装置可以调整驳船完全或部分露出水面,形成不受波浪影响的稳定平台。在平台上起重吊机完成对风机的吊装。驳船的面积决定一次性可以运输的设备的数量,自升平台没有自航设备,甲板宽大而开阔、易于装载风机。对于单桩式基础的安装,只需在平台上配备打桩机即可。由于不具备自航能力,自升平台需由拖船拖行,导致其在现场不同风机点之间转场时间较长,操纵不便,且需要平静海况。自升式起重平台是目前海上风电安装的主力。A2SEA 公司的Sea J ack 号 则是一艘专门为海上风机安装而建造的自升式起重平台。船舶尺度为91. 2m ×33m ×7m ,有4 个桩腿分别位于四角,全回转起重机位于中央靠近右舷处,工作水深3. 8～25m ,最大的起重能力在18m 半径时为1 300t ,在32m 半径时为500t 。
海上风机的起重设备主要是起重机,起重能力和起重高度决定可以吊装风机的量级。通常布置在船中,也可以布置在船艉或船舶侧舷。另外新安装方法的提出,也需要相应的各种新型起重设备,例如升降机等。海上风机的打桩设备主要有蒸汽打桩锤和液压打桩锤两类,根据需要安装在安装船。
