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风电百科 | 一文带你了解【风电运维船】

日期:2023-03-16    来源:亚洲油气决策者俱乐部

国际风力发电网

2023
03/16
10:54
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关键词: 海上风电 风电运维船 风力发电机组运维

运维船是海上风电场施工、运行和维护的重要交通运维工具,目前国内的运维船大多以改装租借的渔船与交通船为主,安全性、速度、装卸载能力等相对于专业运维专业运维船来说都较差。根据DNV的测算,每台海上风电机组平均每年有高达40次停机故障,整体故障率约3%,大约每30台海上风机就需要1艘专业的的运维船。相对于海上风电突飞猛进的开发建设,专业运维船的需求也随之增加。

海上风电运维船是用于海上风力发电机组运行维护的专用船舶。该船舶在波浪中应具有良好的运动性能,在航行中具有很好的舒适性,能够低速精准地靠泊到风力发电机组的基础,防止对基础造成较大冲击,并能够与基础持续接触,能够安全便利地将人员和设备运送到风力发电机组;船舶甲板区应具有存放工具、备品备件等物资的集装箱或风力发电机组运维专用设备的区域,并可以进行脱卸;船舶还应具有运维人员短期住宿生活的条件和优良、舒适的夜泊功能。

海上风电运维船的主要用途:为海上风场风电机组运行维护提供便利条件,最大程度缩短及降低运维时间及成本。运输及储藏电器模块及油品,维修工具、日常供给物品等;运输工程师、技术人员和项目组工作人员,及考察团人员等;为工作人员提供食宿休息、伤员紧急救助;风场火灾紧急救助等。

目前国内海上风电运维船以专业双体运维最为适用,特点是安全性,适用性,经济性,具有良好的稳性以保证维护人员安全登上风机。双体船具有甲板面积大,布置宽敞,稳性好,吃水浅,具有较高航速,能承受较大的风浪能力,保障海上作业时人员的安全,同时双体船具有良好的操控性,使用可靠,维修方便等特点,这样的船体形式,无能在船舶静止或者海上航行状态,都可确保较小的移动幅度,今年来大都用于安全要求高,航速要求快的高速客船上。

海上风电运维船发展趋势

根据国内海上风电的发展现状,风电运维船主要分为六类:

普通运维船

泛指用于海上风电工程或运维的交通艇,典型特征为航速较低,普通舵桨推进,耐波性差,靠泊能力差,装载能力差,安全性差。

专业双体运维船

指用于海上风电工程或运维的专业船舶,典型特征为双体:稳性好,航速中等,大约13-15节;靠泊能力强,有效波高1.5米至2米;甲板面积大,可搭载各种专业运维设备及物资,可拓展性强;船体钢或钢铝混合,优点建造成本低,运营成本低;可居住10个运维人员,适合离岸距离10-20海里内的近海风电场。

高速专业双体运维船

用于离岸20海里以上的海上风电场运维专业船舶,此种船舶典型特征为航速较高(25节以上);喷水推进或螺旋桨推进,船体为小水线面机构,耐波性好(能在8节风3米海浪中正常航行),靠泊能力强,抗风浪强,船体为全铝构造,可做日常运维船,也可做居住船的交通船及应急救生船;缺点是建造与运营成本略高。

运维母船

用于远海海上风电运维,供人员住宿,存放备件的较大型船舶,典型特征为可提供40人以上的住宿,具备一个月以上自持力,靠泊能力优异(有效波高2.5米以上),具备DP定位及补偿悬梯传送人员功能,安全性高。缺点是建造与运营成本很高,国外海上风电也应用不多,目前国内海上风电不适用。

居住船

居住船是国内海上风电场的现状衍生出的适合离岸20-50海里的海上风电场,双体船机构,稳性好,安全性高,作业面积大,居住空间大;可居住50人,船舶功能齐全,有单人,双人居住间,独立卫生间,厨房,餐厅,健身房,影视厅,棋牌娱乐室,洗衣间,冷冻仓库,大小会议室,办公室,配件仓库,设备工具间;后甲板作业区备有中型吊机,可安放3条水路两用船或3辆水陆两用车;备有应急救生快艇,勘探设备,潜水设备(船舶可四锚定位);前作业甲板可放置多个风机运维集装箱设备,测试备用发电机组。船舶优点:功能性强,移动方便,运维成本低(减少多条运维船舶每日往返的燃油成本),海上持续能力20天,续航能力500海里。

自升式运维船

主要用于海上风电运维的大部件更换(齿轮箱、,叶片,发电机等)的船舶,典型特征为具备一定的起重能力,拥有自升式平台,能适应水深40米左右的大多数海域作业;适合离岸距离远,水深40米左右的海上风电场;优点是作业范围广,海上居住舒适性强,安全性高;缺点是:建造与运营成本高。

市场现状和展望

风电运维船是海上风电运维的主要装备。国外海上风电运维过程中,专业运维船作为最重要的可达性装备被普遍应用到各海上风电场,由单体船、双体船以及三体船等船型组成。

国内海上风电刚刚起步,国内运维船处于起步阶段,目前普遍使用的是普通运维船,主要由交通艇和渔船发展而来,近年以来逐渐出现简易功能的双体船。现有的运维船基本可以达到每年200天的出行天数,然而随着离岸距离加大,以及天气更加恶劣的南方区域海上风电的开发,出行天数将会降低。风电运维船专业化必将是未来的趋势。

根据发改委能源研究所的数据,结合BTM海上运维成本构成来推算,海上风电的运维成本占总成本的20%左右,运维船舶相关的费用又占了运维成本的20%左右。从现阶段的实际情况来看,国内在运维船上的投入是不足的,应进一步加大。然而这一情况正在变化,由于前期使用交通艇无法满足风电场需求,现已经开始建造更好的运维船,不过目前建造的运维船仍难以满足风电场的需求,而后会建造更好的专业运维船,这是一个循序渐进的过程。

到2020年,按开工建设规模1000万千瓦,累计并网容量500万千瓦,平均单机功率按5MW计算,我国开工建设约有2000台海上风力发电机组,累计并网约有1000台海上风力发电机组。按照每30台机组需要一艘专业运维船,再加上海上风电场开发区域不同和海上风电运维主体不同等因素,海上风电专业运维船的需求会近百艘。海上风电专业运维船也将是一个不可小觑的市场。

海上风电市场在我国是新兴市场,真正成规模开发是从2015年开始的。随之而来的海上风电运维市场也是欣欣向荣。然而海上风电运维有着一些特点和难点,主要包括:受台风、气流和闪电等恶劣海洋环境影响,机组容易出现故障;受风浪影响,运维人员难以到达机组,故障待修时间长,发电损失大;缺乏专业装备,运维效率低,安全风险大;海上维修困难,尤其是大部件更换;智能化低,预防维护少;缺乏运维管理经验;海洋气象监测不精确。

由于一切都在起步阶段,海上运维的现状不尽如人意,在我国某离岸较近的海上风电场,机组可利用率远低于陆上风电场的可利用率,随着在建和未来海上风电场离岸距离的增加,如果采用现有运维模式,采用现有运维船,将导致机组可利用率难以达标,严重影响发电收益。

欧洲的海上风电已经大规模开展,提高海上风电运维能力成为降低停机损失、提高发电量的重要保障措施。风电运维港口和运维船构成了海上风电运维的主要设施和装备。

海上风电运维船作为海上风电运维重要的装备,对我国海上风电的发展具有一定的影响。运维船的合理配备与智能调度是海上风电智能运维的必备条件,高效合理的船队配置和调度技术是降低海上运维成本,提高发电量的关键措施之一。在发展海上风电运维船的过程中,我们应该借鉴国外成熟的经验,同时,还应该根据我国的实际情况来发展适用于特定环境、特定工作模式的海上风电运维船。

海上风电运维的目标是在全寿命周期内,降低运维成本,降低发电损失,提高风电机组的发电量,从而提高客户收益。海上风电运维与陆上风电运维最大的区别在于可达性差,造成运维难度的加大和运维成本的提升。在安全为前提的条件下降低运维成本,为了解决海上风电运维的交通难题,我们需要创新海上风电运维模式,围绕服务调度展开相关工作,从而形成全面的海上风电运维整体解决方案。

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