海上风电场开发是一个复杂的系统工程,在海上进行机组吊装,不仅技术要求高,同时还受气候、天气、波浪等因素的制约,海上施工方案的设计和作业中任何的失误都可能造成工期的延误。此外,随着陆上风电平价时代的到来,海上风电也面临降本的压力,因此,选择能够减少海上作业时间、缩短工期的吊装方法对于海上风电场建设至关重要。
作者:李红峰 沈星星 张竹 王九华 程伟
单位:新疆金风科技股份有限公司
传统大兆瓦机组叶轮的三叶式吊装,主要存在两个问题:(1)叶轮自身拼装问题。随着机组的大型化、单机容量的提升,机组风轮直径也越来越大,从2.5MW、3MW的109m、121m,再到6MW 的154m、171m、184m 及以上,若采用传统的吊装方法,市场上很难找到甲板空间能够满足大兆瓦机组叶轮拼装要求的安装船舶。(2)作业时间窗口问题。叶轮的平均吊装时间为8 个小时,大兆瓦机组叶轮的三叶式吊装,对风速的要求较高,在高于8m/s 平均风速条件下,难以进行吊装。而在广东、福建海域很难有平均风速低于8m/s 且连续时间为8 小时的作业时间窗口,这在很大程度上影响整个机组的吊装进度,带来的是风电场建设竣工时间的延迟和吊装成本的增加。
因此,开发新型海上风电机组吊装技术成为海上风电技术发展的迫切需求。本文主要分析水平单叶式吊装技术的优势,介绍水平单叶式技术方案和相关技术设备,并简要分享其应用情况。
水平单叶式吊装的优势
水平单叶式吊装技术是一项综合考虑海上环境、装备条件、机组特点、风电场开发成本及施工安全性等各方面因素的先进吊装技术。使用该吊装技术可以打破以往8 ~ 10m/s 海上机组吊装作业条件的限制,配合先进的揽风设备,可使海上尤其是高风速海域风电场的建设窗口期至少延长15%,实现16 ~ 18m/s 阵风条件下机组的稳定吊装,极大幅度提升项目施工效率,也可提前实现风电场并网发电,获取可观的发电收益。同时,水平单叶式吊装技术把直径达154m 甚至184m 的超大风轮化整为零,通过单支叶片的依次吊装可使对施工船舶甲板的需求面积至少降低40%,降低超大叶轮对吊车运动幅度的需求,降低叶轮在翻身及回转过程中的碰撞风险,为海上风电场安全施工提供有力保障。
水平单叶式吊装采用单叶式吊具从船舶甲板上将叶片夹持到空中并与变桨轴承对接,实现叶片的吊装。该方式对吊装船舶的甲板空间要求较小,只要满足单支叶片的存储即可。