孙国光：对建造技术、施工装备、海况检测进行重点把控

2023年5月8日，海上风电船舶前沿技术研讨会在广东省汕头市举行。大会由中国可再生能源学会风能专业委员会（CWEA）主办，汕头市风能协会承办，中铁大桥局集团有限公司、大金重工股份有限公司协办，并得到中交第三航务工程局有限公司与3M的大力支持。汕头拥有优异的风能禀赋、丰富的场址资源、良好的区位优势，正通过加强产业协同，打造汕头国际风电创新港。其中，不仅包括全球首个在一个产业园区内聚集从风电整机与关键零部件，到检验检测实验室和大型科研装置等完整产业链的“四个一体化”的风电产业集群，也在建设面向全球的海上风电装备及服务出口、运维、施工建设基地的风电母港和海工装备制造产业园，打造国字号工程施工企业和船队。此次会议在汕头举行，引起了全球风电行业的广泛关注。来自中国、挪威、荷兰等国家政府部门代表，以及国内外海上风电开发企业、海上风电工程技术科研机构、海上风电施工与运维龙头企业、船舶设计与建造企业的嘉宾参加了此次会议。

中铁大桥局新能源工程指挥部总工程师、教授级高工孙国光在题为“海上风电场施工技术及安全探讨”的演讲中表示，海上风电施工有着多种特点，要在智能建造、安全监控、施工船的安全管理，以及防台的安全管理上做文章。

中铁大桥局新能源工程指挥部总工程师、教授级高工孙国光

以下为孙国光演讲的主要内容：

海上风电是我国“十四五”规划乃至2035年远景目标的重点产业，同时也是实现双碳目标以及产业升级的重要手段，尤其在2021年的“抢装潮”之后，中国的海上风电逐步向深远海、大容量和基地化的方向发展。面临的挑战和问题这给我们带来了一些问题和挑战。

因为离岸距离越来越远，自然环境更加恶劣，施工环境更加恶劣；基础以及风电机组容量更加大型化；合适的施工装备比较紧缺，即便是2021年以来打造了很多装备，但是这些装备集中在今年以及明年投产使用；价格成本给各方施工带来很大的压力。

针对当前海上风电场面临的挑战和问题，可从以下四个方面考虑：

1，加强产业融合。产业和产业之间可以相互借鉴，比如桥梁和风电之间，风电和石油之间有一些技术是相通的，可以发挥产业链集团的优势。

2，从智能化建造上进行创新。对基地规划进行思考，在设计一体化上、管理产业化上以及施工智能化运维的智慧化上进行总体的把控。

3，打造可靠的、适应相应海域的施工装备。比如技术施工船舶，还有适用于深远海的风电安装船舶。

4，持续不断创新。海上风电项目离岸越来越远，越来越深，光靠打造船舶不能一劳永逸，还要持续创新，通过基础结构形式的创新，施工工艺的创新，材料的创新，从整体上解决问题。

深远海施工技术

对于未来的深远海施工技术推广应用，有一些观点值得思考。在基础的结构形式上，2021年“抢装潮”之后，大部分招标项目都是单桩基础，因为它的建设成本和施工周期相对可控，招标建设的单桩技术已经发挥到了极致，但是随着水深来到40米以上，单机容量来到10兆瓦以上，单桩受到限制，未来深远海的基础还是以导管架基础主为。

针对嵌岩如何解决，原先大多是大型单桩或者是高桩承台，但是经过实践之后，这两种基础实际上在施工过程中不是特别可控，尤其在工期上，所以嵌岩式导管架基础是未来应用的一个趋势。

针对大容量风电机组的安装，主要通过打造新一代安装平台，加大吊高，加长支腿来解决，施工上考虑标准化的施工，信息化、数字化以及智能化的建造。实际上，四桩导管架基础型式相对比较成熟，下面是四根钢桩，上面是一个导管架基础，中间通过灌浆段连接成整体，受力相对比较合理，也比较稳固。

施工方式上，现在经过几个风电场的大规模建设，施工工艺比较成熟，通过导向架的定位进行翻桩、插桩，最后进行吊打，然后安装导管架进行灌浆连接。在福建、广州地区，经常会有一些嵌岩基础施工，原来是应用高桩承台多一些，但通过广东粤电阳江项目推广应用了嵌岩导管架基础，效果显著，质量上得到保证，尤其在工期上更为可控。它的基础型式跟四桩导管架一样，只是增加了嵌岩桩的施工。整个施工流程比四桩导管架多了一个插拔钢护筒过程，有两种形式，一个是直接芯柱嵌岩；另一个是在工厂内进行整体的预制钢桩，现场进行植桩，更为可控，节省了现场混凝土的施工工序，对施工质量、施工工期都有保障。

这种方法在粤电阳江项目上应用后，我们认为，嵌岩导管架在应对嵌岩基础施工中，值得推广应用。

还有一种基础型式，是吸力式导管架基础。2021年以来，这种基础经过几个风电场的应用，显现出一定的优势。因为基础的钢结构制造都是在钢结构厂进行加工完成，现场只需起重船吊装，通过吸力下沉全部到位。根据设计院的不同设计理念、长径比的不同分为两种形式，一种叫窄深型，另一种叫宽浅型，实际上都是通过这种钢桩或者钢筒的形式沉到海床，形成一个密闭空间。

当时三峡长乐外海项目，15套吸力式导管架的钢结构加工都在钢结构厂完成，通过大型的运输船运到现场，15套一共只运输了3次，集中加工，集中现场安装，施工效率很高。考虑到现在吸力式导管架已经做到100米，未来适用于70米水深可能会做到120米，这对吊船的吊高要求会更高。我们正在研究分体制造和分体安装，现在这个技术还在研究过程中，如果可行的话，可适应的吊装船会更多。

大型装备的必要性

2021年“抢装潮”之前，安装的风电机组基本上在7兆瓦以内，抢装潮期间批量化安装了10兆瓦的风电机组，现在基本上都在10兆瓦以上，开始批量化安装13兆瓦的产品。5月份，我们会安装第一台16兆瓦的风电机组。

随着风电机组容量不断加大，轮毂中心也上升至150米，这对三种基础类型的安装工艺和安装船舶要求会越来越高。2021年以来建造的新一代风电安装船超过30艘，将集中在今年年底或者明年年初下水施工。

中铁大桥局也打造了一艘安装船。从参数上来看，腿长有131米，适用于70米水深安装25MW风电机组，在未来的风电机组安装过程中会起到非常重要的作用。

于此同时，相关信息显示，如果水深70米，覆盖层厚度到40米，那么130米腿长的风电安装船也不能满足要求，不可能再加长腿长，而再造一批腿长150米的风电安装船，这样的话又是一种资源浪费。

一种创新思路是，使用一种半潜驳来整体安装风电机组，把构件整体运到现场，然后在船上拼成整体进行安装。国外有一艘“塞班号”，吊装能力很大，利用吊装船的吊高和小水线面的作业优势进行现场的浮态安装，这种方式也有可能在深远海得到应用。

中铁大桥局的技术团队结合桥梁主塔爬模的一些技术，思考利用爬升和活动支架的技术，如果这种安装方式得到解决，风电机组的轮毂加机舱可以在平台面进行安装，然后整体爬升，对吊船的吊高要求大大降低。

针对未来海上风电需要的施工装备，实际上海上风电施工船的需求量很大，主要是基础施工船舶和风电安装船比较重要，后期也需要运维船以及一些辅助船。

目前有几种类型的基础施工船舶，其中一种是小水线面的半潜平台船。这种船有两台吊机，对四桩的管架施工优势比较大，而且受海浪的影响非常小，未来应对深远海施工比较有利。

第二种是以三峡的“乌东德号”为代表的3000吨到5000吨的基础施工船舶，全长在180米左右。这种施工船型可能会在未来基础施工过程中得到广泛的应用。

第三种是固定臂架式吊装船。这种固定臂的吊船的一大优势是起重的损失非常小，基本与设定的数值一致。

综上所述，海上风电施工有着多种特点，管理上需要注意的地方也很多。主要是施工作业环境特别恶劣，大型吊装特别多，施工风险特别大，施工船的选择要配套，要通过选择合理的施工窗口期进行施工，协调的难度比较大。针对这些特点，要在智能建造、安全监控、施工船的安全管理，以及防台的安全管理上做文章，结合智能吊装、风浪流监测以及进度管理和物资管理打造智能建造的平台。