2020海上风电机组安装技术

海上风电机组安装技术目录TOC\o"1-2"\h\u16784一、海上风电机组吊装船 324237１海上风电机组吊装形式 314894２海上风电机组安装船应用案例 329780二、海上风电机组安装方式 428757１海上风电机组分体安装 42982２海上风电机组整体安装 58101３其他安装方式 613822三、海上风力发电工程安装介绍 612129１ＡｒｋｌｏｗＢａｎｋ海上风电场 613216２东海大桥海上风电场 79374３渤海海上风电场 811172４江苏如东１５０ＭＷ潮间带风电场工程 9一、海上风电机组吊装船１海上风电机组吊装形式海上风电机组的吊装形式有以下４种：１）自升式安装船分体安装，分为塔架安装、浇筑自找平砂浆、机舱安装、叶轮组装和叶轮安装等过程；２）整体吊装，例如我国东海大桥海上风电场就采用这种形式；３）机组整体移位和运输，例如我国渤海风电场就采用这种形式；４）驳船加履带吊装。２海上风电机组安装船应用案例１）年两艘经过改装的货运船用于安装丹麦Ｈｏｒｎｓｅｖ海上风电场的风电机组；２）年制造了一艘更大的船（海洋安装号），并投入海上风电场的风电机组安装；３）我国山海关造船厂建造的五月花“决意”号（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）为世界首艘海上风电机组吊装船，有６条可以伸缩的支架，作业水深超过３５ｍ，还可用于安装风电机组的基础，无需其他船只协助，一次可以装载１０台风电机组到达指定地点，服务工程包括英国ＮｏｒｔｈＨｏｙｌｅ、Ｂａｒｒｏｗ海上风电场；４）ＭａｍｍｏｅｔＶａｎｏｒｄ联合建造的跳爆竹号（ｕｍｐｉｎｇａｃｋ），有条可以伸缩的支架，起重达１２００ｔ，是一种新型缆索起重驳船，还可用于安装风电机组的基础，服务工程为ＡｒｋｌｏｗＢａｎｋ海上风电场；７５ｍ ５）荷兰ＨＬＶ⁃Ｓｖａｎｅｎ号，为双体船，起重重量达到７５ｍ ，可安装的风电机组转子直径为１３０～４０ｍ、机组额定功率为６～７ＭＷ，可运输直径为２２ｍ的混凝土沉降基础，服务工程为荷兰ＮＳＷ（１０８ＭＷ）海上风电场；６）我国“三航风范”号起重船投入上海东海大桥海上风电场建设，该船船体总长为９６ｍ、型宽为４０５ｍ、型深为７８ｍ，设计吃水为４３ｍ，最大起吊高度为１２０ｍ，居亚洲之首，用于风电机组海上整机安装；７）我国江苏某企业研发“８００ｔ全回转海上风电安装船”（见图４⁃１），该安装船主要为我国东部沿海潮间带风电场示范工程建设服务，为非自航、浅吃水、可坐底、全回转起重船，是集起重、吊装、打桩、安装与大直径单管桩纠偏功能于一体的多功能大型船舶，可实现纵横倾角小于３０°、２０ｍ／ｓ风速下５ＭＷ风电机组的整体或分体式安装作业。其主要特点如下：①船体具有坐底功能，船体最小吃水为２ｍ，退潮船底可直接坐于泥滩上施工作业；②配备了国内首创的长臂架８００ｔ电驱动全回转起重机，其最大起吊高度为１０８ｍ，具有起吊速度快、吊装精度高、可靠性高、易维护等优点；③在国内首次配备了８００ｋＪ打击能量的大直径液压冲击锤，具有４５～６２ｍ大直径单桩打桩功能，配备纠偏与扶正系统，可实现Ｘ、Ｙ方向±１ｍ范围的纠偏，确保打桩垂直度在２７５‰；④不仅具有适合潮间带吊重、安装及打桩作业功能，也具有在近海作业的一般浮吊船所具有的全部功能；同时，也是一艘水陆两栖多功能作业船舶，还可用于一般的海洋工程作业。图４⁃１８００ｔ全回转海上风电安装船随着海上风电进一步规模化开发，对风电安装船的需求量将剧增。据英国可再生能源咨询机构估计，到２０２０年，仅英国就有６０００台海上风电机组需要安装，需要３０艘风电机组安装船。现有的风电机组安装船根本不能满足今后海上风电机组安装的需求，表明风电机组安装船的市场仍然具有很大的需求空间。二、海上风电机组安装方式１海上风电机组分体安装图４⁃２所示为自升式安装船分体安装，包括塔架、机舱和叶轮安装，分体安装过程比较复杂，应根据安装程序，合理安排设备运输及安装施工顺序，并针对塔架、机舱、叶轮结构特点，充分考虑工程工期、设备配置及气象水文因素，制定相应的吊装措施，确保吊装作业安全、可靠、有序进行。图４⁃２自升式安装船分体安装２海上风电机组整体安装图４⁃３所示Ｂｅａｔｒｉｃｅ安装方式，包括整体组装、整体移位、整体运输和整体吊装等过程。由于海上风电机组尺寸较大、较重，若采用陆地组装和整体移位装船的方式难度较大，应进行精心设计与准备，选用的起吊、转运设备应能足够满足风电机组组装和转运要求，组装和转运过程中应遵守操作规程，确保组装和转运装船安全、有序进行。风电机组整体运输过程中，由于重心较高，受风浪的影响较大。因此，在运输过程中应采取加固保护措施，防止风电机组由于受风浪影响而磕、碰受损。风电机组整体运输至风电场区域经检查合格后，通过专用的安装船舶吊装设备缓慢移动就位，准确对接后固定连接法兰上的连接螺栓，由于风电机组较重、重心较高，安装过程受风、浪、海流影响大，因此，风电机组整体吊装作业时，应采取措施，确保风电机组塔架法兰与基础顶部法兰对接准确，螺栓连接紧密，受力均匀，安装精度在规定允许的范围内。风电机组安装完成后，应对安装工作进行检验，以确保安装作业可靠。图４⁃３Ｂｅａｔｒｉｃｅ安装方式３其他安装方式包括渤海风电安装方式（见图４⁃４ａ）、驳船加履带吊装方式（见图４⁃４ｂ）。图４⁃４其他安装方式三、海上风力发电工程安装介绍１ＡｒｋｌｏｗＢａｎｋ海上风电场图所示为跳爆竹号（ｕｍｐｉｎｇａｃｋ）安装船由荷兰ＭａｍｍｏｅｔＶａｎＯｏｒｄ联合建造有条可以伸缩的支架起重达１２００ｔ，是一种新型缆索起重驳船，还可用于安装基础。图４⁃５跳爆竹号安装船运输运输、海上安装塔柱、机舱与叶轮吊装（见图４⁃６）、叶轮翻转等过程。该工程采用分体安装方式，包括吊桩与起桩、打桩与垂直度控制、风电机组图４⁃６机舱与叶轮吊装２东海大桥海上风电场（１）风电机组基础结构风电机组基础型式采用高桩混凝土承台，每个机组设置一个基础，共３４座基础，特点为对软土地基适应性好，利于机组过渡段的安装，基础结构整体性强，防撞性能好（见图３⁃１２）。（２）风电机组基础施工风电机组基础施工工艺包括打桩、钢套箱、安装塔筒连接段（埋设件）、扎钢筋、浇混凝土、养护、安装平台钢结构和防撞设施、防腐等，对于施工船、打桩设备、施工工艺要求很高，受天气影响大。基础施工包括大直径超长桩沉桩、承台混凝土浇筑（见图４⁃７），钢管桩沉桩采用柴油锤。图４⁃７风电机组基础承台（３）海缆施工海缆施工的主要施工设备为专用海缆铺埋设施工船（见图４⁃８）、水力机械埋设机（见图４⁃９），其中，海缆的铺埋同步完成，涉及路由扫海、海上铺缆、海缆登陆、Ｊ形管道穿缆等，穿越海堤采用了水平定向非开挖技术。图４⁃８海缆铺埋设施工船 图４⁃９水力机械埋设机（４）机组安装如图４⁃１０所示，采用陆上拼装、海上整体运输、海上整体吊装方案，施工难点为海上超高、超限、大重件的吊装，以及海洋环境下的安装定位。图４⁃１０机组安装方案３我国渤海海上风电场渤海海上风电场是我国首个在渤海湾完成的海上风电场，一台１５ＭＷ直驱型风电机组在陆上安装完成，再经过海上运输１７０ｎｍ（３１４８４ｋｍ）。其安装过程如图４⁃１１所示，分为以下过程：ａ）塔架翻转；ｂ）塔架安装；ｃ）陆地组装；ｄ）吊装框架实验ｅ）海上运输；ｆ）海上吊装。图４⁃１１安装过程４江苏如东１５０ＭＷ潮间带风电场工程８００ｔ全回转海上风电安装船用于世界首座潮间带风电场江苏如东１５０ＭＷ风电场一期示范工程的建设。江苏如东潮间带１５０ＭＷ风电场示范工程，单位造价约１５万元／ｋＷ，正常年发电等效利用小时数为２７００ｈ左右，与同规模陆上风电相比节约用地４０多亩，多发电７２００ｋＷｈ；与上海东海大桥海上风电场项目相比节约投资９亿元。该工程采用３ＭＷ风电机组，单管桩结构，相对于以往采用的过渡桩结构，相对减少造价５０００万元（１００万／基×５０基），工程建设周期与以前过渡桩结构相比缩短了一半。该工程已成功实施，改变了以往落后的多桩基础施工方式，单桩打桩的平均