技術(shù)及運(yùn)輸安裝為海上風(fēng)電雙翼

　　近日，海上風(fēng)電的發(fā)展再次獲得國(guó)家能源局的鼓勵(lì)和支持。8月底，國(guó)家能源局公布的《全國(guó)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)建設(shè)方案(2014-2016)》涉及到44個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目，共計(jì)1022.77萬(wàn)千瓦。其中包括已核準(zhǔn)項(xiàng)目9個(gè)，容量175萬(wàn)千瓦，正在開(kāi)展前期工作的項(xiàng)目35個(gè)，容量853萬(wàn)千瓦。

　　該方案無(wú)疑會(huì)成為我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展過(guò)程中的重要推進(jìn)劑。然而，要將風(fēng)電機(jī)組安裝到海上，國(guó)內(nèi)風(fēng)電行業(yè)，無(wú)論是整機(jī)商的設(shè)計(jì)技術(shù)還是海上風(fēng)電運(yùn)輸安裝方面都需要不斷加強(qiáng)。因?yàn)榧夹g(shù)及運(yùn)輸安裝就如海上風(fēng)電雙翼，是行業(yè)騰飛的必要條件，但如有一方面羽翼未豐，就難高飛甚至?xí)袎嬄滹L(fēng)險(xiǎn)。

　　過(guò)去幾年，我國(guó)海上風(fēng)電的發(fā)展速度比較緩慢，究其原因，除了政策、部門(mén)利益協(xié)調(diào)等因素外，海上風(fēng)電項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的積累不足也不容忽視。雖然海上風(fēng)電同陸上風(fēng)電“本為同根生”，但海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)不能簡(jiǎn)單照搬陸上風(fēng)電的經(jīng)驗(yàn)。要將風(fēng)輪高度超過(guò)幾十層高的海上風(fēng)機(jī)安裝在海洋基礎(chǔ)上，需要綜合考慮氣候、水文、海床條件等因素，在確保風(fēng)電機(jī)組高可靠性和防止惡劣腐蝕的前提下，根據(jù)海上風(fēng)電項(xiàng)目的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，這些都是對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的難點(diǎn)。

　　另外，由于海上風(fēng)電項(xiàng)目可達(dá)性較差，海上風(fēng)電機(jī)組的可靠性成為運(yùn)行維護(hù)的關(guān)鍵問(wèn)題，機(jī)組的高可靠性將極大降低海上風(fēng)機(jī)的運(yùn)維成本，降低風(fēng)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組而言，風(fēng)機(jī)所處水域的風(fēng)、浪、流等外界條件變化頻繁，而風(fēng)機(jī)作為一個(gè)多體柔性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，其傳動(dòng)鏈對(duì)于外載、振動(dòng)等因素相對(duì)敏感，外界條件的頻繁變化也會(huì)給發(fā)電機(jī)、軸承等關(guān)鍵零部件造成沖擊，這就需要高可靠性的風(fēng)電機(jī)組及零部件為風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行提供保障，當(dāng)然電氣部件的冗余性設(shè)計(jì)也是提高海上機(jī)組可靠性的關(guān)鍵因素。

　　海上風(fēng)電機(jī)組載荷設(shè)計(jì)是海上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的一環(huán)。風(fēng)機(jī)載荷是風(fēng)機(jī)外部條件和機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)共同作用下形成的。與陸地風(fēng)機(jī)載荷相比，海上風(fēng)機(jī)增加了流體動(dòng)力載荷、海冰載荷和船舶沖擊載荷。特別是流體動(dòng)力載荷包括了波浪、潮流、浪涌等對(duì)風(fēng)機(jī)的作用，并且需要考慮浪載與風(fēng)載的耦合作用。由于風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)是一個(gè)多體動(dòng)力學(xué)柔性系統(tǒng)，需要將機(jī)組各部件的特性在風(fēng)機(jī)的振動(dòng)響應(yīng)中體現(xiàn)出來(lái)，因此準(zhǔn)確建立基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型非常關(guān)鍵。

　　海上風(fēng)電機(jī)組處在高濕、空氣鹽分大的特殊環(huán)境，機(jī)組部件如變壓器、發(fā)電機(jī)及機(jī)械部件容易受到腐蝕，導(dǎo)致機(jī)組故障。海上風(fēng)電機(jī)組防腐可通過(guò)兩方面實(shí)現(xiàn)，一是過(guò)濾含鹽空氣，降低機(jī)組內(nèi)部空氣含鹽量;二是控制機(jī)組內(nèi)空氣相對(duì)濕度，保持空氣干燥。目前，更多的通過(guò)微正壓方案進(jìn)行防腐，通過(guò)向機(jī)組內(nèi)注入過(guò)濾鹽分和除濕后的外界空氣，保證內(nèi)部空氣壓力高于外部空氣，阻止含鹽空氣進(jìn)入機(jī)組內(nèi)部。

　　同時(shí)，海上風(fēng)電機(jī)組的吊裝和運(yùn)輸也有其特殊性，尤其是海上風(fēng)電機(jī)組的吊裝。據(jù)了解，目前海上風(fēng)電機(jī)組的吊裝主要分為分體式吊裝和整體式吊裝兩種類(lèi)型。其中，分體式吊裝的作業(yè)船舶大多是海洋平臺(tái)式，吊裝作業(yè)時(shí)頂升支腿支撐于海床，將船體頂離波浪作用范圍，船身可免受波浪的影響，變海上作業(yè)為陸上作業(yè)。采用這種方法，對(duì)海床地質(zhì)承載力有一定的要求;整體式吊裝是先將風(fēng)機(jī)在陸域碼頭邊拼裝成整機(jī)，采用專(zhuān)用起重船將風(fēng)機(jī)整機(jī)吊起，運(yùn)送至海上風(fēng)電場(chǎng)安裝位置直接安裝，東海大橋一期海上風(fēng)電項(xiàng)目就是采用的這種吊裝方法。

　　由于整體安裝在我國(guó)具有成型的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，在陸上裝配完成進(jìn)行整體安裝效率更高，可以縮短海上風(fēng)電安裝時(shí)間，在我國(guó)近海海域采用此種方案也更具有現(xiàn)實(shí)意義。