隨著傳統(tǒng)海上風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)展空間日漸局促，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正在進(jìn)入新的領(lǐng)域，離岸更遠(yuǎn)、環(huán)境更為嚴(yán)苛，海底條件也更加惡劣。為此，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集眾家之長(zhǎng)，啟動(dòng)了一項(xiàng)聯(lián)合行業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目（JIP），以謀求在保證安全性的同時(shí)擴(kuò)展新的作業(yè)理念和更加優(yōu)化的運(yùn)營(yíng)局限。
對(duì)可再生能源日益增長(zhǎng)的需求正不斷推動(dòng)海上風(fēng)電行業(yè)的擴(kuò)張，為第一輪裝機(jī)浪潮留出的空間已所剩無(wú)幾。近海風(fēng)電場(chǎng)自然是首選，因?yàn)闇\水區(qū)域的安裝和維修更容易，對(duì)岸輸電的距離也更短?！澳壳靶袠I(yè)需要擴(kuò)張到更遠(yuǎn)的地方”，GustoMSC B.V.的Andries Hofman表示，他是此項(xiàng)名為“底部沖擊和部分淹沒(méi)條件”聯(lián)合行業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的專業(yè)委員會(huì)主席。
適應(yīng)新的海上風(fēng)電市場(chǎng)
“海上風(fēng)電在整個(gè)海上能源行業(yè)中仍然只占相對(duì)較小的比重，但我們看到世界各地的風(fēng)電業(yè)務(wù)正在快速發(fā)展”，DNV海事浮式海上結(jié)構(gòu)高級(jí)工程師Johannes Ottersen認(rèn)為，“市場(chǎng)增量主要在美國(guó)和亞洲，以及更遠(yuǎn)海域的歐洲。海上風(fēng)電在全球能源結(jié)構(gòu)中僅為一小部分，但總體貢獻(xiàn)有所增長(zhǎng)?！表?xiàng)目合作方煙臺(tái)中集來(lái)福士海洋工程有限公司也證實(shí)了全球增長(zhǎng)趨勢(shì)，“在中國(guó)，大型風(fēng)力渦輪安裝船（WTIV）擁有巨大的市場(chǎng)，部分訂單已在談判中。這些WTIV船將在水深50-60米、環(huán)境更為嚴(yán)苛的新風(fēng)電場(chǎng)中作業(yè)”，煙臺(tái)中集來(lái)福士的研發(fā)總監(jiān)傅強(qiáng)說(shuō)?！霸谥袊?guó)，安裝風(fēng)力渦輪機(jī)時(shí)采用了半起升式作業(yè)法，未來(lái)還會(huì)有更多類似操作。我們對(duì)于底部沖擊開(kāi)展了一定的分析，但缺少實(shí)際數(shù)據(jù)的比對(duì)。我們還需要更合理的評(píng)估方法。為此，中集來(lái)福士很高興能參與此項(xiàng)聯(lián)合行業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的研究，以提升WTIV船設(shè)計(jì)的能力。”
管理新的作業(yè)場(chǎng)景
安裝海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)時(shí)運(yùn)用了自升式平臺(tái)。平臺(tái)支腿下落至海床時(shí)會(huì)產(chǎn)生底部沖擊?！鞍惭b平臺(tái)航行至風(fēng)場(chǎng)過(guò)程中，自升式支腿處于升起位置。然而當(dāng)平臺(tái)在作業(yè)區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)移位置時(shí)，支腿會(huì)降至支承位置，船體平臺(tái)將經(jīng)歷升沉和橫搖等移動(dòng)”，Hofman解釋，“這種移動(dòng)會(huì)影響支腿的高度，并且不時(shí)地與海底發(fā)生接觸。軟土海底的沖擊力較小，堅(jiān)硬海床則會(huì)產(chǎn)生阻力，從而造成較大的沖擊力?？紤]到未來(lái)的風(fēng)電場(chǎng)位置，我們預(yù)計(jì)海底土壤條件的變化將比當(dāng)前能看到的要大得多?！?/p>
項(xiàng)目合作方Jan De Nul集團(tuán)的安裝分析團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Geert Weymeis對(duì)此表示贊同：“在樁腿經(jīng)歷底部沖擊以及從安裝平臺(tái)漂浮到起升的變化階段通常是作業(yè)的關(guān)鍵部分，但目前我們還不清楚具體的操作局限。通過(guò)這個(gè)聯(lián)合行業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，我們目的是更好地了解這些現(xiàn)象，從而帶來(lái)更優(yōu)化、更安全的作業(yè)?！?/p>
海上更嚴(yán)苛的天氣條件加劇了這個(gè)問(wèn)題，Hofman解釋，“更強(qiáng)的風(fēng)力和更高的海浪會(huì)加劇底部沖擊事件的發(fā)生，而更大的沖擊可能損壞安裝平臺(tái)甚至貨物。抵達(dá)安裝現(xiàn)場(chǎng)的平臺(tái)甲板上裝有高達(dá)100米的渦輪塔，因此我們要盡最大限度地控制底部沖擊?！?/p>
目的是為了滿足未來(lái)幾年的市場(chǎng)需求，他補(bǔ)充說(shuō)?！拔覀儠?huì)看到自升式平臺(tái)的形式會(huì)被繼續(xù)用于海上風(fēng)電安裝，而且我們需要安全作業(yè)。但為了擴(kuò)大作業(yè)率，我們必須突破天氣窗口和底部條件的界限?！?/p>
確定自升式平臺(tái)的限制
“這涉及了鉆井平臺(tái)的生存特性”，Hofman說(shuō)，“在每個(gè)項(xiàng)目開(kāi)始之前，運(yùn)營(yíng)者都必須保證他們能在特定地點(diǎn)安全作業(yè)。每個(gè)地點(diǎn)都不一樣，那么如何證實(shí)這一點(diǎn)？海床土壤調(diào)查和環(huán)境數(shù)據(jù)是其中一部分，并且必須與裝置的設(shè)計(jì)能力相匹配。”
這是聯(lián)合行業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的關(guān)鍵任務(wù)之一，他解釋?！拔覀兿Ｍㄟ^(guò)統(tǒng)一的途徑來(lái)滿足可預(yù)測(cè)性的需求。大多數(shù)利益相關(guān)方不希望只依賴一家公司來(lái)獲得信息。這也激勵(lì)了船級(jí)社不局限于設(shè)計(jì)，而是參與海上作業(yè)階段。”我們需要更好地了解自升式支腿和海床土壤之間的相互作用，包括水深的影響?！捌脚_(tái)在淺水的表現(xiàn)不盡相同，我們需要確定影響的幅度。該聯(lián)合行業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目將檢視常規(guī)的方法，提煉出基本原則，讓運(yùn)營(yíng)者能充滿信心地分析每個(gè)個(gè)體情況?！?/p>
為分析支腿底部沖擊和半升式工況設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)
“自升式平臺(tái)在下探階段必須與天氣限制結(jié)合起來(lái)，可能會(huì)導(dǎo)致漫長(zhǎng)的‘等待天氣好轉(zhuǎn)’時(shí)間。這是風(fēng)力渦輪行業(yè)的一大成本因素，因?yàn)閹缀趺刻彀惭b的地點(diǎn)都是新的”，Ottersen說(shuō)。
為了充分了解支腿的底部沖擊，需要有更進(jìn)一步的分析，他認(rèn)為?！按?jí)批準(zhǔn)的是天氣限制，但沒(méi)有通用的分析方法，也缺少船級(jí)社的導(dǎo)則。傳統(tǒng)上認(rèn)為作業(yè)程序由船長(zhǎng)決定，取決于他們的航海技能與知識(shí)?，F(xiàn)在，我們嘗試制訂一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，將船舶航向和海況納入其中，并考慮不同的船舶運(yùn)動(dòng)和土壤條件?！?/p>
該聯(lián)合行業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目將探索和提出程序，并提供如何開(kāi)展分析的背景，在Ottersen看來(lái)，目的在于提供更為明晰的驗(yàn)收衡準(zhǔn)和要求。“我們?cè)O(shè)定的作業(yè)限制往往基于簡(jiǎn)單評(píng)估。新的趨勢(shì)是，通過(guò)更多先進(jìn)的計(jì)算方法和更強(qiáng)大的計(jì)算能力來(lái)延長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間，人們對(duì)此表現(xiàn)出更大的興趣?！?/p>
Deme集團(tuán)旗下的Deme Offshore技術(shù)部的Franck Legerstee對(duì)此觀點(diǎn)表示支持：“我們未來(lái)的一系列項(xiàng)目都涉及較長(zhǎng)的波浪周期，這會(huì)加劇船體的運(yùn)動(dòng)，并造成更大的支腿沖擊。對(duì)于如何在這些工況下確保安全高效作用，一直缺乏指導(dǎo)性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此我們認(rèn)為該研究項(xiàng)目是一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)，為制訂統(tǒng)一且被全球接受的方法奠定基礎(chǔ)，從而支持安全作業(yè)。”
聯(lián)合行業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目把作業(yè)安全放在首位
“DNV很榮幸能運(yùn)作這個(gè)項(xiàng)目，我們看到參與者都很樂(lè)于在這個(gè)平臺(tái)上分享知識(shí)，并推動(dòng)行業(yè)發(fā)展”，DNV海事咨詢服務(wù)項(xiàng)目經(jīng)理Antonio Goncalves表示，“很高興能看到這么多參與方加入到聯(lián)合工業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中。這不僅為項(xiàng)目、也為合作方創(chuàng)造了很高的價(jià)值。我們匯聚了價(jià)值鏈上的諸多買家和供應(yīng)商，通過(guò)共享經(jīng)驗(yàn)和支持來(lái)創(chuàng)建新的程序和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>
在安全的前提下突破界限也極為重要，Andries Hofman指出?！霸撀?lián)合工業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的最終目標(biāo)是讓作業(yè)變得更安全，能看到整個(gè)行業(yè)為此目標(biāo)團(tuán)結(jié)一心，我們感到非常振奮。項(xiàng)目合作方同時(shí)也是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手或者是目標(biāo)不一的利益相關(guān)方，但在這個(gè)項(xiàng)目中，我們齊心協(xié)力確保更安全的作業(yè)?！?/p>
代表OceanWinds的施工經(jīng)理和安裝工作組協(xié)調(diào)員Pedro Pereira和他的同事Pablo Alberte補(bǔ)充說(shuō)：“海上風(fēng)電行業(yè)必須再接再厲，進(jìn)入那些土壤和氣候條件更為嚴(yán)苛的區(qū)域，為了保障安全和績(jī)效，我們需要?jiǎng)?chuàng)新和通用的行業(yè)方法。該聯(lián)合工業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目及其參與方完全有能力應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。”
安全部署WTIV的標(biāo)準(zhǔn)方法
該聯(lián)合行業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的首批調(diào)查結(jié)果將于2021年初公布，Hofman說(shuō)，這些結(jié)果將決定項(xiàng)目其余部分的時(shí)間表。“我相信這代表著行業(yè)的重大發(fā)展。自二十一世紀(jì)初以來(lái)，隨著作業(yè)數(shù)量的增加以及對(duì)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)需求的攀升，這一要求不斷發(fā)展。到目前為止我們能確保安全，但人們對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，為了提升發(fā)電容量，必須突破邊界。”
他的觀點(diǎn)得到了DNV油氣Noble Denton海事服務(wù)首席專家Kevin Drake的支持：“該聯(lián)合工業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目標(biāo)志著向制訂標(biāo)準(zhǔn)化方法邁出了重要一步，從而對(duì)安全高效部署WTIV的全行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行一致評(píng)估?！?/p>
“到目前為止，各方的參與和貢獻(xiàn)都相當(dāng)積極”，Antonio Goncalves總結(jié)，“有了如此強(qiáng)大的團(tuán)隊(duì)和良好的協(xié)作，聯(lián)合工業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目將為各方創(chuàng)造很高的價(jià)值，幫助我們?yōu)閷?shí)現(xiàn)可持續(xù)的能源未來(lái)做出貢獻(xiàn)，對(duì)此我非常有信心?！?/p>
評(píng)論