福建海上风电场运维船体量分析及顶靠能力分析.docx

【摘要】通过对福建海域海上风电场装机容量的分析规整，测算出此海域风电运维船的体量，希望对此海域风电场进行整体规划、资源整合，使得运维市场能够良性发展。通过对某专业运维船顶靠风机试验的数据收集，分析出适合福建海域风电运维船舶的性能特性，为福建海域风电运维船的设计、研发提供数据支持。【关键词】福建海域风电场运维船顶靠能力1前言福建省海岸线长，沿海地区地形地貌复杂，北部以山地为主，海拔高度较高；中南部为狭窄的平原，地面粗糙度比山区为小；近海岛屿、半岛众多，半岛地区和大部分海岛充分暴露于海面，下垫面粗糙度小，加上大气环流、台湾海峡地形狭管效应的共同影响，常年风速较大，还有更广袤的近海、深海风电场厂址可以利用，可多层次的开发利用。福建省整个海域面积是13.6万平方公里，海岸线的长度是6千多公里。总体上福建受季风气候影响，年平均风速是比较大的，秋冬季以东北风为主，风向稳定、是全国乃至亚洲风能资源最丰富的地区。全省的理论蕴藏量有将近1.2亿千瓦。特别是闽江口至厦门湾部分，受台湾海峡的“狭管效应”的影响，其年平均风速达8T0米/秒，风向稳定，是福建省风资源最丰富的地区。福建海域属于台风多发区，常年风速大，风浪条件恶劣，潮汐变化较大，其中，510月为台风多发期，风能资源也较为丰富，对运维船性能提出了较高的要求。波高是运维船重要的设计指标，福建海域海况复杂，具有水深、浪高、涌大等特点与北海水域类似，其平均波高超过1.5m,远大于全国其他海域，综合波浪、洋流、风力大小等因素，福建省海域内的运维船需满足2米的设计波高。此海况对运维船的顶靠能力提出了更高的要求。2福建海海上风电场规划到2020年底，福建省海上风电装机规模要达到200万千瓦以上，到2030年底要达到500万千瓦以上。国家能源局2017年3月复函同意福建省海上风电场工程规划报告，复函指出同意福建省海上风电规划总规模1330万千瓦。包括福州、漳州、莆田、宁德和平潭所辖海域17个风电场。如下表：序号风电场名称规划容(MW).(km)5序号”风电场名称，规划容量O).厂址中心离岸(km)。1*'宁德霞浦A*200。6.B9q平潭草屿，150。10.8“300p2(1IOp平潭海坛海峡100a1.5pC.400.'29÷'Ib平潭长江澳，200“2qa4022»12。菌田平海湾，AU240"3.3E.350,30p170pIg2。连江外海，500。3%、S490。IK-汾长乐东海。200pIgg300。2g4。长乐外海A300.)26B300.113。B-500。3K-Fa200“15。O50W3W13*莆田南日岛/Aq300“16D.50024»Ba300“2力E500“53Ca150。16“F500。5金莆田石城、200。箝G.500*55。营田大麦屿300“3.9.'H.400。54j16。漳州六鳌，AQ300。3.6，5。福清海运海峡,A150p2.3BQ400。23B.150。2.5.，O400p27.,62福清兴例JA175“52DQ400“2%B.1754.7qb400Q3后c.100p3aF.，400“30。7。东,清岛福里A.524.4G“400p32B.50p1.317。龙梅隆教湾Q200p6.”平潭大A100。11.522Q氏100“7pPPOO100p16.2“P3C3运维船体量分析福建海域常年风速大，海况复杂，具有水深、浪高、涌大等特点，造成运维船在航行过程中舒适性相对较差，所以运维船单程航行时间不宜超过1个小时。根据欧洲海上风电经验数据以及历史信息，一艘运维船可以覆盖30台海上风电机，一艘SOV可以覆盖100台海上风电机。按风电场离岸距离的远近使用不同的运维船型，将运维船型分为经济型运维船、中速型运维船、高速型运维船和SOV或生活平台+经济型运维船，整理如下：离岸距离a(km).a<15d15a<2525*a<35"35a*j规划容量(MW)。4100，1950P4050一340Od按平均6MW/台计算风电机数量一6孙325675567服务运维船型Q经济型运维船Q中速型运维船一高速型运维船口SOV或生活平台+经济型运维船口需求数量23IIp23。SOV:6艘或生活平台：1个+经济型运维船：19艘C说明：福建海域海上风电场离岸距离大于35km的风电场有长乐外海和连江外汉风电场，距离较近，可共用一个勺活'台对运维船的航速需求分析如下：离岸距离(km)P15-25c35c航线系数一0.800.8-0.8p实际航程(km)K18.7531.25,43.757船舶实际航速需求。(km/h).18.75÷31.2543.75(城10.1216.8723.62船舶设计航速(啦)a12-18p25。4国内运维船顶靠能力现状目前国内最好的双体船只能满足1.2In的顶靠，并且该1.2m还受风向影响，因此市场上现有的船舶无法满足福建市场。面对蓬勃发展的海上风电工程，专业的运维船舶就显得捉襟见肘，尤其是适合福建水文的运维船，数量就更少了。现有国内海上风电运维船多为渔船改造，船舶航速多7-IOkn,抗风等级5级风，这种船舶平均交通时间远超过Ih,可出海工况为1.5m以下，可登靠风机工况为1.Om以下。其低航速、低抗风等级、耐波性能差等缺点导致了风电场可达率低。所以现在迫切需要一批适合福建海域的专业的运维船来配合海上风电产业的蓬勃发展。5船型参数和采集的顶靠试验数据我们近期使用某专业运维船对福建海域兴华湾和平海湾进行了一系列的顶靠风机试验。船型数据如下：序号。特性Q参数"序号特性一参数12材质铝合金PTp吃水"1.17M2/船型双体船Q8。设计航速15Kn3q总长©19.511Hr,93系柱拖力，10B4。型宽一5.811h310。主机/33OkWX2台Q5-片体宽二1.911pIIp航区二沿海6-型深Q2.Oid*312。续航力。300nrh3经过一系列顶靠风机试验证明，船舶顶靠在相同的浪高条件下，遭遇横流时，平稳顶靠所需的主机转速是最大的。选取其中具有代表性的几次试验数据进行整理如下：浪高。1.0ID1.511hj1.511w31.811wr,2.011hj天气Q多云阴'阴小雨阴2风级。5-6级K5-6级/6-8级5-6级C6-7级/风向一东北.东北.东北,东北+、东北。水流情况较急，遭遇横流K平缓遭遇横流¥较急，遭遇横流*较急，遭遇横流较急，遭遇横流C作业中左主机转速小1264rp111131201rp11r1403rp1516rp11h31673rp11112作业中右主机转速“1253rp11,1185rp11Hr,1394rpm>11480rp11w31668rp11j顶靠状态。顶靠平稳.顶靠平稳顶靠平稳顶靠平稳。顶靠平稳6数据分析下面对以上试验数据进行分析。如下:浪高(In)Q1.01.5。1.5p1.8。2.0船舶最大推力»10。IOpIOK33左主机最大转速（rpm）/210032100q2100。2100。2100右主机最大转速（rpm）P2100÷>2100/21OOp2100C2100。作业中左主机转速（rpm）一1264p1201p1403。1516。1673。作业中右主机转速Qpm）。1253r1185。1394。1480p1661作业中船舶推力（t）/2.16p1.84p2.96/3.63-5.04Q船舶水面下侧投影面积（m；）P12.5512.5512.5512.55/12.55/单位侧投影面积的推力（t11OP0.17p0.0.240.29。0.40/由上表可以看出，在福建海域使用的海上风电运维船的单位侧投影面积的推力应不小于0.40tm2,才能满足安全平稳的顶靠风机。7结语本文旨在对福建海域海上风电场运维船的体量和顶靠能力进行分析，希望对此海域风电场进行整体规划、资源整合，使得运维市场能够良性发展，避免大跃进式的打造运维船舶，造成产能过剩，同时加大调研、研发和设计力度，确保运维船能够适应福建海域的海况，为海上风电场提供安全、高效、经济的海上交通工具。