海上风电场示意图。（资料图片）
浙江岱山海上风电项目风机吊装施工现场。
铁建风电01交付现场。（资料图片）
3月19号，全球风能理事会（GWEC）公布了最新《全球风能报告》：2019年，中国以1.98GW再次成为海上风电新增装机最多的国家。业内人士推测，中国在2020年后将成为全球最大的海上风电市场。
近年来，国内海上风电产业迅速发展，沿海省市相继拥有了海上风电场。海上风电场的安装主要包括风机基础及塔筒、机舱、叶片的安装。相较于陆上，海上的施工难度要高很多，必须拥有专门的海上风电安装船，运送风机等设备到达场址并保障后续安装工程的实施。
风电安装船是海上风电的核心装备。近年来，我国海上风电安装船的设计建造能力不断提升，逐步拥有了一系列有自主知识产权的产品。去年年底，我国首艘自主设计、研发、建造，拥有完全自主知识产权的重型自升自航式风电安装船舶“铁建风电01”交付使用。该船由中国铁建港航局集团有限公司投资打造、中国船舶工业集团公司第七○八研究所设计、启东中远海运海工承建，其4100吨的运输能力、1300吨的单桩重量、1300吨的绕桩吊机起重能力均为“国内第一”，为2020年中国蓝色经济发展再添大国重器。
1、强大性能展现大国实力
蔚蓝的大海、白色的巨型“风车”，航行在海面上的船舶……这样美丽的画面可不是哪个海滨度假区，而是中国铁建风电01海上的作业场景。
安装一套海上风电场的风电机组，需要哪些最基本的装备？首先，需要一艘能将所有设备送到指定地点的运输船；其次，需要一个可以上下升降的作业平台；最后，至少还需要吊装风机的起重设备、打桩施工设备和定位系统。
早年，由于没有高度功能集成的风电安装船，传统的风电安装常常需要多船作业。而“铁建风电01”实现了自升平台、自航运输、打桩施工、起重安装、动力定位等多项功能的一体化，融合了当前世界最新科技，展现出强大的综合性能，彻底改变了以往多船联合作业的海上施工模式。
比如，早期用于风电安装的自升式起重平台，可通过升降装置自我调整作业高度，且不受波浪影响，但这种平台没有自主航行能力，需要拖船拖运到作业海域，操纵不便。而另一种浮式起重船虽具备自主航行能力，但极其挑剔波浪条件。而铁建风电01兼具了自升自航能力：自带电力推进系统，航速可达到每小时7.5海里，续航力3000海里；配置液压双动环梁升降装置，可实现平台的连续快速升降，延长船舶的海上作业窗口期。另外，由于海上作业的船不能频繁回港，因此它的装载运输量越大，工作效率越高。铁建风电01全长105米、宽42米、型深8.5米，可运载三套6兆瓦或两套8兆瓦的风机组件，运输能力可谓一流。
海上风机的起重设备主要是起重机，起重能力和起重高度决定可以吊装风机的量级。铁建风电01配备了国内最大的绕桩式起重机——双钩均1300吨的绕桩吊机，可以吊起一艘“轻型护卫舰”，起重能力在国内同类船舶中位居前列。海上风机基础安装需要沉桩。以往，我国的一些风电安装船没有打桩设备，不具备独立打桩能力。而铁建风电01配备了IHC-S3000液压打桩锤和8米抱桩器，能独立完成8兆瓦及以下海上风机基础沉桩。此外，铁建风电01配备DP-2动力定位和四点锚泊两套定位系统，使该船在六级风下可实现精准定位。何为动力定位？铁建风电01的设计方——中国船舶工业集团公司第七○八研究所海工部总体科科长童波介绍，动力定位就是依靠本船的动力系统、推进器系统、控制系统及测量系统，在规定的环境条件下，使本船停留在设定的位置和艏向上。
“我们评价一艘风电安装船的性能，一般主要就是从运输能力、举升能力、起重吊装能力、抗风浪能力这些方面来衡量的。从这些角度来看，铁建风电01的功能集成度很高。”童波表示。
2、先进设计锻造船舶精品
除了在基础装备上有强大综合效能，铁建风电01在设计上以“绿色化、信息化、模块化、便捷化、精品化”为理念，与以往的风电安装船比集聚了许多先进元素。
童波介绍，在绿色化方面，主要是要减少船舶所产生的“固液气”对海洋环境的污染和节能降耗。“我们在设计建造过程中选用对人员健康和生态环境无害的绿色材料，采用生活污水处理装置、污水收集舱、压载水处理装置、油水分离器和废气排量小的主机等防止环境污染。通过选择合理主尺度、优化船体线型和配置合理动力设备，达到节能目的。另外在船体结构设计、舱室布置和设备安装等方面充分考虑振动噪声问题，使操作者感受到绿色船舶带来的舒适友好。”
在信息化方面，铁建风电01采用了先进的控制系统、监测报警系统和船舶信息化系统，智能化程度更高。“拿定位这个功能来说，有的风电安装船采用的是锚泊定位，就是用锚、锚缆等将船舶系留于指定海域，属于被动泊船方式。铁建风电01在锚泊定位之外还安装了DP-2动力定位，这完全是一套自动化的控制方式，可以极大提高施工效率及安全性。”童波表示，“从作业的角度讲，我们还配置了管理信息系统，实现智能物联及船岸一体化，提供远程监控、设备健康管理、视情维护与辅助决策服务，实现船岸数据互联互通共享。”
不得不提的是，铁建风电01设计方在人性化方面也动了一番脑筋。
“作为可以远洋航行的风电安装船，我们在设计之初考虑到各种人性化需求。”该船监造组组长陈耀金介绍，WiFi网络覆盖全船的各个角落，使船上与岸上的联系更加便捷、高效。针对船上人员的工作、生活、娱乐需要，船舶配备了医务室、阅览室、中央空调、多功能烤箱、淡水直饮机、齐全的健身设备等实用设备，大大提升了海上施工人员的舒适度和幸福感。甲板上还有直升机停机坪，便于施工作业人员的往来和物资供应。
3、更高效率彰显中国速度
铁建风电01由启东中远海运海工承建，仅用16.5个月，便完成了全部的生产设计及总体建造，创造了国内同类型产品中建造最快纪录。
之所以能有这么高的效率，源于在建造过程中，施工团队采用了一些先进技术，对过去的工艺进行了一定改良。启东中远海运海工公司792项目经理卞宏建介绍，生产设计阶段，技术人员通过软件进行3D建模，在项目开工之前进行“兵棋推演”，也就是在模型里推演整个建造过程。技术团队和建造团队组成联合模型检查小组，进行拉网式筛查，排除专业干涉以及设计不合理影响施工的问题点，使该船的建造质量处于严密监控之下。整个建造过程下来，检查小组给出的检查意见达6355条，每一条意见都被记录下来予以跟踪。对于一些复杂的问题，团队会组织专题会进行研讨，大大降低了设计差错率，提高了建造效率。
现阶段船舶的建造工艺被划分为船体建造、舾装和涂装三大部分，机舱和泵房的舾装工程，历来是项目建造的难点。不要看一艘船舶外面简简单单，其内部的舾装设备极其复杂，零部件数量繁多。卞宏建说，项目组组织多次研讨会，将机舱和泵房的舾装工程，划分为13个单元模块在车间内制作，与分段搭载平行同步施工，既缩短了建造周期，也改善了施工条件，所以主发机组从吊装到动车，仅耗时两个月。
在铁建风电01的建造过程中，另外一个难点是桩腿分段。一般情况下，桩腿分段是在竖立状态下进行中组，焊接方式为手工焊。但项目组经过调研，联系外部资源组织对公司滚轮架进行技改，实现了滚轮架的同步性功能，桩腿分段改为水平中组，采用自动焊，大大提高了施工效率，且降低了人工成本。
可以说，这些高效的建造手段，是中国船舶建造能力不断增强的一个生动体现。
