分析作业窗口期对海上风电施工的重要性

杨光

摘 要：风能作为一种可再生的清洁性能源，已经被广泛的应用到了各个领域中，这也就标志着海上风电已经成为了全球范围内可再生能源的主要研究方向，目前，我国也已经开始了持续化、大规模的海上风电项目研究。基于此，本文主要对于海上风电施工窗口期对施工的重要性进行研究。

关键词：海上;风电施工;窗口期;重要性

中图分类号：TM614 文献标识码：A

前言：

在海上进行风电施工，往往会受到海洋气候的影响，所以，在施工过程中，应该合理的利用窗口期，提高施工效率，降低施工风险，节约施工成本。在海上风电施工中，主要包括风机安装施工、风机基础施工、海上升压站施工以及海缆敷设施工等，因为每一项施工的具体内容不同，不同的施工船舶的耐波性、稳定性以及浮性也有所差异，所以，必须要重点关注海上风电施工窗口期的重要性，确保海上风电施工能够顺利开展。

1.某海上风电场实例分析

某海上风电场距离海岸线的距离为12km，总共用海面积为53km2，且水深范围在8-15m之间。结合实际情况，风电场内拟在规定区域内安装47台单机容量为6.45MW的机组，所有所有机组均采用大直径单桩作为风机基础，装机总容量为300MW。

2.海洋水文气象

2.1风况

结合实际情况，每10min收集一次海域测风塔范围内的风况，共计收集时间为1年，并对过去一年的原始资料进行研究与分析。经过资料结果表明，测风塔在测风年时，发生的变化比较大，且在10月份到翌年4月期间的风速比较大，在5-9月份的风速则比较小。将90m的高度作为例子，一年内每个月的风速变化范围大约在5.36-9.14m/s，且风功率的密度大约在137-834W/m2。在整个观测年份中，10月份内的平均风速最大，对比年平均风速，该月的平均风速大约可达到其1.25倍;另外，9月份的月平均风速最小，其能够达到年平均风速的0.64倍左右。

2.2波浪

该风电场位于海域面开阔的区域，整年下来海面波浪均以风浪为主，计算年平均风浪，其频率大约可达到90%，同时，该风电场也会在一定程度上受到季风气候的影响[1]，大多数情况下，风浪为ENE向与E向，其具体频率分别是22%、17%。在5月份与8月份时，风浪大多数为SE向，而在10月份至翌年3月则多为ENE向，4月份和9月份则是E向，同时受到热带风暴带来的影响，很有可能出现巨大的波浪。

2.3台风

该地区位于南海的西北部与西北太平洋地区，这也就说明该地区会受到严重的热带气旋影响，根据相关的资料表明，该地区在近20年期间，共计遭受22起严重台风影响，同时会伴随出现严重的狂风暴雨袭击，甚至还会引发风暴潮增水，从而为该地区带来的经济和该地区内人民的正常生活带来严重的影响。按照不完全统计，每年平均会有3.7个左右的台风或者热带风暴对该区域产生影响。

2.4海流

根据可研报告，该工程区域内，全潮的平均流速多数在0.5-0.8m/s之间，同时最大的流速基本集中在0.8-1.2m/s之间。

2.5暴雨

平均计算，该地区内，每年的日均降水量高于50mm的暴雨天数平均有8d，日均降水量均高于25mm的暴雨日数平均有19d。

2.6雾天

根据不完全统计，该地区内，雾日天气比较多，平均计算，每个月都会出现轻雾现象，计算全年平均雾日天数，大约为118d，在这其中，浓雾天气约为20d，轻雾天气大约为98d。同时，该地区内，12月至次年4月期间为该地区的雾季，其中3月份的雾天最多，浓雾天气大约有7d，轻雾天气大约有16d。

3.窗口期施工的相关要求

3.1海上升压站基础和单桩基础

首先，要求单桩基础的运输时间为6-9d，如果在实际运输的过程中，遇到暴雨、台风、海雾等恶劣类型的天气，则需要进入港口内避险，在这时，整个运输时间就会延长，通常情况下会延长3d左右，整体运输时间为12d。

其次，在进行单桩沉桩的施工时，如果需要进行船机浮态施工，则必须要确保浪高的高度低于1.5m，同时，风速也不能大于5级，只有在这样的情况下才能够进行施工，从定位船机开始[2]，直到单桩沉桩结束时，总共的时间大约在3d左右。如果海平面的状况在连续4d时间内都无法为施工的顺利性提供保障，换而言之，就是海域状况无法确保船机浮态的施工，则可以在风速满足施工要求的基础上，使用坐底施工的方法进行施工，其坐底所需要消耗的时间大约为1d，单根桩沉桩则一共需要4d的时间。

最后，在进行海上升压站施工时，为了能够使运输船可以顺利的靠驳起重船，则必须要确保浪高高于1.5m，且风速不能大于5级。同时，基础导管架定位对精准度方面也有非常高的要求，这样就要求在短时间内，确保浪高低于0.8m，只有在此基础上才能够进行施工。整个导管架定位的时间共计为1d，完成此项操作，需要对四根钢管桩进行插打，在这时，对浪高的要求也可有所降低，使其能够在2.0m左右即可，但是在这过程中，也必须要确保风速不得超过5级，沉桩施工的总共时间大约为5d。

3.2风电机组的安装

对于风电机组的安装来说，其共计分为三个步骤，首先，在安装叶轮与塔筒时，其安装过程会与风机各个部件运输船的靠驳相联系，这也就要求浪高不得高于1.5m。具体工序对风速的要求如下：塔筒吊装施工时，需要风速不得高于10m/s;机舱轮毂组合体吊装施工时，要求风速不得高于10m/s;叶片吊装时，要求风速不得高于8m/s;通常情况下，在实际施工时，大容量机组一般采用将机舱与轮毂进行组装吊装后再进行单支叶片的吊装。其次，在进行塔筒吊装施工时，共计将塔筒分为四段，一般情况下，进行塔筒吊装所需要消耗的施工时间约为1d，同时，机舱轮毂组合体吊装所需要消耗的时间也为1d，而叶片吊装的时间则是1.5d。最后需注意，在塔筒吊装期间，对于前三节塔筒，应结合当地天气的实际情况进行间断性的施工，但是，第四节塔筒与机舱则需要进行连续施工，不能间断。在完成机舱的安装后，吊装叶片时，可结合天气情况进行吊装，该项施工工序可以采用间断性施工的方法进行施工。

3.3海缆敷设施工

在进行海缆敷设施工时，如果当时海域的状况无法满足连续施工作业的要求，则船舶应就地锚泊，需要注意的是，在整个施工过程中，必须要避免暴雨、台风、涌浪等恶劣天气带来的影响。通常情况下，220kv的海缆敷设的时间大约为7d，35kv进行分段，每段所需要消耗的时间大约为1-2d，且每条支路的耗时大约为7d，切忌连续施工作业。

4.分析施工过程中各个施工环节的窗口期

结合历史数据、经验以及观测结果对可以利用的海上窗口期的界定进行分析，具体如下：海上升压站基础和风机基础：连续4d或4d以上风速低于5级，且海浪的高度低于1.5m;安装塔筒：连续2d或2d以上风速低于5级以，且海浪的高度低于1.5m;安装叶片：连续2d或2d以上风速低于4級，且海浪的高度低于1.5m;海缆敷设施工：风速低于5级、海浪高度低于1.5m，同时海上能见度高于1000m。为了能够确保施工顺利开展与完成，必须要重视窗口期分析的重要性，及时做好各项施工前准备，协调好各项物资与设备，合理的利用窗口期，从而降低施工风险，节约成本与施工时间，提高施工的经济效益。

结束语：

综上所述，在进行海上风电施工时，必须要全面的收集相关的海洋气候、环境等信息，掌握海洋气候、环境的变化规律，合理的利用窗口期，以此实现提高施工质量与施工效率的目的。

参考文献

[1]孙绪廷，杨丹良，马纯杰.海上风电基础研究现状与可持续发展分析[J].山西建筑，2019，45（18）：64-65.

[2]金伟.海上风电项目建设对通航安全的影响及解决措施[J].珠江水运，2019（15）：27-28.