摘 ?要：中國(guó)沿海正在大規(guī)模建設(shè)海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，由于其地理位置的特殊性，需要大型船舶運(yùn)載安裝設(shè)備進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)裝卸、建設(shè)作業(yè)。海上風(fēng)電作業(yè)點(diǎn)主要在沿岸淺水區(qū)，地理環(huán)境復(fù)雜多變，拖航作業(yè)難度大，完善的航行計(jì)劃和良好的船藝是拖航作業(yè)完成的重要前提條件。本文主要分享大豐風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的拖帶行程，為其他同行提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電;大豐風(fēng)力發(fā)電場(chǎng);“德意”輪;龍?jiān)凑袢A三號(hào)

0 引 言

在世界石油煤炭能源消耗越來(lái)越大以及全球生存環(huán)境日趨惡化的大背景下，風(fēng)力發(fā)電，特別是海上風(fēng)力發(fā)電作為可再生清潔能源，具有資源豐富、發(fā)電利用小時(shí)數(shù)高、不占用土地、靠近高負(fù)荷海濱地區(qū)電網(wǎng)和適宜大規(guī)模開(kāi)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到世界各國(guó)的高度重視。

我國(guó)政府也非常重視海上風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。我國(guó)首個(gè)海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目——東海大橋海上風(fēng)場(chǎng)I期，從啟動(dòng)建設(shè)到全部機(jī)組竣工并網(wǎng)僅用了20個(gè)月左右，創(chuàng)造了世界海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)最快速度的紀(jì)錄，由此也拉開(kāi)了我國(guó)大規(guī)模建設(shè)海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的序幕。

由于海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)地理位置的特殊性，需要大型船舶運(yùn)載安裝設(shè)備進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)裝卸、建設(shè)作業(yè)。海上風(fēng)電作業(yè)點(diǎn)主要在沿岸淺水區(qū)，水域環(huán)境復(fù)雜多變，拖航作業(yè)難度大，因此完善的航行計(jì)劃和良好的船藝是拖航作業(yè)得以順利完成的重要前提條件。

本文主要分享大豐風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的拖帶行程，為其他同行提供借鑒和參考。

1 拖航作業(yè)的水文、氣象、船舶情況

1.1 地理情況介紹

江蘇鹽城沿岸大豐風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，地處海岸線50 km內(nèi)的沿岸海域，水深變化較大，多有淺點(diǎn)，底質(zhì)多有流沙，航海環(huán)境條件較差，海圖水深和實(shí)際存在較多誤差，航行區(qū)域水深5～15 m不等，在所有黃燈浮內(nèi)都是成排的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，水域交通環(huán)境復(fù)雜，如圖1所示。

1.2 潮汐、氣象介紹

每年4—5月，中國(guó)沿海處在季風(fēng)更換期，西北季風(fēng)強(qiáng)度逐漸減弱、風(fēng)力逐漸減小，但是陣風(fēng)7級(jí)的偏北風(fēng)也時(shí)有發(fā)生，只是持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短。此時(shí)，西南季風(fēng)還沒(méi)有形成，卻也已經(jīng)開(kāi)始影響北方冷空氣南侵的強(qiáng)度。由于沿海季風(fēng)轉(zhuǎn)換，冷暖氣流的影響，在沿海隨時(shí)形成平流霧和鋒面霧，影響船舶航行安全。

潮汐主要受黃海沿海環(huán)流影響較大，漲落潮流350°～170°方向回復(fù)流，流速2～3 kn，流速減弱時(shí)流向有所轉(zhuǎn)變。

1.3 船舶概況

1.3.1 德意

“德意”輪是上海打撈局無(wú)限航區(qū)海上拖船，船長(zhǎng)95.20 m，型寬15.2 m，型深7.5 m，船舶艏艉吃水5.4/6.5 m，二臺(tái)主機(jī)馬力3 910 kW ×2，系柱拖力122 t。

1.3.2 龍?jiān)凑袢A三號(hào)

“龍?jiān)凑袢A三號(hào)”自升式風(fēng)電安裝平臺(tái)，船長(zhǎng)100.8 m，型寬43.2 m，型深8.4 m，艏艉吃水4.5/5.2 m，起重能力達(dá)到2 000 t，起升高度達(dá)120 m，可以實(shí)現(xiàn)大兆瓦海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的空中翻身，最大作業(yè)水深達(dá)50 m，可儲(chǔ)存大量風(fēng)機(jī)設(shè)備，具備120人在海上工作居住，是目前世界上最大的風(fēng)電施工安轉(zhuǎn)平臺(tái)，也是中國(guó)海上風(fēng)電作業(yè)從淺海走向近海的關(guān)鍵利器，見(jiàn)圖2。

2 拖航前的準(zhǔn)備

2.1 選擇正確的航線

由于該區(qū)域非船舶經(jīng)常航行區(qū)域，海圖資料與實(shí)際情況存在誤差，所以選擇一條符合拖帶的航線至關(guān)重要。

“德意”輪需單船進(jìn)入風(fēng)電場(chǎng)，將“龍?jiān)凑袢A三號(hào)”從風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)陸側(cè)拖出。航線設(shè)計(jì)時(shí)既要參考現(xiàn)有海圖資料，也要考慮現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)電基座排布，盡量減少在風(fēng)機(jī)基座之間穿梭。航線設(shè)計(jì)好之后，安排拋錨艇測(cè)深儀監(jiān)測(cè)水深，尋找出水深最淺點(diǎn)，從而判斷該航線是否符合拖航要求，如符合航行要求后，在相關(guān)航海儀器上設(shè)置航線。

2.2 制定應(yīng)急預(yù)案

由于航線附近都是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，風(fēng)電基站相互間東西向距離600 m，南北向的距離為700 m，每個(gè)風(fēng)機(jī)上的風(fēng)葉長(zhǎng)度為60 m，如遇到海上風(fēng)力達(dá)到5級(jí)（8 m/s）以上，風(fēng)葉會(huì)隨風(fēng)力增加而轉(zhuǎn)動(dòng)，給拖航作業(yè)增加難度。

另外，在所有航行中，兩個(gè)風(fēng)電發(fā)電機(jī)基座有效距離不超過(guò)500 m，需保留安全距離兩側(cè)各100 m，實(shí)際航行的距離僅300 m。

因此，在航行前需要考慮到可能發(fā)生的各種突發(fā)情況和故障，提前做好應(yīng)急措施并設(shè)置應(yīng)急預(yù)案。

2.2.1 通信

在拖航過(guò)程中，保持通信暢通非常重要，因此要求拖航船隊(duì)使用專(zhuān)用頻道（如VHF ?CH/17），避免和其他船舶串線而影響通信的有效性。

2.2.2 主拖船主拖應(yīng)急預(yù)案

拖航途中若主拖船主機(jī)或全船斷電發(fā)生故障而無(wú)動(dòng)力進(jìn)行有效拖航時(shí)，主拖船應(yīng)急采取的措施包括，立即通知被拖船，啟動(dòng)應(yīng)急設(shè)備保持船位穩(wěn)定在計(jì)劃航線附近，主拖船應(yīng)急拋錨，避免船舶受到風(fēng)、流的影響漂移，從而危害到風(fēng)電設(shè)備的安全（如有護(hù)航船應(yīng)立即采取有效措施穩(wěn)定主拖船船位）。

主拖船如果無(wú)法有效快速處理船舶主機(jī)或斷電故障，影響拖航船隊(duì)和風(fēng)電基站安全時(shí)應(yīng)該果斷采取割斷主拖纜措施，被拖船啟動(dòng)應(yīng)急設(shè)備，確保被拖船船位穩(wěn)定，從而保障風(fēng)電設(shè)備的安全。

發(fā)生主拖纜斷裂，要求被拖船立即啟動(dòng)DP設(shè)備，并緊急啟動(dòng)拋錨等相關(guān)措施，確?！褒?jiān)凑袢A三號(hào)”的船位在航線附近，不影響海上風(fēng)電設(shè)備的安全。拖船立即處理第一根主拖纜，啟動(dòng)第二拖纜接拖準(zhǔn)備工作，盡快接拖離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)。

2.2.3 被拖船應(yīng)急預(yù)案

在穿越風(fēng)電場(chǎng)拖航期間，要求被拖船航行值守，保持DP設(shè)備隨時(shí)啟動(dòng)，以防突發(fā)事故發(fā)生時(shí)，穩(wěn)定船位，同時(shí)備錨做好隨時(shí)拋錨準(zhǔn)備。

2.2.4 海上氣象因素

由于沿海季風(fēng)轉(zhuǎn)換，是我國(guó)沿海多霧季節(jié)。在航行途中，海上經(jīng)常起霧，導(dǎo)致能見(jiàn)度較低，對(duì)此專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了預(yù)案措施。

由于能見(jiàn)度不良航道空間較小，在途中無(wú)法修改航線，因此應(yīng)當(dāng)使用雷達(dá)導(dǎo)航、測(cè)量船舶和風(fēng)電基站的有效距離。使用電子海圖或GPS定位確保拖航船隊(duì)的航跡保持在既定航線上，避免拖帶船隊(duì)偏離航線而影響風(fēng)電設(shè)備的安全。船舶在航時(shí)發(fā)生能見(jiàn)度變化時(shí)，應(yīng)立即啟動(dòng)霧航制度。

在航行期間，整個(gè)拖航船隊(duì)若受到橫風(fēng)影響，由于海上風(fēng)力的增加已經(jīng)影響到船隊(duì)和風(fēng)力發(fā)電基站相對(duì)安全距離，此時(shí)采取的措施包括，要求主拖船在有效控制安全前提下，適當(dāng)修正風(fēng)流壓差，保證主拖船的航跡向在航線上，要求被拖船啟動(dòng)DP設(shè)備，修正被拖船的航跡向，確保整個(gè)拖航船隊(duì)在航線上航行。

2.2.5 避免拖航期間被拖船偏蕩采取的措施

由于在風(fēng)電基站之間航行，空間較小，拖纜長(zhǎng)度也受到限制，一般控制拖帶總長(zhǎng)度300 m內(nèi)（被拖船100 m，主拖船95 m，龍須纜和主拖纜之和小于100 m），如果被拖船有偏蕩現(xiàn)象，將危險(xiǎn)到被拖船和基站的安全，為避免被拖船偏蕩現(xiàn)象，要求被拖船采取必要的措施，偏蕩幅度控制在左右5°。措施包括操舵、使用DP設(shè)備，或側(cè)推等船上現(xiàn)有設(shè)備，減小偏蕩幅度。

2.2.6 護(hù)航

在條件許可下，備1艘輔助拖船護(hù)航，預(yù)防應(yīng)急使用。

3 拖 航

3.1 計(jì)算對(duì)“龍?jiān)凑袢A三號(hào)”的拖力

對(duì)“龍?jiān)凑袢A三號(hào)”拖力進(jìn)行計(jì)算，校驗(yàn)是否有符合相關(guān)的拖力要求，根據(jù)“龍?jiān)凑袢A三號(hào)”的資料和“德意”輪船舶資料進(jìn)行計(jì)算，“德意”輪的拖力完全滿(mǎn)足CCS拖航指南要求。

3.2正式拖航

被拖船準(zhǔn)備工作完成后，在安全區(qū)域內(nèi)接拖、起航，按照設(shè)計(jì)的航線航向穿過(guò)幾道風(fēng)電基站后離開(kāi)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)（見(jiàn)圖3、圖4、圖5），進(jìn)入空曠水域恢復(fù)常態(tài)化航行。

在起航之前，拖航船隊(duì)進(jìn)行了充分的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，制定了較為完善的應(yīng)急預(yù)案。

拖航船隊(duì)準(zhǔn)備穿越之前，安排大副和木匠船頭瞭望，并且備好雙錨隨時(shí)拋錨準(zhǔn)備工作，在拖纜機(jī)附近安排氣割設(shè)備，隨時(shí)在危險(xiǎn)時(shí)刻使用，機(jī)艙人員在檢查設(shè)備完好后就地待命。在船隊(duì)進(jìn)入風(fēng)電場(chǎng)之前，通知被拖船準(zhǔn)備進(jìn)入基座區(qū)航行。拖航期間嚴(yán)格控制拖航速度，要求拖航速度在3 kn以下，避免拖航過(guò)程中被拖船的速度過(guò)快，慣性過(guò)大，無(wú)法有效控制船位，同時(shí)也充分考慮主拖船在發(fā)生故障時(shí)刻，在航行速度3 kn狀態(tài)下拋雙錨固定船位不危及風(fēng)電設(shè)備。船隊(duì)開(kāi)始穿越風(fēng)電基站時(shí)，修正風(fēng)流壓差后，擺正船位讓船隊(duì)航跡向在計(jì)劃航線上。由于海上冷濕氣流的影響，在船隊(duì)進(jìn)入第一個(gè)風(fēng)電基座時(shí)，海面上出現(xiàn)了鋒面霧，能見(jiàn)度極差，視距降至50 m左右，拖航船隊(duì)立即啟動(dòng)霧航程序，在助航設(shè)備提供詳細(xì)航行信息前提下，整個(gè)拖航船隊(duì)謹(jǐn)慎航行，在電子海圖和避碰雷達(dá)量程0.75～1.5 n mile上監(jiān)控拖航船隊(duì)的航跡向，航跡向和計(jì)劃航線重合無(wú)誤差，穿越風(fēng)電基座。由于天氣變化無(wú)常，在鋒面霧影響下，拖航船隊(duì)穿越三道基站后海上起風(fēng)，風(fēng)力達(dá)到10.8～15.5 m/s，能見(jiàn)度轉(zhuǎn)好，視線也寬廣，但是風(fēng)力增加，也影響拖航船隊(duì)的整體船位存在偏航，及時(shí)修正風(fēng)流壓差，向上風(fēng)向糾正航行，保持航跡向在計(jì)劃航線上航行，并且適當(dāng)加大主機(jī)輸出功率，確保航行速度保持在3 kn航行，經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)的航行，船隊(duì)拖離風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)始常規(guī)航行，見(jiàn)圖3、圖4、圖5。

4 拖航注意事項(xiàng)

4.1 完善航海資料

在進(jìn)入一個(gè)陌生水域前，要通過(guò)各種渠道盡可能細(xì)致地了解該水域的水文氣象資料，航海信息等資料。

4.2 充分熟悉主拖船和被拖船的操作性能

要充分熟悉主拖船被拖船的操縱性能，被拖船相關(guān)資料。

4.3 做好應(yīng)急預(yù)案

對(duì)被拖船的接拖、拖航、解拖可能存在各種不確定因素，在各項(xiàng)作業(yè)前，對(duì)各項(xiàng)作業(yè)的流程進(jìn)行整理，按步驟做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及應(yīng)對(duì)措施，分析整個(gè)作業(yè)過(guò)程中可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)，比如說(shuō)突發(fā)的天氣變化（大霧、陣風(fēng)等等）或者設(shè)備故障等，備好應(yīng)急預(yù)案，才能避免事故的發(fā)生。

4.4 注意風(fēng)流壓差

拖航與單船航行不同，拖航時(shí)航行速度慢，受風(fēng)面積大，及其被拖船容易受到風(fēng)流的影響，所以在拖航的過(guò)程中一定要控制好風(fēng)流壓差角，及時(shí)調(diào)整航向。

4.5 合理使用助航儀器

助航儀器有其局限性，在穿越風(fēng)電基站時(shí)，不能僅依靠航海設(shè)備航行，采用措施保持連續(xù)的不間斷觀察，為被拖船留出足夠大的余地，防止被拖船受風(fēng)力影響擦碰下風(fēng)側(cè)基站。

4.6 保持通訊暢通

在拖航過(guò)程中保持通訊暢通是非常重要的，緊急情況時(shí)通訊暢通是解決問(wèn)題最快速方法之一。

5 結(jié) 語(yǔ)

在我國(guó)沿海風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)實(shí)施拖航，在拖航的過(guò)程中會(huì)發(fā)生許多突發(fā)情況，務(wù)必要做好被拖船的穩(wěn)性計(jì)算，拖力點(diǎn)與主拖纜的匹配、拖航阻力計(jì)算、航線設(shè)計(jì)、應(yīng)急預(yù)案等，充分掌握現(xiàn)場(chǎng)和航線上的風(fēng)向風(fēng)力及流速流向，密切關(guān)注被拖船浮態(tài)及主拖纜的張力變化，依靠整個(gè)團(tuán)隊(duì)的默契配合，冷靜處理突發(fā)情況，積極克服困難，保持拖航船隊(duì)的良好狀態(tài)，方能在風(fēng)電基站之間安全穿越，順利抵達(dá)下一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。

作者簡(jiǎn)介：

許火生，船長(zhǎng)，（E-mail）coesxuhuosheng@163.com