李美嬌

（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510663）

0 引言

2018年5月18日，國家能源局發(fā)布《國家能源局關(guān)于2018年度風(fēng)電建設(shè)管理有關(guān)要求的通知》，通知指出：“從2019年起，各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）新增核準(zhǔn)的集中式陸上風(fēng)電項(xiàng)目和海上風(fēng)電項(xiàng)目應(yīng)全部通過競爭方式配置和確定上網(wǎng)電價(jià)?！?020年，新型冠狀病毒肺炎疫情席卷全球，全世界的能源面臨重大考驗(yàn)；2021年，煤炭、天然氣等能源價(jià)格持續(xù)飆升，同年9月，我國遼寧、吉林、廣東等多個(gè)省份發(fā)出能源危機(jī)的通告，提出錯(cuò)峰用電等限電措施。

為了緩解我國日益嚴(yán)峻的能源形勢，滿足國內(nèi)日益增長的電力需求，也為了碳中和目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，海上風(fēng)電以其節(jié)能、環(huán)保、高效等得天獨(dú)厚的優(yōu)勢在新能源領(lǐng)域獲得了蓬勃發(fā)展。2021年1月，廣東省政府明確了2022年海上風(fēng)電中央補(bǔ)貼取消后，為扶持海上風(fēng)電發(fā)展，將在廣東省管轄海域?qū)?022年及2023年全容量并網(wǎng)海上風(fēng)電項(xiàng)目進(jìn)行補(bǔ)貼，補(bǔ)貼方式為“全容量并網(wǎng)、先到先得”[1]。

筆者基于多個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為海上風(fēng)電項(xiàng)目不同于傳統(tǒng)的核電、燃煤等陸上電力項(xiàng)目，海上升壓站作為海上風(fēng)電場的“心臟”，其安全、順利吊裝就位對項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電具有舉足輕重的作用。本文首先介紹了傳統(tǒng)海上風(fēng)電海上升壓站的構(gòu)造和組成，然后對海上升壓站上部組塊吊裝技術(shù)進(jìn)行分析和探討，簡述吊裝過程中可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對措施，最后對本研究進(jìn)行了簡要總結(jié)，對行業(yè)發(fā)展前景及國家戰(zhàn)略政策進(jìn)行了合理展望。

1 海上風(fēng)電場海上升壓站簡介

海上升壓站是海上風(fēng)電場的心臟，采用上部組塊和下部基礎(chǔ)的布置模式，其結(jié)構(gòu)由樁基礎(chǔ)、導(dǎo)管架、上部組塊三部分組成[2]。我國海上風(fēng)電場海上升壓站上部組塊為鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)，共設(shè)置三層（含甲板層），平臺(tái)尺寸根據(jù)各風(fēng)電場裝機(jī)容量不同，最終以施工圖為準(zhǔn)。海上升壓站效果圖如圖1所示。

圖1 海上升壓站效果圖

一層布置樓梯、電纜穿越層，在靠近甲板邊緣處布置救生設(shè)備、事故油罐。

二層中間布置主變壓器、主變散熱器、低壓配電室、蓄電池室、GIS室、消防泵房、應(yīng)急柴油機(jī)房等。

三層中間為主變壓器區(qū)域，一側(cè)布置二次設(shè)備間、暖通機(jī)房和電抗器室，另一側(cè)布置備用柴油機(jī)房、升壓變室和應(yīng)急配電室。

屋頂層布置懸臂吊、空調(diào)室外機(jī)、直升機(jī)平臺(tái)等。

甲板層設(shè)有兩個(gè)通道通向登船平臺(tái)，可以通過救生艇等逃生，各層均設(shè)有兩部疏散樓梯，樓梯直接從海上升壓站頂層一直通到甲板層，寬度不小于1.10 m，滿足疏散通道要求；開關(guān)柜室、二次設(shè)備間等主要防火區(qū)域均設(shè)有兩個(gè)出口，防火門均采用和墻相同的防火等級(jí)，所有防火門均向疏散方向開啟。圍護(hù)結(jié)構(gòu)按照不同防火分隔等級(jí)采用不同結(jié)構(gòu)及材料。

下部基礎(chǔ)在鋼結(jié)構(gòu)制作廠制作完成后，整體運(yùn)輸至海上完成鋼管樁沉樁、導(dǎo)管架吊裝、灌漿等工作。

上部組塊在鋼結(jié)構(gòu)制作廠完成鋼結(jié)構(gòu)建造、設(shè)備安裝調(diào)試后，整體運(yùn)輸至海上完成安裝工作。

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2 海上風(fēng)電場海上升壓站上部組塊整體吊裝技術(shù)要點(diǎn)分析

海上升壓站上部組塊整體吊裝施工首先根據(jù)GPS拋錨定位，運(yùn)輸船運(yùn)輸海上升壓站上部組塊至海上風(fēng)電場所在海域后拋錨定位，吊裝船和運(yùn)輸船全部定位完成后，吊裝船吊裝海上升壓站上部組塊至導(dǎo)管架正上方，配合完成海上升壓站上部組塊安裝工作，最后進(jìn)行海上升壓站與導(dǎo)管架連接皇冠板的焊接作業(yè)，焊后對焊接區(qū)域進(jìn)行涂裝保護(hù)。施工工藝流程如圖2所示。

圖2 海上升壓站上部組塊吊裝流程

2.1 施工準(zhǔn)備階段要點(diǎn)分析

（1）施工船舶的選型是海上升壓站能否順利吊裝的關(guān)鍵，在施工船舶進(jìn)場前，應(yīng)對船舶進(jìn)場路線及施工水域進(jìn)行考察，施工船舶應(yīng)根據(jù)施工水域水深、潮汐等情況進(jìn)行吃水校核，起重機(jī)械應(yīng)根據(jù)海上升壓站總吊重進(jìn)行起重能力分析，最終制訂船機(jī)設(shè)備使用的最優(yōu)方案。

（2）天氣形勢及其趨勢預(yù)測對于海上風(fēng)電施工來說至關(guān)重要，在吊裝前應(yīng)查詢國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心、windy查詢網(wǎng)等對施工水域的海洋氣象預(yù)報(bào)，準(zhǔn)確掌握未來12 h、24 h、48 h和72 h的天氣預(yù)報(bào)，包括風(fēng)速和風(fēng)向、有效波/涌高、最大波/涌高、平均/最大周期、波/涌方向、能見度、氣溫等方面[3]。

（3）海上升壓站上部組塊出廠要求直接影響風(fēng)電場并網(wǎng)發(fā)電，因此在出廠前應(yīng)完成所有焊接、涂裝工作，非必要不得進(jìn)行海上焊接和涂裝，以免因海洋氣候腐蝕影響施工質(zhì)量。

（4）海上升壓站上部組塊在基地碼頭總體拼裝前，必須確認(rèn)上部組塊在碼頭的擺放方向、裝船方向、海上安裝方向等與導(dǎo)管架方向保持一致，裝船前需測量4個(gè)柱子樁頂水平度（控制在3‰以內(nèi)），并準(zhǔn)確稱重、做好記錄。

（5）上部組塊海上安裝前，施工單位應(yīng)對已完成施工的下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)測，確保導(dǎo)管架的平面位置和相對高差符合安裝要求。

（6）施工方應(yīng)結(jié)合施工水域海纜敷設(shè)路由線路圖，繪制出船舶的?？?、拋錨布置圖，并在海纜處設(shè)置浮標(biāo)以便海上施工辨認(rèn)，施工時(shí)在周圍設(shè)置警戒船只、警戒區(qū)域。

2.2 吊裝施工階段要點(diǎn)分析

（1）施工船和運(yùn)輸船的精準(zhǔn)定位是順利完成吊裝的決定性因素，應(yīng)在船舶進(jìn)場前對所涉及的錨點(diǎn)及停船位置海域的水深等進(jìn)行復(fù)測。起重船拖航至離安裝位置附近300 m位置后，起重船解拖，艏錨和艉錨就位，起重船定位完畢。隨后，運(yùn)輸船定位在海上升壓站機(jī)位。吊裝時(shí)，運(yùn)輸船船長方向與浮吊船船長方向均順流布置，海上升壓站導(dǎo)管架在運(yùn)輸船一側(cè)，起重船拋錨就位好，運(yùn)輸船到達(dá)起重船船艉附近拋錨就位。

（2）海上吊索具與海上升壓站安裝操作過程中，涌浪一般應(yīng)不大于0.8 m，以便盡量減小浮吊和運(yùn)輸船的升沉運(yùn)動(dòng)，以免影響索具安裝質(zhì)量。

（3）上部組塊起吊后，海上風(fēng)浪流等環(huán)境因素影響較大，起吊后應(yīng)進(jìn)行吊裝觀察。按照技術(shù)規(guī)范書提出的吊裝時(shí)4個(gè)柱底部的水平和豎向加速度極限值，吊裝時(shí)應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測水平和豎向加速度，當(dāng)加速度超過設(shè)計(jì)值時(shí)應(yīng)立即停止相關(guān)吊裝工作。

（4）上部組塊離開運(yùn)輸船后，起重船通過起升調(diào)節(jié)臂架仰角將上部組塊吊裝至導(dǎo)管架上方，然后主鉤頭緩緩下降，上部模塊降至距離導(dǎo)管架上方1～2 m時(shí)停下，通過纜風(fēng)繩進(jìn)行微調(diào)定位，使上部組塊下方4個(gè)立柱對準(zhǔn)基礎(chǔ)樁插入。4根立柱定位，確認(rèn)無誤后，緩緩降下鉤頭，4個(gè)立柱準(zhǔn)確進(jìn)入基礎(chǔ)樁內(nèi)。

（5）上部組塊安裝結(jié)束后，應(yīng)使用水準(zhǔn)儀對海上升壓站整體沉降進(jìn)行定期觀測并形成觀察記錄，如發(fā)現(xiàn)總體沉降超出技術(shù)要求，應(yīng)及時(shí)采取措施加以解決[4]。

3 海上風(fēng)電場海上升壓站上部組塊整體吊裝重大風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對

傳統(tǒng)海上風(fēng)電場海上升壓站上部組塊整體吊裝時(shí)，總吊重通常達(dá)3 000 t及以上，因此海上吊裝屬于危大工程，極易發(fā)生海上大件吊裝事故。發(fā)生此類風(fēng)險(xiǎn)的原因主要是在大件吊裝過程中容易發(fā)生吊帶或鋼繩斷裂、吊耳損壞等情況，由此可能造成吊機(jī)傾斜甚至倒塌的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致高空墜物，甚至出現(xiàn)人員高處墜落的人身傷亡事故。應(yīng)對此類風(fēng)險(xiǎn)，作為施工方應(yīng)在施工前編制專項(xiàng)施工方案，充分分析海況條件并選擇適宜的施工船舶，組織專家論證。在施工船進(jìn)場后，開始施工前應(yīng)由施工單位、監(jiān)理單位等對起重船舶及吊索具進(jìn)行安全專項(xiàng)檢查，檢查其出廠合格證及有效期，檢查外觀質(zhì)量等。在施工時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控吊裝環(huán)境因素，避免大風(fēng)或大涌浪條件下施工，并做好施工警戒，避免非相關(guān)船舶進(jìn)入施工現(xiàn)場，發(fā)生船舶碰撞，從而造成不可估量的損失。

此外，海上施工還可能發(fā)生人員落水的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)可能造成人員傷亡事故，作為海上風(fēng)電場參建單位，應(yīng)在出海碼頭和各類參建船舶上配備足額的救生設(shè)備，同時(shí)要求本單位出海人員必須穿戴救生衣。長期在海上作業(yè)的施工人員應(yīng)經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，懂得基本的應(yīng)急救援常識(shí)和自救措施，一旦發(fā)生落水事件可以盡最大可能保障生命安全。

4 結(jié)語

“十三五”期間，近海海上風(fēng)電項(xiàng)目穩(wěn)步發(fā)展，以“搶裝潮”為催化劑，深海項(xiàng)目已悄然孕育；“十四五”則提出了“海上風(fēng)電+海洋牧場”的大膽創(chuàng)想，將新能源產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)跨界融合。伴隨產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)與多元化發(fā)展，海上風(fēng)電迅猛發(fā)展必勢不可當(dāng)。

本文分析了海上風(fēng)電場海上升壓站吊裝技術(shù)、所面對的難題和應(yīng)對策略，相比常規(guī)陸上電力項(xiàng)目的大件設(shè)備吊裝，海上吊裝最突出的問題是對海洋氣象環(huán)境依賴較大，危大工程作業(yè)具有極高的安全風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生人員落水或船舶傾覆將造成難以估計(jì)的損失，因此在施工前應(yīng)做好充足的施工準(zhǔn)備，在施工過程中應(yīng)實(shí)時(shí)關(guān)注氣象信息，嚴(yán)禁冒險(xiǎn)作業(yè)，各參建單位應(yīng)始終將人民生命安全放在第一位。