收稿日期：2021-12-10

基金項目：國家自然科學(xué)基金（52171284）

通信作者：董 勝（1968—），男，博士、教授，主要從事海洋工程環(huán)境及其與結(jié)構(gòu)相互作用方面的研究。dongsh@ouc.edu.cn

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-1518 文章編號：0254-0096（2023）04-0106-09

摘 要：為合理規(guī)劃施工流程及船機資源，降低建設(shè)成本，適應(yīng)平價上網(wǎng)時代海上風(fēng)電開發(fā)要求，提出基于混合整數(shù)線性規(guī)劃的施工窗口期及功效計算分析方法，基于25 a（1996—2020年）逐小時風(fēng)浪數(shù)值后報數(shù)據(jù)對廣東沿海海上風(fēng)電基礎(chǔ)施工及機組安裝的工效時空特征進行評估，并結(jié)合“十四五”期間擬建設(shè)風(fēng)電場進行具體分析。結(jié)果表明，海上風(fēng)電基礎(chǔ)施工及機組安裝效率受施工方法影響，具有顯著的時空變化特征，對于具體風(fēng)電場，應(yīng)綜合考慮環(huán)境條件、施工工效以及船機資源等，縮短建設(shè)工期，從而降低施工成本。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電場；窗口期；基礎(chǔ)施工；風(fēng)電機組安裝；線性規(guī)劃；廣東海域

中圖分類號：TK513.5""nbsp;"""""""""""" """""""" 文獻標(biāo)志碼：A

0 引 言

作為中國目前海上風(fēng)電規(guī)劃裝機容量最大的省份，廣東省已核準(zhǔn)3225萬kW、遠(yuǎn)期規(guī)劃3000萬kW，伴隨著2021年12月底“國補”取消，雖然廣東省在全國率先出臺省級財政補貼方案，但“十四五”期間海上風(fēng)電開發(fā)仍將面臨較大的“平價上網(wǎng)”壓力［1］。

海上風(fēng)電建設(shè)環(huán)節(jié)復(fù)雜、作業(yè)環(huán)境惡劣，加之受專業(yè)施工船舶資源制約顯著，建設(shè)安裝成本高，占總開發(fā)成本的20%～30%，且可能隨水深的增加進一步提高。根據(jù)以往建設(shè)經(jīng)驗，工期是建設(shè)成本的最大影響因素，在平價上網(wǎng)時代，作為海上風(fēng)電建設(shè)單位，為實現(xiàn)降本增效，核心在于優(yōu)化施工組織，縮短工期，而其出發(fā)點在于科學(xué)、準(zhǔn)確評估可施工窗口期［2］，特別是針對最為核心的風(fēng)電基礎(chǔ)和上部機組，二者施工流程復(fù)雜，各工序所需時長不一，涉及施工船舶類型不同，對海況敏感性各異［3］，需分別進行分析。

廣東海域在建和規(guī)劃中的海上風(fēng)電場水深普遍介于30～50 m，離岸距離最遠(yuǎn)超過100 km，固定式單樁和導(dǎo)管架是風(fēng)電基礎(chǔ)的主要發(fā)展方向。單樁基礎(chǔ)依靠插入海底的鋼管樁支撐上部機組，結(jié)構(gòu)形式簡單，在具備大型起重設(shè)備的前提下，施工效率高，目前在國內(nèi)外海上風(fēng)電場中應(yīng)用最為廣泛。過去普遍認(rèn)為其適用水深在30 m以內(nèi)，而隨著設(shè)計以及配套制造、施工和船機水平的進步，目前已具備在40 m級以及更深海域應(yīng)用的條件［4］。對于導(dǎo)管架基礎(chǔ)，通常認(rèn)為其在40～60 m水深更具優(yōu)勢。其由細(xì)的支撐桿框架連接三樁或四樁，結(jié)構(gòu)具有重量輕、剛度高，受波浪流作用小，適應(yīng)復(fù)雜海床條件和多數(shù)施工資源等優(yōu)點［5］。導(dǎo)管架基礎(chǔ)根據(jù)水深、施工方式、地質(zhì)等因素的不同大致可分為先樁法、后樁法、整體式和分體式吸力筒4種形式，海上風(fēng)電機組主要采用先樁法導(dǎo)管架基礎(chǔ)，鋼樁與導(dǎo)管架的連接形式傳力直接，抗疲勞性能好。施工過程中，先使用專用的打樁定位裝備將鋼樁打入海床，后安裝導(dǎo)管架。風(fēng)電機組安裝的主要部件為塔筒、機艙、輪轂、葉片，有整體和分體兩種吊裝方法［6］。整體法將塔筒、機艙、輪轂和葉片在陸地上組裝好，在安裝緩沖裝置后利用船舶運輸?shù)桨惭b現(xiàn)場，“一體式”起吊安裝到基礎(chǔ)上?？蓽p少海上的高空作業(yè)，但對工程船的起吊能力、碼頭以及運輸能力有較高要求。相比之下，分體法更加靈活，有單葉片、三葉片等多種方式。三葉片法將葉輪一次吊裝到位，減少了高空吊裝作業(yè)時間，但需足夠的甲板空間進行拼裝，同時對施工窗口要求高；相比而言，單葉片吊裝對施工窗口的選擇更為靈活，但吊裝次數(shù)的增加使得高空吊裝作業(yè)時間更長，安裝難度大、風(fēng)險高。

截至目前，國內(nèi)外對于海上風(fēng)電施工窗口期和工效的研究極少，現(xiàn)有的文獻［7］大多針對具體項目及工法，對施工窗口期的環(huán)境限制條件粗略確定，且基于短期水文氣象數(shù)據(jù)，由此計算的工效與實際誤差較大，總體上缺乏考慮具體施工工序及過程連續(xù)性的精細(xì)化施工窗口期及工效計算分析方法。

混合整數(shù)線性規(guī)劃（mixed integer linear programming，MILP）通過求解線性約束下目標(biāo)函數(shù)的極值問題來得到?jīng)Q策變量的最優(yōu)解，其在流程優(yōu)化等方面應(yīng)用廣泛［8］。本文在考慮環(huán)境約束及施工過程連續(xù)性的基礎(chǔ)上，提出基于MILP的施工窗口期及工效計算方法。針對廣東海域，考慮到風(fēng)和海浪是制約海上風(fēng)電施工最為重要的環(huán)境因素（海流流速大于2 m/s對船舶定位以及沉樁作業(yè)影響較大，深水中流速通常不超過1 m/s，因此海流對施工影響有限），利用由再分析風(fēng)電場和SWAN（simulating waves nearshore）海浪模式驗算得到的25 a（1996—2020年）逐小時風(fēng)速、有效波高和涌浪平均周期后報數(shù)據(jù)，對離岸距離200 km范圍內(nèi)2種不同基礎(chǔ)形式及風(fēng)電機組安裝方式的施工效率進行精細(xì)化評估，并重點分析“十四五”期間擬建設(shè)風(fēng)電場的施工特點和規(guī)律，可為建設(shè)單位施工規(guī)劃、協(xié)調(diào)船機資源等提供有益參考。

1 混合整數(shù)線性規(guī)劃

1.1 線性目標(biāo)函數(shù)

一般的，MILP通過求解線性約束下目標(biāo)函數(shù)的極小值來得到?jīng)Q策變量的最優(yōu)解，目標(biāo)函數(shù)可表示為：

[minxfTx]""""" （1）

式中：[f]——常數(shù)組成的列向量；[x]——決策變量組成的列向量。

1.2 邊界和線性約束

除了對決策變量附加整數(shù)約束外，MILP的邊界和約束條件與線性規(guī)劃一致，可表示為：

[x均為整數(shù)Bl≤x≤BuAeq?x=beqA?x≤b] （2）

式中：[Bl]——決策變量下限組成的列向量；[Bu]——決策變量上限組成的列向量；[Aeq、][beq]——常數(shù)組成的矩陣、對應(yīng)線性等式約束；[A、][b]——常數(shù)組成的矩陣、對應(yīng)線性不等式約束。

2 海上風(fēng)電施工工藝

2.1 水文氣象約束條件

海上風(fēng)電施工作業(yè)面（圖1和圖2）主要由主作業(yè)船和若

foundation construction

干運輸駁船組成，各項施工內(nèi)容涉及到不同類型的施工船舶和設(shè)備，其抗風(fēng)能力、耐波性和穩(wěn)性各不相同。風(fēng)況方面，不同部件（鋼管樁、導(dǎo)管架、塔筒、機艙、葉片、葉輪等）倒駁、吊裝對風(fēng)速的要求不一；對于海浪，通常認(rèn)為有效波高小于2 m不會對施工造成影響，雖然自升式風(fēng)電安裝船升船就位后可形成不受海浪影響的穩(wěn)定平臺，但需運輸駁船配合起吊風(fēng)電機組組件，對可施工窗口期分析需考慮駁船的耐波穩(wěn)性，此外，實踐中發(fā)現(xiàn)，長周期涌浪（周期7 s以上）作用下船舶橫縱搖幅度極可能超過0.5°，繼而導(dǎo)致主吊大幅度晃動無法正常進行作業(yè)。結(jié)合過往施工經(jīng)驗，不同施工內(nèi)容對應(yīng)的環(huán)境要素閾值可確定如表1所示。

2.2 典型施工工序

對于單樁基礎(chǔ)，浮吊起重船配合運輸駁船是國內(nèi)當(dāng)下施工的主要作業(yè)模式，成本相對較低，過往在江蘇省使用效果較好，但在臺灣海峽以及東南沿海由于受特殊海洋環(huán)境的影響，施工效果一般。相比之下，半潛式起重船穩(wěn)性較好，且在動力定位系統(tǒng)的配合下，無需系泊定位，機動性和作業(yè)效率更高。揭陽神泉海上風(fēng)電項目實現(xiàn)了半潛式重吊平臺“華電中集01”在國內(nèi)大直徑單樁基礎(chǔ)施工的首次應(yīng)用，施工工序如表2所示。

2018年至今，廣東陽江地區(qū)包括中廣核/中節(jié)能南澎島、三峽陽江沙扒、華電青洲三在內(nèi)多個水深20～50 m的海上風(fēng)電場風(fēng)電機組均規(guī)模化采用了先樁法四樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)，典型施工流程及所需時長如表3所示，可知與單樁基礎(chǔ)相比，導(dǎo)管架基礎(chǔ)安裝工序更多、所需時間更長。

風(fēng)電機組吊裝在實際工程中主要通過自升式海上風(fēng)電安裝平臺配合運輸駁船進行，三葉片法和單葉片法應(yīng)用廣泛。前者是將3個葉片與輪轂組裝成葉輪組件后整體吊裝，后者是在機艙輪轂就位后，使用起重機將單個葉片依次進行吊裝。兩種不同方法對應(yīng)的典型安裝工序分別如表4和表5所示。

3 基于混合整數(shù)線性規(guī)劃的施工窗口期及工效計算方法

3.1 算法原理

基于MILP，結(jié)合海上風(fēng)電典型施工工序及環(huán)境約束條件，可提出一種算法用于精細(xì)分析海上風(fēng)電施工窗口期及工效，為方便表述，定義變量如下：

1）[Dv，t|（v=1，…，Nv;t=0，…，NT）]——水文氣象數(shù)據(jù)序列，v對應(yīng)影響海上風(fēng)電施工的[Nv]個環(huán)境要素（例如風(fēng)速、有效波高、平均周期，下同）；[t]對應(yīng)于時間序號，序列長度為[NT+1]；

2）[T0]——水文氣象數(shù)據(jù)的初始時間（t=0）；

3）[ΔT]——水文氣象數(shù)據(jù)的時間分辨率；

4）[Tv，g|（v=1，…，Nv;g=1，…，Ng）]——計劃開展施工任務(wù)（基礎(chǔ)施工、風(fēng)電機組安裝等，流程包含[Ng]項工序）中第[g]項工序各環(huán)境要素的可作業(yè)閾值；

5）[Lg|（g=1，…，Ng）]——計劃開展施工任務(wù)中第[g]項工序的預(yù)期時長；

6）[Swg，Ewg|（g=1，…，Ng）]——由指定時刻[T]起，可執(zhí)行施工任務(wù)（基礎(chǔ)施工、風(fēng)電機組安裝）中第[g]項工序窗口期的開始和結(jié)束時序，其滿足：

[D1，t≤T1，g，t=Swg，???，EwgD2，t≤T2，g，t=Swg，???，Ewg"""""" ?DNv，t≤TNv，g，t=Swg，???，EwgEwg-Swg×ΔT≥Lg]""""" （3）

7）[Srg，Erg|（g=1，…，Ng）]——實際執(zhí)行施工任務(wù)中第[g]項工序的開始和結(jié)束時序，根據(jù)預(yù)期的作業(yè)時長有：

[Erg=Srg+LgΔT]" （4）

8）[Tsg，Teg|（g=1，…，Ng）]——實際執(zhí)行施工任務(wù)中第[g]項工序的開始和結(jié)束時刻，有：

[Tsg=T0+Srg?ΔTTeg=T0+Erg?ΔT] （5）

根據(jù)上述定義，首先，為確保第[g]項工序在對應(yīng)窗口期內(nèi)可完成，[Srg]應(yīng)滿足：

[Swg≤Srg≤Ewg-LgΔT]""" （6）

其次，考慮到第[g]項工序最快可在[Swg+Lg/ΔT]時序完成，后續(xù)第[g+1]項工序的對應(yīng)窗口期應(yīng)自[Swg+Lg/ΔT]時序開始尋找，即：

[Swg+LgΔT≤Swg+1]" （7）

為確保前后工序的計劃執(zhí)行時間段不發(fā)生重疊，[Srg]和[Srg+1]應(yīng)滿足：

[Srg+LgΔT≤Srg+1]""" （8）

為避免使用成本高昂的施工船舶在海上長時間閑置等待可施工窗口期，分析出的[Srg|（g=1，…，Ng）]應(yīng)以式（9）為優(yōu)化目標(biāo)。

[minimizeSrNg-Sr1]""""" （9）

3.2 計算流程

基于上述原理，海上風(fēng)電施工窗口期及工效精細(xì)化分析算法的實施流程如圖3所示。其中，優(yōu)化過程以式（9）為目標(biāo)函數(shù)，決策變量[Srg=[Sr1，Sr2，…，SrNg]T]的邊界條件為[Slb≤Srg≤Sub，]根據(jù)式（6）可得：

[Slb=[Sw1，Sw2，…，SwNg]T]" （10）

[Sub=[Ew1-L1，Ew2-L2，…，EwNg-LNg]T]""" （11）

不等式約束[A?Srg≤b]由式（8）可得：

[A=1-100…001-10??001-1?0?????00…001-1b=-L1，-L2，…，-LNg-1T]"" （12）

通過MILP優(yōu)化使用各工序可施工窗口期，得到各工序的最優(yōu)開始時序，以使完成單個基礎(chǔ)施工/風(fēng)電機組安裝耗時最短，求解過程采用Matlab中的混合整數(shù)線性規(guī)劃求解器進行。

4 廣東海域施工工效對比分析

4.1 研究海域

廣東省海域面積41.93萬km2，風(fēng)能資源豐富，但受臺風(fēng)影響顯著。為推動海上風(fēng)電發(fā)展，廣東省制定2017—2030年發(fā)展規(guī)劃，規(guī)劃風(fēng)電場離岸距離最遠(yuǎn)達(dá)150 km?；诖思昂Ｉ巷L(fēng)電朝深遠(yuǎn)海發(fā)展的趨勢，本文著重考慮廣東省附近離岸距離在200 km范圍內(nèi)的海域及“十四五”重點建設(shè)項目，位置如圖4所示，不同區(qū)位代表性風(fēng)電場具體信息如表6所示。

efficiency calculation

4.2 風(fēng)、浪要素數(shù)據(jù)來源及驗證

本文逐小時風(fēng)速數(shù)據(jù)來源于歐洲中期天氣預(yù)報中心（ECMWF）開發(fā)的第5代全球大氣再分析產(chǎn)品ERA5；逐小時波浪要素數(shù)據(jù)來自校正SWAN模型在中國近海25 a（1996—2020年）的逐小時的數(shù)值后報結(jié)果。

為確保后報數(shù)據(jù)可靠，本文搜集了大量實測數(shù)據(jù)對其進行驗證。實測風(fēng)速來自當(dāng)前最完善的海表氣象觀測數(shù)據(jù)集ICOADS；實測波高來自IFREMER，其收集了1992—2016年衛(wèi)星高度計和散射計反演的有效波高數(shù)據(jù)；實測周期數(shù)據(jù)公開來源較少，本文采用文獻［9］對ENVISAT衛(wèi)星ASAR WM波模式數(shù)據(jù)進行解析、并經(jīng)浮標(biāo)數(shù)據(jù)修訂后的平均周期。

誤差量化分析采用偏度系數(shù)[Ebias]、均方根誤差[Ermse]以及皮爾遜相關(guān)系數(shù)[Er]，計算公式為：

[Ebias=XSim-XObs]"""" （13）

[Ermse=i=1N（XSimi-XObsi）2N]" （14）

[Er=i=1N（XSimi-XSim）（XObsi-XObs）i=1N（XSimi-XSim）2i=1N（XObsi-XObs）2]" （15）

式中：[XObsi]——實測值；[XSimi]——同時刻、位置模擬數(shù)據(jù)空間插值；[XObs]——實測數(shù)據(jù)均值；[XSim]——模擬數(shù)據(jù)均值；[N]——數(shù)據(jù)集長度。

由表7可知，模擬數(shù)據(jù)誤差較小，與實測值一致性較強，同時證實了SWAN后報波浪周期的可靠性。因此，采用再分析風(fēng)速、后報有效波高和涌浪平均周期來進行施工工效分析，結(jié)果可以信任。

4.3 年均施工量空間分布

基于優(yōu)化算法及逐小時的風(fēng)浪要素數(shù)據(jù)，研究中對目標(biāo)海域1996—2020年的施工窗口期及工效進行計算，統(tǒng)計得到年均施工量。

基礎(chǔ)施工和風(fēng)電機組安裝年均施工量空間分布情況如圖5和圖6所示。可知，年均施工量在空間范圍內(nèi)變化顯著，基礎(chǔ)施工及風(fēng)電機組安裝的施工工效空間變化趨勢基本一致，不同基礎(chǔ)形式及不同風(fēng)電機組安裝方式之間也無明顯區(qū)別，均隨離岸距離的增加而減少，這主要與水深有關(guān)。西南部近岸海域年均施工量較周圍多10個左右，這主要由于該處陸地伸入海洋形成海灣，受輻散效應(yīng)影響，波浪能量耗散，波況較平穩(wěn)。

基礎(chǔ)施工方面，單樁年均最高可達(dá)170余個，近岸淺水區(qū)域大都超過140個，離岸距離較遠(yuǎn)、水深較大的海域一年僅能施工80個；由于施工工序上存在明顯差異，相比而言，

導(dǎo)管架基礎(chǔ)的年均可施工量整體較低，主要介于60～150個，僅北部灣、珠江口等個別受掩蔽的位置可達(dá)160個。

風(fēng)電機組安裝方面，采用三葉片法，年均可安裝量均在50臺以上，北部灣及珠江口處可達(dá)130余臺，近岸淺水區(qū)域大都在80臺以上；相比而言，單葉片法高空吊裝次數(shù)較多，其施工效率較低，年均可安裝量主要集中在40～80臺范圍內(nèi)。

4.4 月均施工量空間分布

風(fēng)浪有明顯的季節(jié)性特征，對海上風(fēng)電施工工效影響顯著?；凇笆奈濉睍r期廣東省逐步完善的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈及風(fēng)電基地，為降低建設(shè)成本，可探索適用于當(dāng)?shù)亍暗捅靖咝А钡慕ㄔO(shè)模式，在海況較差季節(jié)有計劃地進行部件生成，海況較好時調(diào)配多個作業(yè)面集中進行施工。由此，研究中進一步對可施工基礎(chǔ)和安裝風(fēng)電機組數(shù)量月變化特征進行對比分析。

基礎(chǔ)施工方面，如圖7所示，相比于單樁基礎(chǔ)，導(dǎo)管架基礎(chǔ)的安裝工序更多，所需時間更長，因此，2種基礎(chǔ)形式之間的可施工量差異明顯；但施工量均隨月份變化顯著且趨勢相同，可知施工效率主要取決于環(huán)境條件，1—5月份整體遞增，6—12月份整體遞減，其中，4—8月份施工條件最好，單樁均在10個以上，大部分超過12個，導(dǎo)管架都在8個以上，大部分超過10個；11月份至次年1月份，由于受季風(fēng)的影響，風(fēng)速全年最大，最不適宜進行海上施工，月可施工單樁大都不超過5個，導(dǎo)管架集中在3個以內(nèi)，且部分離岸較遠(yuǎn)的海域在11、12月份可施工導(dǎo)管架基礎(chǔ)量為零。

風(fēng)電機組安裝方面，如圖8所示，2種方式對應(yīng)安裝量之間的差別不大，總體上單葉片法效率略高；可安裝量隨月份變化趨勢與基礎(chǔ)一致，從1—12月份先遞增后遞減，在5月份達(dá)到最大值，這主要是由環(huán)境條件的變化引起；1—2月份以及10—12月份，環(huán)境條件惡劣，最不適宜進行海上安裝作業(yè)，安裝量大都不超過5臺，其中12月份幾乎整個海域可安裝量為零，缺乏有效的施工窗口期；4—7月份海上安裝條件最好，均在7臺以上，由于施工工序的差異及總體所需安裝時間的不同，三葉片法大都超過8臺，單葉片法主要集中在9臺以上；其他幾個月份三葉片法安裝量在3～8臺，單葉片法為4～12臺。

4.5 關(guān)鍵風(fēng)電場對比分析

為科學(xué)制定施工計劃，進一步針對各代表風(fēng)電場計算基礎(chǔ)和風(fēng)電機組年、月均可施工/安裝量，結(jié)果如表8所示。結(jié)合風(fēng)電場規(guī)劃裝機容量，單臺風(fēng)電機組功率按10 MW計算，惠州港口海況最好，采用單樁基礎(chǔ)可1年完成施工，導(dǎo)管架基礎(chǔ)以及2種風(fēng)電機組安裝方式均需超過1年；汕頭海門三規(guī)劃容量小，兩種基礎(chǔ)形式均可在1個月內(nèi)施工完成，風(fēng)電機組安裝不超過2個月；汕頭勒門二單樁施工僅需3個月，導(dǎo)管架施工、風(fēng)電機組安裝最少需4個月；陽江近海深水二施工量大，基礎(chǔ)最少需2年，風(fēng)電機組安裝在3年以上，若工期緊張，則應(yīng)考慮適當(dāng)增加工作面。

5 結(jié) 論

基于混合整數(shù)線性規(guī)劃，本文提出海上風(fēng)電施工窗口期及功效精細(xì)化分析算法，并針對廣東海域進行相關(guān)對比研究，得到如下主要結(jié)論：

1）基于混合整數(shù)線性規(guī)劃的施工窗口期及工效計算方法能夠考慮施工工序、優(yōu)化使用施工環(huán)境窗口期，更為準(zhǔn)確地評估施工工效，對不同施工內(nèi)容及工序都具有很好的適用性。

2）在廣東海域，不同基礎(chǔ)形式、風(fēng)電機組安裝方式的可施工/安裝量均具有顯著的時空變化特征。基礎(chǔ)施工效率，單樁明顯優(yōu)于導(dǎo)管架，在其他因素相差不大的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用單樁基礎(chǔ)；風(fēng)電機組安裝效率，三葉片法和單葉片法差異不大，離岸較近時，三葉片法更具優(yōu)勢，深遠(yuǎn)海處，單葉片法效率略高，具體施工時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備及條件選用相應(yīng)方法。對于具體風(fēng)電場建設(shè)，應(yīng)綜合考慮工期、任務(wù)量、施工工效以及船機資源等提前做好施工規(guī)劃，盡可能縮短建設(shè)工期，降低施工成本。

［參考文獻］

［1］"""" 時智勇， 王彩霞， 李瓊慧. “十四五”中國海上風(fēng)電發(fā)展關(guān)鍵問題［J］. 中國電力， 2020， 53（7）： 8-17.

SHI Z Y， WANG C X， LI Q H. Key issues of China’s offshore wind power development in the “14th Five-Year Plan”［J］. Electric power， 2020， 53（7）： 8-17.

［2］"""" 劉晉超. 海上風(fēng)電施工窗口期對施工的重要性［J］. 南方能源建設(shè)， 2019， 6（2）： 16-18.

LIU J C. Importance of window phase for offshore wind power" construction［J］." Southern" energy" construction， 2019， 6（2）： 16-18.

［3］"""" 袁汝華， 黃海龍， 孫道青， 等. 海上風(fēng)電風(fēng)機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式及安裝技術(shù)研究［J］. 能源與節(jié)能， 2018， （12）： 59-61.

YUAN R H， HUANG H L， SUN D Q， et al. Research on basic structure and installation technology of offshore wind turbine［J］. Energy and energy conservation， 2018， （12）： 59-61.

［4］"""" WU X N， HU Y， LI Y， et al. Foundations of offshore wind turbines： a review［J］. Renewable and sustainable energy reviews， 2019， 104： 379-393.

［5］"""" 田偉麗， 汪冬冬， 高健岳. 海上風(fēng)電項目中導(dǎo)管架基礎(chǔ)施工技術(shù)綜述［J］. 中國港灣建設(shè)， 2020， 40（5）： 20-24.

TIAN W L， WANG D D， GAO J Y. Summary of jacket foundation construction technology in offshore wind power project［J］. China harbour engineering， 2020， 40（5）： 20-24.

［6］"""" JIANG Z Y. Installation of offshore wind turbines： a technical review［J］. Renewable and sustainable energy reviews， 2021， 139： 110576.

［7］"""" 王子俊. 某海上風(fēng)電場施工總進度設(shè)計研究［J］. 水電與新能源， 2020， 34（6）： 36-39.

WANG Z J. On the design of the general construction schedule of an offshore wind farm［J］. Hydropower and new energy， 2020， 34（6）： 36-39.

［8］"""" YOKOYAMA R， TAKEUCHI K， SHINANO Y， et al. Effect of model reduction by time aggregation in multiobjective optimal design of energy supply systems by a hierarchical MILP method［J］. Energy， 2021， 228： 120505.

［9］"""" LI X M， HUANG B Q. A global sea state dataset from spaceborne synthetic aperture radar wave mode data［J］. Scientific data， 2020， 261（7）： 1-25.

DETAILEDLY COMPARATIVE STUDY OF OFFSHORE WIND POWER CONSTRUCTION WEATHER WINDOW AND EFFICACY IN

GUANGDONG SEA AREA

Lin Yifan1，Yang Zihao2，Liu Yufei1，Wang Xiaohe1，Lu Peng1，Dong Sheng2

（1. Huadian Heavy Industries Co.， Ltd.， Beijing 100070， China；

2. College of Engineering， Ocean University of China， Qingdao 266100， China）

Abstract：For planning the construction procedures， deploying vessels and equipment properly， to reduce cost and adapt to the requirements of offshore wind farm development in the coming era of flat rate， the algorithm based on mixed integer linear programming for construction weather window and efficiency is proposed. Utilizing the 1-hour hindcast wind and wave data with a time span of 25 years （1996-2020）， the construction weather window and efficiency of the foundation construction and offshore wind turbine installation are evaluated both on spatial and temporal scope. With respects to the specific wind farms that will be constructed in the “14th Five-Year Plan”， the detailed analysis is performed. The results suggest that the efficiency of offshore foundation construction and wind turbine installation has significant spatial and temporal variation characteristics， and can be affected by the selected construction method. For specified offshore wind farm， the environment conditions， construction efficiency， vessels and equipment should be considered comprehensively to shorten the construction period and further reduce construction cost.

Keywords：offshore wind farm； weather window； foundation construction； wind turbine installation； linear programming； Guangdong sea area