專業(yè)運(yùn)維船市場(chǎng)不可小覷
海上風(fēng)電運(yùn)維船是用于海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)的專用船舶。該船舶在波浪中應(yīng)具有良好的運(yùn)動(dòng)性能，在航行中具有很好的舒適性，能夠低速精準(zhǔn)的靠泊到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)，防止對(duì)基礎(chǔ)造成較大沖擊，并能夠與基礎(chǔ)持續(xù)接觸，能夠安全便利地將人員和設(shè)備運(yùn)送到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;船舶甲板區(qū)應(yīng)具有存放工具、備品備件等物資的集裝箱或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)維專用設(shè)備的區(qū)域，并可以進(jìn)行脫卸;船舶還應(yīng)具有運(yùn)維人員短期住宿生活的條件和優(yōu)良、舒適的夜泊功能。
根據(jù)國(guó)外海上風(fēng)電的發(fā)展，風(fēng)電運(yùn)維船主要分為四類：
(1)普通運(yùn)維船
泛指用于海上風(fēng)電工程或運(yùn)維的交通艇，典型特征為航速較低(20節(jié)以下)，普通舵槳推進(jìn)，耐波性差，靠泊能力差(有效波高1.5米以下)
(2)專業(yè)運(yùn)維船
指用于海上風(fēng)電工程或運(yùn)維的專業(yè)船舶，典型特征為航速較高(20節(jié)以上)，全回轉(zhuǎn)推進(jìn)(噴水或全回轉(zhuǎn)舵槳)，耐波性好，靠泊能力強(qiáng)(有效波高1.5米至2.5米)，抗風(fēng)浪強(qiáng)。
(3)運(yùn)維母船
指用于海上風(fēng)電運(yùn)維，供人員住宿，存放備件的較大型船舶，典型特征為：可提供40人以上的住宿，具備一個(gè)月以上自持力，靠泊能力優(yōu)異(有效波高2.5米以上)，具備DP定位及補(bǔ)償懸梯傳送人員功能。
在國(guó)外運(yùn)維船的發(fā)展史上，并非一開始就是這么專業(yè)的運(yùn)維母船。開始采用商船改造，隨著需求的提高，針對(duì)海上風(fēng)電運(yùn)維進(jìn)行了適應(yīng)性改造。
(4)自升式運(yùn)維船
指主要用于海上風(fēng)電運(yùn)維的大部件更換(齒輪箱、發(fā)電機(jī)等)的船舶。典型特征為：具備一定的起重能力，擁有自升式平臺(tái)，能適應(yīng)水深40米以內(nèi)大多數(shù)海域作業(yè)，具備DP定位及較長(zhǎng)的自持能力。
風(fēng)電運(yùn)維船是海上風(fēng)電運(yùn)維的主要裝備。國(guó)外海上風(fēng)電運(yùn)維過(guò)程中，專業(yè)運(yùn)維船作為最重要的可達(dá)性裝備被普遍應(yīng)用到各海上風(fēng)電場(chǎng)，由單體船、雙體船以及三體船等船型組成。
國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電剛剛起步，國(guó)內(nèi)運(yùn)維船處于起步階段，目前使用的是普通運(yùn)維船，主要由交通艇和漁船發(fā)展而來(lái)，近年以來(lái)逐漸出現(xiàn)簡(jiǎn)易功能的雙體船。現(xiàn)有的運(yùn)維船基本可以達(dá)到每年200天的出行天數(shù)，然而隨著離岸距離加大，以及天氣更加惡劣的南方區(qū)域海上風(fēng)電的開發(fā)，出行天數(shù)將會(huì)降低。風(fēng)電運(yùn)維船專業(yè)化必將是未來(lái)的趨勢(shì)。
根據(jù)發(fā)改委能源研究院的數(shù)據(jù)，結(jié)合BTM海上運(yùn)維成本構(gòu)成來(lái)推算，海上風(fēng)電的運(yùn)維成本占總成本的20%左右，運(yùn)維船舶相關(guān)的費(fèi)用又占了運(yùn)維成本的20%左右。從現(xiàn)階段的實(shí)際情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)在運(yùn)維船上的投入是不足的，應(yīng)進(jìn)一步加大。然而這個(gè)情況正在變化，由于前期使用交通艇無(wú)法滿足風(fēng)電場(chǎng)需求，現(xiàn)已經(jīng)開始建造更好的運(yùn)維船，可是目前建造的運(yùn)維船仍難以滿足風(fēng)電場(chǎng)的需求，而后會(huì)建造更好的專業(yè)運(yùn)維船，這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。
到2020年，按開工建設(shè)規(guī)模1000萬(wàn)千瓦，累計(jì)并網(wǎng)容量500萬(wàn)千瓦，平均單機(jī)功率按5MW計(jì)算，我國(guó)開工建設(shè)規(guī)模約有2000臺(tái)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，累計(jì)并網(wǎng)約有1000臺(tái)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。按照每30臺(tái)機(jī)組需要一艘專業(yè)運(yùn)維船，再加上海上風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)區(qū)域不同和海上風(fēng)電運(yùn)維主體不同等因素，海上風(fēng)電專業(yè)運(yùn)維船的需求會(huì)近百艘。海上風(fēng)電專業(yè)運(yùn)維船也將是一個(gè)不可小覷的市場(chǎng)。
運(yùn)維成本隨運(yùn)輸距離增加
海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)需綜合考慮離岸距離、氣象海況、機(jī)組故障率，維護(hù)行為、發(fā)電能力、運(yùn)維經(jīng)濟(jì)性等因素來(lái)進(jìn)行運(yùn)維船的配置。一般來(lái)說(shuō)較大規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)采用船隊(duì)形式，包括不同形式的船舶，如交通艇、專業(yè)運(yùn)維船、專業(yè)運(yùn)維母船、救援監(jiān)護(hù)船及其他專用工程船舶。
運(yùn)維船配置的一般原則是：天氣較好、離岸較近的采用普通運(yùn)維船，天氣復(fù)雜、離岸較近的采用先進(jìn)的專業(yè)運(yùn)維船，天氣較好、離岸較遠(yuǎn)的采用普通運(yùn)維船或?qū)I(yè)運(yùn)維船和運(yùn)維母船，天氣較復(fù)雜、離岸較遠(yuǎn)的采用專業(yè)運(yùn)維船和運(yùn)維母船。
影響運(yùn)維船主要參數(shù)的環(huán)境因素主要包括，距離，水深，波高，風(fēng)況等等。一般而言抗風(fēng)能力超過(guò)抗浪能力，所以波高是更關(guān)鍵的因素。國(guó)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)主要集中在黃海北部，渤海灣，黃海，福建和廣東等區(qū)域。各區(qū)域環(huán)境情況(見(jiàn)表1、表2)。
表1：各區(qū)域環(huán)境概況
表2：各區(qū)域風(fēng)頻分布
我們根據(jù)環(huán)境情況、運(yùn)維船的航速、運(yùn)維船環(huán)境適應(yīng)能力等條件、機(jī)組數(shù)量、機(jī)組性能、運(yùn)維能力等因素建立了一個(gè)可利用率的估算模型，通過(guò)該模型計(jì)算出來(lái)的某海上風(fēng)電場(chǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)(見(jiàn)表3)。
表3：某海上風(fēng)電場(chǎng)模型計(jì)算數(shù)據(jù)
從表3可以看出，機(jī)組單臺(tái)年故障次數(shù)超過(guò)5次時(shí)采用普通運(yùn)維船可利用率小于95%;如果采用專業(yè)運(yùn)維船，單臺(tái)年故障次數(shù)為5次時(shí)可利用率超過(guò)96%，當(dāng)機(jī)組單臺(tái)年故障次數(shù)3次，可利用率可以達(dá)到98%。
海上風(fēng)電機(jī)組相對(duì)于陸上來(lái)說(shuō)故障率更高，因?yàn)樗鼈兠媾R的是一個(gè)更加惡劣的環(huán)境、更高難度的維護(hù)方式等。隨著海上風(fēng)電的發(fā)展，海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)不得不需要轉(zhuǎn)移到離岸更遠(yuǎn)的地方，更深的水域。由于這個(gè)變化，運(yùn)維成本將會(huì)增加，同時(shí)面臨更遠(yuǎn)的運(yùn)輸距離，更惡劣的氣候條件和更嚴(yán)峻的物流挑戰(zhàn)。為降低海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維成本及提高風(fēng)電場(chǎng)可利用率，需要合理的規(guī)劃海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維工作，針對(duì)不同的故障信息，選擇最優(yōu)維護(hù)方案。模型的建立需要考慮運(yùn)維船配置、氣候參數(shù)、風(fēng)機(jī)具體故障、處理故障需要時(shí)長(zhǎng)及人數(shù)等要素。圖1是一個(gè)非常典型海上風(fēng)電運(yùn)維船配置和調(diào)度的模型。
圖1：海上風(fēng)電運(yùn)維船配置和調(diào)度的模型
重點(diǎn)考慮氣象、運(yùn)維船模式、機(jī)組故障模型、相關(guān)費(fèi)用來(lái)制定運(yùn)維策略，建立模型進(jìn)行分析，最終計(jì)算風(fēng)場(chǎng)的發(fā)電量、故障時(shí)間及運(yùn)維費(fèi)用等，以綜合收益最大來(lái)選擇合適的運(yùn)維策略。
