在陆地风电场建设快速发展的同时,海上丰富的风能资源和技术的可行性被越来越多人关注。处于技术完善期的海上风电,正在追求更大功率、更加经济的技术方向。一旦攻克技术难点,海上风电发展潜力将与火电、核电相当,并且对施工技术及设备的要求也在不断提高。
全球海上风电
据全球风能理事会(GWEC)统计,2020年全球海上风电的资本支出首次超过了海上石油和天然气的投资。全球海上风电的年装机容量将在五年内翻两番;其在全球新增风电装机中的份额,将从目前的6.5%增至2025年的21%。
据克拉克森研究(Clarksons Research)报告显示,截至2021年11月初,全球累计199个海上风场全容量并网投产,其装机量达到37.2GW,预计在2025年末达到102GW,未来几年仍将大幅增长。
中国海上风电
中国在2021年10月份超过英国(10.5GW)成为全球第一大海上风电市场。据统计,年初至今,中国已有14个风场3.1GW完成投产,仍有25个风场8.3GW已实现首次并网,而今年的投产规模也将达到历史新高。
海上风电安装
预计到2025年末,全球将有超过9000台海上风机的吊装需求,其中2000台将被放置在离岸40公里以外海域,风电安装船和运维船的需求将在未来几年有所增长。11月初,中国市场?电安装船利?率高达98%,作业在中国?场的船舶数量达到月平均69艘,同比增长183%。
近年来,迅速扩容的海上风电市场催生出庞大的风机安装需求,对吊装高度、起重能力以及作业效率提出更加严苛的要求。今年以来,国内海上风电持续“抢装”,中国海上风电已具备规模化发展的坚实基础。在这傲人的成绩背后,不仅有科学技术的创新和风电人的默默坚守,同时,更昭示着工程机械机械行业明朗的未来。
中联重科ZCC18000履带式起重机
10月25日13时58分,随着183吨重的31号海上风机叶轮与机舱发电机精准对接,7兆瓦容量的海上试验风机成功在浙能嘉兴1号海上风电场“落户”。本次吊装所采用的主吊型号为中联重科ZCC18000履带式起重机,吊装刷新了浙江省海上风电单机容量纪录。
7兆瓦东方电气试验风机所使用的叶片长度达91米,轮毂高度达115米,重量相当于11头成年蓝鲸,整个风轮直径达186米,扫风面积相当于3.8个标准足球场大小。吊装过程又正值寒潮天气和大潮汛,工期紧,海上风浪大,对于起重机的吊装精度及效率要求高。
为争抢宝贵的施工“窗口期”,嘉兴风电公司联合中交三航项目部团队针对杭州湾海域海况的特点及特殊的吊装工艺,组织相关人员研究制定了风机吊装全过程的专项施工方案,进行了分析部署,做好各项准备工作。最终决定使用ZCC18000担任此次吊装任务的主吊角色并取得成功。
福建福清海坛海峡海上风电项目
在海上风电吊装领域,中联重科已有两款实力超群的双子星:ZCC18000于2020年8月投放市场,在海上作业中已屡建奇功,屡创佳绩。参与了包括中广核浙江岱山4#、盐城大丰竹根沙、协鑫如东H13、H15等多个风电项目的建设。ZCC18000为平台化开发,模块化设计,采用641kW大功率进口康明斯发动机,动力强劲,11米宽轨距底盘,稳定性好。单臂、双臂多种工况设置,强大的起重性能,超起轻型主臂120m,额定起重量351t@30m,可满足4~8MW海上风电吊装;微动性能突出,起升最低稳定速度可达0.8-0.9m/min,实现精准吊装,满足不同风机吊装需求。
ZCC18000超起配重恒悬浮技术,突破船舶平台空间狭小的限制,可减少作业需求面积约60%;超起配重可在作业过程中全程悬浮,吊装中无需使用辅助吊车倒换配重,提高工作效率;同时配备智能化超起配重变幅控制系统,根据吊载重量和半径实时自动同步超起配重幅度,减少人工操控的不可控风险,提高了吊装的安全性。
就在今年9月30日,大唐大连市庄河1号(100MW)海上风电场项目第6台风机顺利吊装完成,负责本次安装项目的是中交一航局首艘风电安装船,船上所采用主吊机型为中联重科ZCC18000履带式起重机,月度安装完成第四塔以上风机(含第四塔)5台、风轮1台,创下单月安装纪录。
中联重科另一款海上风电利器ZCC32000最大起重量2000吨,最大起重力矩32000tm,超越国内外同级别产品。产品采用双发动机+液压泵组的动力系统,可切换单发、双发工作模式,燃油经济性好,产品搭载自适应超起配重变幅控制系统、双钩同步防抖控制等技术,功能全面的无线遥控系统适应恶劣环境下的有效作业。
三一SCC19000TM履带起重机
12月4日23时30分,随着最后一个叶轮稳稳坐落在100米高的塔筒上,龙源江苏大丰H4海上风电项目圆满收官。47台6.45MW的海上风电机组即将把源源不断的清洁电能送入电网。三一SCC19000TM履带起重机作为重要吊装设备,承担了6台风机的安装任务。
与此同时,在SCC19000TM的不远处,三一SCC12000TM和SCC4000A正在为龙源江苏大丰H6海上风电项目效力,沿海树起一台台硕大无比的“大风车”,形成一条独特的风景线。
海上风电吊装是一项复杂的系统工程,面对风速、涌浪等干扰因素,必须稳字当头。为了一个合适的窗口期,所有人员都时刻备战,等上十天半个月是常有的事情。同时,他们还得时刻观察着,因为一旦到了窗口期,就要和老天争分夺秒。
6.45MW的风机安装工艺复杂,在涌浪的情况下容易带着塔筒一起晃动。所以,施工设备必须安全、平稳、快速,把握最好的吊装时机。目前是海上风电吊装抢装最后一个月,各个业主都在加速施工,吊装设备的作业效率显得更加重要。
中国能建江苏电建三公司项目技术负责人张志芳介绍:“三一履带起重机的后配重悬浮技术,非常符合半潜平台狭窄空间内施工作业。设备在回转、行走过程中不需要重复拆卸,在施工窗口时间较短的情况下,对吊装施工效率提升帮助很大。”
三一SCC19000TM履带起重机被称为“海上风电吊装利器”,最大起重力矩19000吨米,面对风电机组大型化的趋势也能表现得十分从容。可覆盖8MW以下海上风电吊装及162m以下陆地风电吊装。90m主臂加变幅副臂工况,在26m作业半径最大起重量达700吨,能全面满足石化吊装工况。126m主臂在26m作业半径最大起重量达380t,能全面满足海上风电工况。超起配重空钩悬浮回转,海上风电吊装工作效率可提升20%。
徐工XGC28000履带起重机
2020年1月4日,徐工2000吨级履带起重机XGC28000成功安装国内首台8MW海上风机,将国内已吊装的最大功率海上风机纪录提升至8MW。本次吊装的8MW海上风机风轮直径167米,叶片长81.4米,机仓重258吨,吊装高度达117米。面临寒潮大风、暴雨、热带气旋等海上恶劣天气,徐工XGC28000履带起重机克服重重困难,以优异吊装性能、高适应性与高可靠性,再次刷新起吊重量和风机功率纪录。
徐工XGC28000履带起重机成功安装国内首台8MW海上风机
徐工XGC28000履带起重机自2010年面世以来,应用于核电、石化、海洋工程、煤化工等大型工程项目,不断打破行业纪录。2016年底,XGC28000履带起重机搭载半潜船顺利完成4MW海上风机的安装任务,开创千吨级履带起重机海上风电吊装工艺先河。
对接市场需求,徐工履带起重机秉承创新技术和通用性设计理念,不断探索、突破,全新风电吊装利器徐工履带式起重机XGC11000、XGC2100W、XGC12000等机型应运而生,为风电吊装提供有力保障。
利勃海尔LR 11350起重机
2019年12月爱茵根 / 多瑙(德国)- 数周前,目前全球最强大的海上风力发电机在荷兰鹿特丹港被架起。该风力发电机机舱总高为207米,净重675吨。这是用于该吊装工作的两台利勃海尔履带式起重机所能承受的极限吊重。在抬吊过程中两台利勃海尔LR 11350起重机成功地吊起了780吨的总负载,并将这庞大的部件安装在150米高度的巨型风机塔筒上。
利勃海尔LR 11350起重机成功地吊起了780吨的总负载
通用电气(GE)于十月推出了12兆瓦“Haliade-X 12 MW”型风力发电机,使其成为目前世界最强大的海上风力发电机。巨型塔筒和包含先进技术总尺寸约1500立方米的发电机机舱部件于夏季在鹿特丹港被安装完毕。样机被安装在岸上,以便于早期的测试工作。
来自丹麦的BMS集团赢得了安装这台风机的订单。这家从事起重作业、工程、重型运输和特种运输的专家不仅活跃在欧洲,而且在澳大利亚、南非和美国也非常活跃。在鹿特丹,BMS集团使用两台LR11350履带式起重机安装12兆瓦的风机,在某些情况下使用了抬吊的方式。其中一台履带式起重机是直接从位于爱茵根的利勃海尔工厂的生产线运到现场的。
该工作需要具有超强起重能力的吊车来完成。用两台履带式起重机来共同安装是非常理想的,P臂系统提高了起重能力。在主臂底部双倍加强,从而大幅度提升了起重能力。在鹿特丹需要垂直的吊臂位置和150米的臂长,这意味着与标准的桁架臂系统相比,带有p臂的利勃海尔起重机的起重能力提高了70%以上。
在风力发电现场经常是这样,鹿特丹的天气决定了主吊的时间表。例如安装巨型机舱,负载物体在两台履带式起重机之间放置了两天多,直到风力条件最终允许,它们才能完成被吊到150米高塔筒上的任务。这个重达675吨的核心系统需要大约一个小时才能到达最终位置。由于使用了巨大的特殊横梁和吊具,两台履带式起重机成功地将780吨的负重吊起。在到达最终高度后,履带吊开始小心地移动–两台LR11350起重机在吊钩负载的情况下移动约20米直到机舱能够精确地定位安装在塔筒上。
中交天和新型海上风电嵌岩钻机
3月24日,在三川风电莆田平海湾海上风电场F区,中交天和研制的新型海上风电嵌岩钻机完成了国内海上最大直径嵌岩单桩钻孔项目。中交天和新型海上风电嵌岩钻机问世填补了海上风电大直径单桩嵌岩装备的空白,并对世界海上风电领域大直径单桩嵌岩基础工程的发展产生了重大意义。
近年来随着国家对绿色清洁能源开发的重视,海上风电建设项目日趋增多,相应的风电桩孔嵌岩钻机设备需求大增,当前世界上风电桩孔钻机设备无论从钻孔直径上还是从施工效率上都已经不能满足目前现状。中交天和新型海上风电嵌岩强力钻机拥有现有设备优点的同时,取得了现有装备的诸多技术瓶颈的突破,解决了大直径嵌岩钻孔施工中因破岩能力弱,排渣不及时导致的综合效率低的问题。
中交天和新型海上风电嵌岩钻机最大提升力900t、转速0~9r/min、钻孔直径7.5-10.4m(并能在该范围实现“百变”,让大直径海上嵌岩成为可能,属于行业首创,目前国内外主流装备钻孔直径4.7—6m)、额定扭矩3050kN.M、最大扭矩4000kN.M,并采用智能化钻进控制系统,使设备操作更便捷,实现钻进施工一键启动,遇到扭矩和钻压超限时自动会提,避免因操作人员的误操作损坏设备,同时该系统可实现数据实时监测,施工数据存储等。
超大扭矩驱动系统为快速掘进提供动力支持,强力提升及钻进系统为掘进中的高效破岩提供足够钻压,独立三通道高效吸排渣系统为高效率的排渣提供了技术保障,让中交天和新型海上风电嵌岩钻机在全风化、中风化岩层钻进速度达到20—40mm/ min,微风化、弱风化岩层钻进速度可达10 mm/min,综合能力及钻进速度均领先于目前国内外同类装备。