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        海上風電運維難題,ROV有答案

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        即使從全球范圍來看,海上風電在今日還是一個新興的行業。雖然它的發展速度已經遠超人們的預期,但是還遠稱不上完善。世界上第一座海上風電場在丹麥,它于 1991 年投入運行,2017 年退役拆除,比最早預期壽命延長了 6 年。由于資源的短缺,歐洲很多國家很早就投入到了海上風電的建設當中,世界上的海上風電場也主要集中在地中海區域。

         

        2017 年 3 月,Vindeby海上風電場正式宣告退役

         

        我國風電產業雖起步晚,但是增長快。前幾年我國實行的補貼政策推動了風電行業的“搶裝潮”,著實推動了相關行業的發展。從 GWEC(全球風能理事會)2022 年發布的海上風電行業報告來看,來自中國的企業已成為全球最大的海上風電風機基礎的制造商,把常年位居榜首的龍頭企業西門子歌美颯擠出了前三,而我國生產的風機還未在境外完成過安裝,這就表明巨大的產量全部都投入到了國內市場。

         

        中國風機產量已居于世界第一

         

        現階段,我國主要的電還是來源于火力發電,盡管經過的技術革新,大型的火電站的對環節污染已不像原來那樣嚴重,但是燃煤產生大量的碳排放是不可避免的。另外,煤炭資源不是取之不盡用之不竭的,盡管較其他國家而言,我國煤炭資源豐富,但是畢竟資源是有限的,開發新能源是必然的。除了火電外,第二大來源是水電,但是水電在目前也無法滿足我國的用電需求,加上近年異常氣候頻發,對水電站也產生了一定的影響。這讓發展新能源的需求愈發迫切了起來。

         

        海上風電有許多顯著的優點。第一就是優質的海風,風力發電最關鍵的因素就是風的大小,而海上風況普遍優于陸上,離岸 10 千米的海上風速通常比沿岸要高出 20%。在同等條件下海上風力機的年發電量能比陸上高 70%。同時海上很少有靜風期,因此風力機的發電時間更長。通常來說,陸上風力機的年發電利用小時數大約是 2000 小時,而海上風力機往往能達到 3000 多小時。對于我國而言,約一萬八千多千米長的海岸線,加之 6000 多個島嶼,相對于陸地,我國近海風能資源更為豐富。

         

        三峽莊河海上風電場

         

        第二是節省了陸地的使用,同時減少了對居民及環境的影響,巨型的風機若安裝在居民區附近,會產生視覺以及聽覺污染,持續旋轉產生的陰影和噪音會對居民產生不小的影響。陸上風機在建造運輸的過程對自然環境也會產生些許的破壞,也有研究機構表明,風電站對自然生物也會造成影響。海上風電很大程度上避免了這些陸上風電的老問題。

         

        事情都有兩面性,能源也不例外。海上環境惡劣,這使得海上風電的劣勢其實也是顯而易見的,它施工難度大,維護困難,成本較高。一般認為,海上風電的開發成本比陸上風電要高出 50%。目前來看,發展新能源的目的不是為了取代現有的某一發電模式,而是在優化能源的結構,形成一種更健康的對環境更為友好的產業。

         

        海上風力發電場容易受到來自海上極端條件的許多維護問題的影響,高故障率在海上風電發展早期并不鮮見,人們對海上惡劣的自然條件還是預估不足。傳統陸上機組沿用到海上往往會導致頻發的“齒輪箱故障”。我國早期發展海上風電時也走過改裝陸上機組下海的路,結果可想而知?,F在一臺樁機從生產組裝到最后退役,其實一般也只有25年的時間,但安裝完成后,就會進入運維期。

         

        海上風電運維難度大,成本高。從難度上看,運維作業工況惡劣,除去可能會遇到臺風的狀況,平常也會遇到氣旋所帶來的大風、團霧、雷雨這些不適合出海的天氣,同時又受大幅淺灘,潮間帶各潮汐影響。種種因素造成了通達困難,交通設備選擇困難,使得海上運維作業有效時間短,安全風險大。從成本上來看,運維的成本實際上和裝機成本相當,甚至要略高于裝機成本,約占用電成本的 25%。降低長期維護的成本,無疑是對風電發展極為有利的。

         

         

        25 年中的前 5 年,風機制造商會提供質保,之后則需要電場自行維護。除了葉片和汽輪機,水下的部分也是維護的重難點,包括樁基,海纜等。擅長水下檢測的 ROV 為電力生產商提供了一種經濟高效的解決方案,它可以密切關注水下的狀況,能完成包括風電樁基(沁水構件)檢測、犧牲陽極檢測、沖刷腐蝕檢測在內的多種檢測任務。相對于培養水下作業人員,ROV 更易于使用,可以為風電公司節省定期檢查的費用,也能夠更準確客觀的對水下結構進行監測,降低事故發生的風險。

         

        案例一

        2020 年 11 月,我公司應江蘇省風電龍頭企業邀請,為海上風電裝置進行整體的檢查維護工作,使用我司 ROV 及相應傳感器產品進行水下檢測,維護等工作。本次海上維護順利完成,獲得業主單位一致好評,為客戶和國家挽回難以估量的損失,創造了巨大的經濟和社會效益。

         

         

        案例二

        海上風電裝置經過長期運行,受潮汐影響,樁基及樁基底部會產生腐蝕疲勞(導致電器設備失效)、鋼結構壽命降低等情況,因此需進行整體的檢查維護工作,為后續故障分析及解決方案提供有力的數據圖像支持。2021 年 3 月,我公司應業主單位邀請,使用纜控無人潛航器 R1-45 搭載前置多波束聲吶對大連市海上風電場址升壓站樁基等水下構件進行水下探摸和樁基礎相關信息測量。

         

         

        案例三

        2021 年 4 月,我公司攜帶纜控無人潛航器 R1-45 通過水上攝像系統及前置多波束聲吶對青島海域的海纜的情況進行監測,確認海纜是否存在斷裂以及確定位置等問題,對發現問題的地方進行定位,并進行駐足觀測,為之后維修提供科學依據。

         

         

        海上發電的蓬勃發展推動了我國雙碳目標的實現,助力我國能源結構轉型。搶裝潮過后,海上風電步入了正常的發展軌道,逐漸走向成熟。博雅工道作為海洋裝備制造企業,也一定會持續在海上風電產業的“下游”發揮自己的優勢,貢獻自己的力量。

         

         

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