專業(yè)運維船市場不可小覷
海上風(fēng)電運維船是用于海上風(fēng)力發(fā)電機組運行維護(hù)的專用船舶。該船舶在波浪中應(yīng)具有良好的運動性能，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)電機組的基礎(chǔ)，防止對基礎(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)備運送到風(fēng)力發(fā)電機組;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)電機組運維專用設(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)國外海上風(fēng)電的發(fā)展，風(fēng)電運維船主要分為四類：
(1)普通運維船
泛指用于海上風(fēng)電工程或運維的交通艇，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)運維船
指用于海上風(fēng)電工程或運維的專業(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(有效波高1.5米至2.5米)，抗風(fēng)浪強。
(3)運維母船
指用于海上風(fēng)電運維，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定位及補償懸梯傳送人員功能。
在國外運維船的發(fā)展史上，并非一開始就是這么專業(yè)的運維母船。開始采用商船改造，隨著需求的提高，針對海上風(fēng)電運維進(jìn)行了適應(yīng)性改造。
(4)自升式運維船
指主要用于海上風(fēng)電運維的大部件更換(齒輪箱、發(fā)電機等)的船舶。典型特征為：具備一定的起重能力，擁有自升式平臺，能適應(yīng)水深40米以內(nèi)大多數(shù)海域作業(yè)，具備DP定位及較長的自持能力。
風(fēng)電運維船是海上風(fēng)電運維的主要裝備。國外海上風(fēng)電運維過程中，專業(yè)運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，由單體船、雙體船以及三體船等船型組成。
國內(nèi)海上風(fēng)電剛剛起步，國內(nèi)運維船處于起步階段，目前使用的是普通運維船，主要由交通艇和漁船發(fā)展而來，近年以來逐漸出現(xiàn)簡易功能的雙體船?，F(xiàn)有的運維船基本可以達(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)將會降低。風(fēng)電運維船專業(yè)化必將是未來的趨勢。
根據(jù)發(fā)改委能源研究院的數(shù)據(jù)，結(jié)合BTM海上運維成本構(gòu)成來推算，海上風(fēng)電的運維成本占總成本的20%左右，運維船舶相關(guān)的費用又占了運維成本的20%左右。從現(xiàn)階段的實際情況來看，國內(nèi)在運維船上的投入是不足的，應(yīng)進(jìn)一步加大。然而這個情況正在變化，由于前期使用交通艇無法滿足風(fēng)電場需求，現(xiàn)已經(jīng)開始建造更好的運維船，可是目前建造的運維船仍難以滿足風(fēng)電場的需求，而后會建造更好的專業(yè)運維船，這是一個循序漸進(jìn)的過程。
到2020年，按開工建設(shè)規(guī)模1000萬千瓦，累計并網(wǎng)容量500萬千瓦，平均單機功率按5MW計算，我國開工建設(shè)規(guī)模約有2000臺海上風(fēng)力發(fā)電機組，累計并網(wǎng)約有1000臺海上風(fēng)力發(fā)電機組。按照每30臺機組需要一艘專業(yè)運維船，再加上海上風(fēng)電場開發(fā)區(qū)域不同和海上風(fēng)電運維主體不同等因素，海上風(fēng)電專業(yè)運維船的需求會近百艘。海上風(fēng)電專業(yè)運維船也將是一個不可小覷的市場。
運維成本隨運輸距離增加
海上風(fēng)電場運行維護(hù)需綜合考慮離岸距離、氣象海況、機組故障率，維護(hù)行為、發(fā)電能力、運維經(jīng)濟性等因素來進(jìn)行運維船的配置。一般來說較大規(guī)模的風(fēng)電場采用船隊形式，包括不同形式的船舶，如交通艇、專業(yè)運維船、專業(yè)運維母船、救援監(jiān)護(hù)船及其他專用工程船舶。
運維船配置的一般原則是：天氣較好、離岸較近的采用普通運維船，天氣復(fù)雜、離岸較近的采用先進(jìn)的專業(yè)運維船，天氣較好、離岸較遠(yuǎn)的采用普通運維船或?qū)I(yè)運維船和運維母船，天氣較復(fù)雜、離岸較遠(yuǎn)的采用專業(yè)運維船和運維母船。
影響運維船主要參數(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)能力超過抗浪能力，所以波高是更關(guān)鍵的因素。國內(nèi)風(fēng)電場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、運維船的航速、運維船環(huán)境適應(yīng)能力等條件、機組數(shù)量、機組性能、運維能力等因素建立了一個可利用率的估算模型，通過該模型計算出來的某海上風(fēng)電場的相關(guān)數(shù)據(jù)(見表3)。
表3：某海上風(fēng)電場模型計算數(shù)據(jù)
從表3可以看出，機組單臺年故障次數(shù)超過5次時采用普通運維船可利用率小于95%;如果采用專業(yè)運維船，單臺年故障次數(shù)為5次時可利用率超過96%，當(dāng)機組單臺年故障次數(shù)3次，可利用率可以達(dá)到98%。
海上風(fēng)電機組相對于陸上來說故障率更高，因為它們面臨的是一個更加惡劣的環(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。由于這個變化，運維成本將會增加，同時面臨更遠(yuǎn)的運輸距離，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)電場運維成本及提高風(fēng)電場可利用率，需要合理的規(guī)劃海上風(fēng)電場運維工作，針對不同的故障信息，選擇最優(yōu)維護(hù)方案。模型的建立需要考慮運維船配置、氣候參數(shù)、風(fēng)機具體故障、處理故障需要時長及人數(shù)等要素。圖1是一個非常典型海上風(fēng)電運維船配置和調(diào)度的模型。
圖1：海上風(fēng)電運維船配置和調(diào)度的模型
重點考慮氣象、運維船模式、機組故障模型、相關(guān)費用來制定運維策略，建立模型進(jìn)行分析，最終計算風(fēng)場的發(fā)電量、故障時間及運維費用等，以綜合收益最大來選擇合適的運維策略。
