海上风电设备的码头装卸方式和堆存方式
王冰 杨璧榕
【摘 要】 为满足海上风电设备对码头装卸方式和堆存方式的独特需求，在介绍国内海上风电发展情况的基础上，结合海上风电设备特点总结出海上风电设备码头装卸方式包括岸上设备吊装、船吊吊装、滚装、龙门架吊装，并指出堆存方式应考虑将堆场划分成若干区域，且在分区之间的道路应充分考虑运输车辆对道路转弯半径的要求。国内新码头的规划和设计应结合海上风电设备对码头装卸、堆存的獨特需求，统筹考虑码头在不同时期、不同货种之间的综合利用和衔接。
【关键词】 海上风电设备;装卸;堆场;堆存;船吊;滚装
1 海上风电发展情况
近几年，我国海上风电制造、建设和运维技术水平不断提升，发电成本逐年下降，海上风电的发展也呈现出加速和规模化的趋势。2014―2018年，我国海上风电装机容量年均增长高达74%，截至2019年底，全国海上风电装机容量已超过500万kW。预计2020年底海上风电累计装机容量将达到900万kW，2025年底将达到3 000万kW左右。随着安装和运维技术的成熟，海上风电场也将由近海浅水区逐渐走向近海深水区、远海深水区，其体量在未来10年将呈现大幅增长的态势。
2 海上风电设备特点
海上风电的开发和建设离不开原材料的出运。海上风电设备包括风机和电缆两个部分，其中风机部件包括叶片、主机、塔筒、基础结构。
从风电设备组件单件重量角度看，风机主机和风机基础属于超常规重件。目前市场上常规的风机主机功率主要为4～10 MW，单件重量约300～1 000 t。风机基础常见的有单桩基础、导管架基础等，单件重量也在1 000～2 000 t。
从风电设备组件单件尺寸角度看，风机基础和风机叶片属于超常规的大型构件。风机基础中的单桩基础单件长度可达100 m左右，而风机叶片的长度则超过100 m。
3 海上风电设备常见装卸方式和堆存方式
根据风电设备组件单件的大重量、大尺寸特点，对其在码头装卸方式和堆存方式提出了相对独特的需求。
3.1 装卸方式
海上风电设备需在码头装船，然后运输至海上风场进行安装。目前常规的装卸方式如下：
（1）岸上设备吊装。在欧洲，海上风电设备的装卸通常在通用码头或多用途码头改造而成的码头进行，码头门机可以作为海上风电设备半成品的卸船设备。在海上风电设备半成品加工完毕后，由于其重量大、尺寸大的特点，常规码头门机无法满足其装卸船的需求。进行风机叶片、导管架岸上吊装的设备多采用500 t履带吊，对于风机主机、单桩基础等大重量的组件，岸上设备则难以完成吊装作业。
（2）船吊吊装。考虑到海上风电设备单件重量大的特点，通常采用多用途重吊杂货船运输。该船型自带重型吊机，可以完成风机主机等重型设备的装船作业，但多用途重吊杂货船数量极少而租用难度相对较大且费用较高。
（3）滚装。重大件通常采用滚装上下船方式。海上风电设备的场内运输多采用模块车完成，亦可采用模块车直接滚装上船的方式进行装船作业，但缺点是滚装作业受高平潮持续时间所限，还只能在潮流较缓、波浪掩护条件较好的港口进行。
（4）龙门架吊装。龙门架吊装是指采用龙门起重机在船舶顶部进行吊装作业。该种作业方式要求较高，需在挖入式港池或两侧有突堤的港池两侧铺设轨道方能实现。单个龙门架的起重能力可达2 000 t左右，对于风机单桩等大尺度、大重量构件，可以采用2台龙门架同时进行吊装作业。该做法效率高、经济性强。
3.2 常见堆存方式
海上风电设备组件单件尺寸大，通常在堆场中露天堆存，等待成套成批集中出运。考虑到不同组件通常由不同厂家生产，且对堆场尺寸、荷载需求均有所不同，因此常将码头的堆场划分成若干区域，每个区域内堆存同类型的组件。
在堆场的布置方面，通常是将整个堆场设计成大平地，仅考虑各分区之间尽量少设置隔断设施。在保证满足排水要求的前提下，应尽量保证整个场地的坡度平缓，一方面满足运输海上风电设备组件的模块车对爬坡坡度的要求，另一方面较缓的坡度也有利于风电设备组件堆存过程中的稳定性。
在分区之间的道路应充分考虑运输车辆对转弯半径的要求。风机叶片的长度可达100 m以上，在堆场交通流向设计上应尽量少安排运输车辆行进路线的转向，如有难以避免的转向，则要充分考虑转弯半径的尺度（通常不小于30 m），并保证车辆转弯时风机叶片扫过的范围内没有障碍物。
海上风电设备单件重量大，对地基承载力的要求远超过常规码头堆场的荷载要求，其中风机主机对于地基承载力的要求最高，10 MW及以上的大型风机主机要求地基承载力达到20 MPa，其相应堆场区域应根据超重的荷载考虑相应的地基处理方案。
4 结 语
目前国内海上风电场建设已进入快速发展期，但装卸海上风电设备的码头仍未普及。海上风电场建设的周期性决定了其对码头和堆场的使用同样具有周期性。为保证码头不会闲置，海上风电设备的装卸码头和堆场通常结合其他货种统筹考虑。在国内基础设施建设高潮期，新码头的规划和设计应结合海上风电设备对码头装卸、堆存的独特需求，统筹考虑码头在不同时期、不同货种之间的综合利用和衔接。
