海上風(fēng)電開發(fā)正成為全球焦點(diǎn)。近日，全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）公布的數(shù)據(jù)顯示，2020年，全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量為606.7萬千瓦，創(chuàng)歷史新高。GWEC預(yù)測(cè)到2030年全球海上風(fēng)電將新增裝機(jī)2.05億千瓦。而據(jù)英國(guó)克拉克森研究（Clarkson Research）公司預(yù)測(cè)，到2025年年底，全球至少有1.5萬臺(tái)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行于350多個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)。
作為海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)的一個(gè)重要基礎(chǔ)裝備，目前安裝船供不應(yīng)求。英國(guó)克拉克森研究公司的報(bào)告顯示，截至2020年8月，全球有超過700艘船參與過海上風(fēng)電項(xiàng)目。其中，具備自升和自航能力的專業(yè)海上風(fēng)電安裝船有52艘，吊重安全工作負(fù)荷（Safe Working Load）大于800噸的則有31艘。
此外，當(dāng)下有14艘自升式平臺(tái)處于建造中，其中9艘的吊重安全工作負(fù)荷大于800噸。
能源咨詢公司Rystad Energy 表示，能夠安裝大型海上風(fēng)電部件的船舶的建造速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，按照目前的趨勢(shì)來看，全球安裝船的數(shù)量將不足以滿足2025年以后的市場(chǎng)需求。繁榮的海上風(fēng)電市場(chǎng)正在為造船業(yè)打開巨大的發(fā)展空間。
表1 國(guó)外主要第三代大型自升式海上風(fēng)電作業(yè)平臺(tái)
低迷中的“燃點(diǎn)”
受新冠肺炎疫情影響，2020年，租金和設(shè)備利用率的下降使傳統(tǒng)海工市場(chǎng)承受巨大壓力。當(dāng)然，“承壓”似乎早已成為海工市場(chǎng)的常態(tài)。克拉克森研究公司在其定期發(fā)布的《離岸市場(chǎng)影響跟蹤》（Offshore Market Impact Tracker）報(bào)告中指出：“自2014年全球油價(jià)逐步回落，海工市場(chǎng)開始陷入長(zhǎng)達(dá)5年的低迷期。2019年，得益于市場(chǎng)供需不斷再平衡，海工板塊的活躍度有所改善；但是2020年年初爆發(fā)的新冠肺炎疫情削弱了市場(chǎng)的積極前景。”然而，海上風(fēng)電已經(jīng)成為低迷市場(chǎng)中的“燃點(diǎn)”。
除了海上風(fēng)電需求的釋放為海工市場(chǎng)帶來活力外，在供需失衡的背景下，海上風(fēng)電安裝船租金暴漲，由此帶來的可觀利潤(rùn)吸引了眾多海工企業(yè)。有從業(yè)人員表示，當(dāng)前中國(guó)海上風(fēng)電安裝船的租金已經(jīng)從原來的400萬元/月漲到1000萬元/月以上。
在美國(guó)，海上風(fēng)電安裝船的租金更是暴漲至540萬元/月（約合人民幣3540萬元/月），即便如此，依然“一船難求”。
已有企業(yè)聞風(fēng)而動(dòng)。早在2020年夏季，摩洛哥最大的散貨船船東之一Scorpio Bulkers 就披露，將投資2.65億——2.9億美元（約合人民幣17.25億——18.87億元），打造首艘海上風(fēng)電安裝船，成為全球首家轉(zhuǎn)向可再生能源市場(chǎng)的大型散貨船公司。據(jù)報(bào)道，該公司還與韓國(guó)大宇造船公司（DSME）簽署了“1+3”艘海上風(fēng)電安裝船建造意向書，首艘船只交付時(shí)間定于2023年第三季度。
2021 年2 月4日，Scorpio Bulkers 正式公布了其全新的公司名稱?“Eneti”，計(jì)劃在2021年內(nèi)出售船隊(duì)中的全部散貨船，轉(zhuǎn)戰(zhàn)海上風(fēng)電行業(yè)。
此外， 挪威奧斯陸海洋重型運(yùn)輸公司（Offshore Heavy Transport）、全球最大的集裝箱航運(yùn)公司馬士基集團(tuán)和日本清水建設(shè)株式會(huì)社等國(guó)際知名企業(yè)也在計(jì)劃制造或訂購(gòu)海上風(fēng)電安裝船。
英國(guó)克拉克森研究公司的數(shù)據(jù)顯示，2005年至2020年，全球海上風(fēng)電相關(guān)船舶及平臺(tái)的新造和改裝訂單總計(jì)達(dá)783個(gè)，海上風(fēng)電板塊的船舶新簽訂單數(shù)量已占整體海工市場(chǎng)訂單的10%以上。
先驅(qū)者的腳步
歐洲是全球最早開發(fā)海上風(fēng)電的地區(qū)。在早期探索階段，海上風(fēng)電項(xiàng)目施工以浮吊為主，有時(shí)候甚至需要?jiǎng)佑冒嘿F的、用于海上石油項(xiàng)目的重型起重平臺(tái)或浮式起重船。
為了解決浮式起重船和平臺(tái)作業(yè)窗口期過短的問題，歐洲開發(fā)了世界上第一個(gè)專業(yè)化的自升式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)，但該平臺(tái)的尺度過大，機(jī)電配置的冗余度過高，導(dǎo)致投資成本大，經(jīng)濟(jì)效益不佳。
荷蘭GustoMSC 公司作為全球領(lǐng)先的海洋裝備設(shè)計(jì)公司之一，開發(fā)了具有代表性的第一代插樁自升式海上風(fēng)電安裝船船型，采用非繞樁式，將吊機(jī)布置在艉部?jī)蓚€(gè)樁腿之間。由于采用了四樁腿設(shè)計(jì)，甲板通暢性和投資成本得到顯著改善，成為主流產(chǎn)品。
歐洲的第二代海上風(fēng)電安裝船型也是以配置繞樁式起重機(jī)為主要特征，其繞樁吊機(jī)的安全工作負(fù)荷一般在400——800噸。
2010 年前后，歐洲推出第三代自航自升式海上風(fēng)電作業(yè)船型。
隨著海上風(fēng)電機(jī)組向大型化發(fā)展，以及海上風(fēng)電項(xiàng)目逐步向深水區(qū)邁進(jìn)，歐洲海上風(fēng)電行業(yè)開始探索運(yùn)輸與安裝“一體化”的作業(yè)模式。該模式大致經(jīng)歷了三個(gè)階段。一是風(fēng)電設(shè)備“一體化”運(yùn)輸和安裝：可變載荷迅速提升至5000噸左右，一次出航可攜帶4——6套機(jī)組設(shè)備，起重能力在800——1000噸。二是單樁和多角基礎(chǔ)的“一體化”運(yùn)輸、起吊和打樁：配置的繞樁式吊機(jī)起重量大致在1500噸左右，最典型的是Scylla號(hào)（1500噸×32米=48000噸·米）。三是適用于3000噸基礎(chǔ)的“一體化”運(yùn)輸、起吊和打樁船：典型的如比利時(shí)楊德努公司（Jande Nul） 公司投資建造的“伏爾泰”號(hào)，預(yù)計(jì)于2022年交付使用。
目前看來，歐洲在前兩個(gè)階段的實(shí)踐是比較成功的，核心施工裝備和海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)形成了良性的互動(dòng)。Scylla號(hào)安裝船在英國(guó)海上風(fēng)電項(xiàng)目的作業(yè)也十分成功：船舶尺度大，耐波性好，作業(yè)窗口期長(zhǎng)；配置齊備，作業(yè)效率高；無需配套船組配合，海上作業(yè)安全性顯著提升，有利于控制工程的整體人力成本，對(duì)各國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展具有較大的啟發(fā)和參考意義。
除了發(fā)展自航自升式平臺(tái)，比利時(shí)德米（DEME）集團(tuán)下屬的GeoSea于2019年投資建造了5000噸級(jí)多功能起重船，主要用于海上風(fēng)電基礎(chǔ)施工，其全回轉(zhuǎn)起重能力達(dá)到3000噸，起吊高度達(dá)到水面以上170米，船長(zhǎng)216.5米，船寬49米，型深16.8米。
緩解用船緊張的方案
即使歐洲海上風(fēng)電安裝船產(chǎn)業(yè)走在世界前列，但同樣面臨緊缺的窘境。英國(guó)咨詢公司4COffshore 認(rèn)為，由于輪轂高度和起重能力的限制不斷增加，預(yù)計(jì)海上風(fēng)電安裝船將嚴(yán)重短缺。可以使用的船舶數(shù)量有限，使得大型風(fēng)電機(jī)組的部署變慢，項(xiàng)目延誤，競(jìng)爭(zhēng)的缺乏則進(jìn)一步拉高最終建設(shè)成本。
而除了增加數(shù)量這一顯而易見的解決方式之外，還有更多手段可以緩解海上風(fēng)電用船緊張的局面。
首先，可以對(duì)現(xiàn)有安裝船進(jìn)行升級(jí)。近期，荷蘭四面體（Tetrahedron）公司開發(fā)出一種可安裝在原有安裝船上，實(shí)現(xiàn)升級(jí)改造的新型吊機(jī)。該公司表示，與占地面積相同的現(xiàn)有船載起重機(jī)相比，因其利用了不同的運(yùn)動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)載荷傳遞方式，新型起重機(jī)擁有更強(qiáng)的起重能力，最大可以滿足單機(jī)容量為20 兆瓦的海上風(fēng)電機(jī)組的安裝。而這款起重機(jī)僅比現(xiàn)有起重機(jī)高出50 米。如此一來，原本設(shè)計(jì)用于安裝5 兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的自升式平臺(tái)可以在無需重新加固船體的情況下進(jìn)行升級(jí)，省去了重新制造大型起重船的費(fèi)用。目前，挪威船級(jí)社DNV GL 已完成概念設(shè)計(jì)驗(yàn)證，計(jì)劃在2022 年之前交付首臺(tái)新型起重機(jī)。
其次，與整機(jī)廠商和開發(fā)商進(jìn)行更多的合作，借此更好地把握市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，從而優(yōu)化安裝時(shí)間表，確保以最合理的方式利用安裝船。比如，隨著水深的進(jìn)一步增加，漂浮式風(fēng)電機(jī)組與漂浮式海工結(jié)構(gòu)將催生出更多的水上作業(yè)模式。自升式海上風(fēng)電安裝船由于受作業(yè)水深的直接限制，將不具備面向漂浮式風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)輸安裝能力，取而代之的可能是漂浮式海上風(fēng)電安裝船或平臺(tái)。海工企業(yè)可根據(jù)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)展開更有針對(duì)性的技術(shù)研發(fā)，以提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力。
最后，加強(qiáng)與本地公司的合作。海工作業(yè)窗口期受項(xiàng)目所在地的海洋環(huán)境條件影響較大，施工方加強(qiáng)與本地公司的合作，有助于增強(qiáng)安裝船在地理上的機(jī)動(dòng)性，提高安裝效率。當(dāng)然，這也能在某種程度上規(guī)避政策層面的阻礙。美國(guó)于1920 年開始執(zhí)行的《海運(yùn)商業(yè)法案》（即著名的《瓊斯法案》）旨在保護(hù)國(guó)內(nèi)造船業(yè)，限制外國(guó)造船廠的產(chǎn)品進(jìn)入美國(guó)。為此，挪威OIM Wind 公司正與美國(guó)海上風(fēng)電開發(fā)商談判，將在美國(guó)建造一艘起重能力達(dá)2600 噸的安裝船，以滿足法案要求，建成后能一定程度上緩解美國(guó)海上風(fēng)電安裝船緊缺的狀況
