安裝船的“黃金時代”

　　海上風電開發正成為全球焦點。近日，全球風能理事會（GWEC）公布的數據顯示，2020年，全球海上風電新增裝機容量為606.7萬千瓦，創歷史新高。GWEC預測到2030年全球海上風電將新增裝機2.05億千瓦。而據英國克拉克森研究（Clarkson Research）公司預測，到2025年年底，全球至少有1.5萬臺風電機組運行于350多個海上風電場。

 

　　作為海上風電項目建設的一個重要基礎裝備，目前安裝船供不應求。英國克拉克森研究公司的報告顯示，截至2020年8月，全球有超過700艘船參與過海上風電項目。其中，具備自升和自航能力的專業海上風電安裝船有52艘，吊重安全工作負荷（Safe Working Load）大于800噸的則有31艘。

 

　　此外，當下有14艘自升式平臺處于建造中，其中9艘的吊重安全工作負荷大于800噸。

 

　　能源咨詢公司Rystad Energy 表示，能夠安裝大型海上風電部件的船舶的建造速度遠遠跟不上市場需求的增長，按照目前的趨勢來看，全球安裝船的數量將不足以滿足2025年以后的市場需求。繁榮的海上風電市場正在為造船業打開巨大的發展空間。

 

 

表1 國外主要第三代大型自升式海上風電作業平臺

 

 

　　受新冠肺炎疫情影響，2020年，租金和設備利用率的下降使傳統海工市場承受巨大壓力。當然，“承壓”似乎早已成為海工市場的常態。克拉克森研究公司在其定期發布的《離岸市場影響跟蹤》（Offshore Market Impact Tracker）報告中指出：“自2014年全球油價逐步回落，海工市場開始陷入長達5年的低迷期。2019年，得益于市場供需不斷再平衡，海工板塊的活躍度有所改善；但是2020年年初爆發的新冠肺炎疫情削弱了市場的積極前景。”然而，海上風電已經成為低迷市場中的“燃點”。

 

　　除了海上風電需求的釋放為海工市場帶來活力外，在供需失衡的背景下，海上風電安裝船租金暴漲，由此帶來的可觀利潤吸引了眾多海工企業。有從業人員表示，當前中國海上風電安裝船的租金已經從原來的400萬元/月漲到1000萬元/月以上。

 

　　在美國，海上風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”。

 

　　已有企業聞風而動。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），打造首艘海上風電安裝船，成為全球首家轉向可再生能源市場的大型散貨船公司。據報道，該公司還與韓國大宇造船公司（DSME）簽署了“1+3”艘海上風電安裝船建造意向書，首艘船只交付時間定于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”，計劃在2021年內出售船隊中的全部散貨船，轉戰海上風電行業。

 

　　此外， 挪威奧斯陸海洋重型運輸公司（Offshore Heavy Transport）、全球最大的集裝箱航運公司馬士基集團和日本清水建設株式會社等國際知名企業也在計劃制造或訂購海上風電安裝船。

 

　　英國克拉克森研究公司的數據顯示，2005年至2020年，全球海上風電相關船舶及平臺的新造和改裝訂單總計達783個，海上風電板塊的船舶新簽訂單數量已占整體海工市場訂單的10%以上。

 

 

　　歐洲是全球最早開發海上風電的地區。在早期探索階段，海上風電項目施工以浮吊為主，有時候甚至需要動用昂貴的、用于海上石油項目的重型起重平臺或浮式起重船。

 

　　為了解決浮式起重船和平臺作業窗口期過短的問題，歐洲開發了世界上第一個專業化的自升式海上風電安裝平臺，但該平臺的尺度過大，機電配置的冗余度過高，導致投資成本大，經濟效益不佳。

 

　　荷蘭GustoMSC 公司作為全球領先的海洋裝備設計公司之一，開發了具有代表性的第一代插樁自升式海上風電安裝船船型，采用非繞樁式，將吊機布置在艉部兩個樁腿之間。由于采用了四樁腿設計，甲板通暢性和投資成本得到顯著改善，成為主流產品。

 

　　歐洲的第二代海上風電安裝船型也是以配置繞樁式起重機為主要特征，其繞樁吊機的安全工作負荷一般在400——800噸。

 

　　2010 年前后，歐洲推出第三代自航自升式海上風電作業船型。

 

　　隨著海上風電機組向大型化發展，以及海上風電項目逐步向深水區邁進，歐洲海上風電行業開始探索運輸與安裝“一體化”的作業模式。該模式大致經歷了三個階段。一是風電設備“一體化”運輸和安裝：可變載荷迅速提升至5000噸左右，一次出航可攜帶4——6套機組設備，起重能力在800——1000噸。二是單樁和多角基礎的“一體化”運輸、起吊和打樁：配置的繞樁式吊機起重量大致在1500噸左右，最典型的是Scylla號（1500噸×32米=48000噸·米）。三是適用于3000噸基礎的“一體化”運輸、起吊和打樁船：典型的如比利時楊德努公司（Jande Nul） 公司投資建造的“伏爾泰”號，預計于2022年交付使用。

 

　　目前看來，歐洲在前兩個階段的實踐是比較成功的，核心施工裝備和海上風電產業形成了良性的互動。Scylla號安裝船在英國海上風電項目的作業也十分成功：船舶尺度大，耐波性好，作業窗口期長；配置齊備，作業效率高；無需配套船組配合，海上作業安全性顯著提升，有利于控制工程的整體人力成本，對各國海上風電發展具有較大的啟發和參考意義。

 

　　除了發展自航自升式平臺，比利時德米（DEME）集團下屬的GeoSea于2019年投資建造了5000噸級多功能起重船，主要用于海上風電基礎施工，其全回轉起重能力達到3000噸，起吊高度達到水面以上170米，船長216.5米，船寬49米，型深16.8米。

 

　　緩解用船緊張的方案

 

　　即使歐洲海上風電安裝船產業走在世界前列，但同樣面臨緊缺的窘境。英國咨詢公司4COffshore 認為，由于輪轂高度和起重能力的限制不斷增加，預計海上風電安裝船將嚴重短缺。可以使用的船舶數量有限，使得大型風電機組的部署變慢，項目延誤，競爭的缺乏則進一步拉高最終建設成本。

 

　　而除了增加數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電用船緊張的局面。

 

　　首先，可以對現有安裝船進行升級。近期，荷蘭四面體（Tetrahedron）公司開發出一種可安裝在原有安裝船上，實現升級改造的新型吊機。該公司表示，與占地面積相同的現有船載起重機相比，因其利用了不同的運動原理和結構載荷傳遞方式，新型起重機擁有更強的起重能力，最大可以滿足單機容量為20 兆瓦的海上風電機組的安裝。而這款起重機僅比現有起重機高出50 米。如此一來，原本設計用于安裝5 兆瓦海上風電機組的自升式平臺可以在無需重新加固船體的情況下進行升級，省去了重新制造大型起重船的費用。目前，挪威船級社DNV GL 已完成概念設計驗證，計劃在2022 年之前交付首臺新型起重機。

 

　　其次，與整機廠商和開發商進行更多的合作，借此更好地把握市場發展趨勢，從而優化安裝時間表，確保以最合理的方式利用安裝船。比如，隨著水深的進一步增加，漂浮式風電機組與漂浮式海工結構將催生出更多的水上作業模式。自升式海上風電安裝船由于受作業水深的直接限制，將不具備面向漂浮式風電機組的運輸安裝能力，取而代之的可能是漂浮式海上風電安裝船或平臺。海工企業可根據海上風電產業發展趨勢展開更有針對性的技術研發，以提高自身的競爭力。

 

　　最后，加強與本地公司的合作。海工作業窗口期受項目所在地的海洋環境條件影響較大，施工方加強與本地公司的合作，有助于增強安裝船在地理上的機動性，提高安裝效率。當然，這也能在某種程度上規避政策層面的阻礙。美國于1920 年開始執行的《海運商業法案》（即著名的《瓊斯法案》）旨在保護國內造船業，限制外國造船廠的產品進入美國。為此，挪威OIM Wind 公司正與美國海上風電開發商談判，將在美國建造一艘起重能力達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海上風電安裝船緊缺的狀況