全球海上風電安裝船發展動向

中國船舶工業經濟與市場研究中心 彭晨陽 劉二森

海上風電安裝船作為風電場建設的一個重要基礎裝備，未來一段時期內發展空間仍然廣闊。

隨著環保問題的日益凸顯和能源需求的快速增長，風能作為一種清潔的可再生能源，受到世界各國的高度重視。而海上風力發電因其擁有更好的風能條件和可觀的環保價值，已由最早商業化發展海上風電的歐洲逐步走向全球，并且近年來發展非常迅速。海上風電安裝船作為風電場建設的一個重要基礎裝備，未來一段時期內發展空間仍然廣闊。

類型及特點

海上風電場的建設中，無論是風機還是基礎的安裝都需要有相應能力的運輸工具將其運送到風電場址，并配備適合各種安裝方法的起重設備和定位設備。海上風電的安裝主要有分體安裝法和風機整體安裝法兩種，目前絕大多數海上風電的安裝采用的是分體安裝法。此外，歐洲和美國也在研究基礎與風機一體安裝的方法。

目前已經完成的海上風電安裝主要由具備起重能力的自升式平臺和浮式起重船兩類船舶完成的。船舶可以具備自航能力也可以是非自航，獨立或聯合采用何種方式安裝取決于水深、起重能力和船舶的可用性。其中，聯合安裝比較典型的方式是由平板駁船裝載風機部件或風機基礎拖航到現場，再由安裝船舶完成打樁及最后的安裝。

圖1. 起重船

圖2. 坐底式風電安裝船

圖3. 非自航自升式安裝船

圖4. 自航自升式安裝船

表1. 主要風電安裝船類型對比

起重船，又稱為浮吊，為載有起重機的浮動平臺，廣泛用于各種水上作業，可以是自航或非自航。起重船的特點是可以運輸和安裝風電和基礎，除在過淺區域需考慮吃水以外，其余區域不受水深限制，使用費率低，船源充足，不存在船期安排問題。具備自航能力的起重船可以在不同風電機組位置間快速轉移，操縱性好。但起重船極其依賴天氣和波浪條件，對控制工期非常不利，現已較少使用。

表2. 歐洲海上風電安裝船船隊情況

坐底式風電安裝船，亦稱非自升非自航式平臺，一般應用于沿海灘涂或極淺水域，依靠潮水退去或壓載系統將船體坐在海底，通過錨泊系統固定，然后進行吊裝、安裝作業，優點是穩定性好，但受到作業水深限制，移位速度慢，對船底強度需特殊考慮。此種船型一般只應用于潮間帶，使用面相對較窄，如“龍源振華1號”。

非自航自升式平臺，目前應用較為廣泛的海上風電安裝裝備，一般配備起重吊機和4～8個樁腿，在到達施工現場之后樁腿插入海底固定平臺，通過液壓升降裝置可以調整駁船完全或部分露出水面，形成不受波浪影響的穩定平臺，在平臺上起重吊機完成對風電的吊裝。自升式平臺沒有自航設備，甲板寬大而開闊、易于裝載風電，駁船的面積決定一次性可以運輸的設備數量。對于單樁式基礎的安裝，只需在平臺上配備打樁機即可。但非自航自升式平臺的機動性差，效率低，工作中遇到天氣驟變等惡劣情況無法及時躲避。

自航自升式安裝船。隨著風電機組的不斷大型化，起重能力和起重高度的限制以及海況的復雜化使得傳統的起重安裝船舶無法滿足要求。在這種情況下，出現了兼具自升式平臺和浮式起重船舶的優點，專門為風電安裝而設計建造的集多功能于一體的自航自升式安裝船（或稱自航自升式平臺）。與其他三類安裝船舶相比，自航自升式安裝船具備一定的航速和可操縱性，可一次性運載更多的風機，具有打樁和吊裝功能，且安裝、移位速度較快，是當前海上風電安裝的首選裝備。

運營市場現狀

目前海上風電商業開發項目仍主要集中在歐洲和中國，歐洲作為海上風電產業的發源地，持續引領全球海上風電市場發展，而中國則是近些年來涌現出的新興市場代表。當前全球在役的49艘海上風電安裝船中，90%服務于歐洲和中國海上風電項目。

早期歐洲的海上風電安裝沒有專業的風電安裝船，都是使用海洋油氣工業或者是海上施工行業的船舶或平臺，如起重船和非自航自升式平臺。第一代風電安裝船并非是某種獨立船型，多是通過載運貨物的工作駁船和起重船來聯合實施作業。第二代風電安裝船具有自升功能的駁船或平臺，但不具有自航功能，例如MPI Offshore于2002年向我國山海關船廠訂造的“Mayflower Resolution”號（現名“MPI Resolution”）。該船設計以Gusto MSC的CJ50型自升式鉆井平臺為母型，除了安裝塔架、機艙和葉片之外，還可以安裝基礎，并能鋪設電纜。根據作業海域的天氣情況和風電安裝船對天氣的適應性，不同類型的風電安裝船每年的作業天數差別很大。在歐洲地區，目前風電安裝船的全年作業天數平均約為180天左右，而能夠適應惡劣天氣的風電安裝船全年作業天數可達260至290天。為提高惡劣天氣下作業天數，以歐洲為代表的船東開發了集升降、運輸、安裝等多種功能于一體的第三代風電安裝船，如2012年迪拜Lamprell船廠為Fred. Olsen Windcarrier公司建造的“Brave Tern”號風電安裝船，采用Gusto MSC NG-9000設計，甲板可運輸10臺風力發電機，采用800噸起重機進行海底安裝，專為北海作業設計。

表3. 國內投入使用的海上風電安裝船

據克拉克松統計，截至2019年4月初，歐洲共有22艘從事海上風電安裝作業，并有1艘風電安裝船在建，預計2022年交付。此外，歐洲海上風電場施工還使用一些海上施工用的非自航自升式平臺，以及海洋油氣工業中一些高端的、具備風電安裝功能的多功能自升式平臺。

歐洲海上風電安裝船的船東大致可分為兩類：一類是專業的海上風電場安裝公司，如丹麥的A2SEA公司；另一類是業務領域較廣泛的海洋工程公司，提供包括風電場安裝在內的各類海洋工程安裝、打撈等海上服務。從已投產的海上風電場項目來看，主要由丹麥的A2SEA、英國Vroon集團旗下的MPI Offshore、英國的Seajacks等公司負責安裝。從當前船隊情況來看，歐洲風電安裝船主要承包商有英國Seajacks、荷蘭Van Oord、挪威Fred. Olsen Windcarrier和比利時GeoSea，四家風電安裝船數量合計約占歐洲船隊總規模的64%。

我國初期的海上風電安裝與歐洲海上風電場建設剛起步階段一樣，也是使用海上施工行業的船舶或平臺。但隨著國內海上風電場建設駛入快車道，近年來建造了一批專用的風電安裝船。截至2019年4月初，國內投入使用的風電安裝船共22艘，在建7艘，其中國內海上風電場主要由中交三航局、南通海建和龍源振華等負責承建。

圖5. 中國船廠訂單來源分布情況

建造市場格局

海上風電產業蓬勃發展，為風電安裝船市場持續注入動能。2001年以來，全球海上風電安裝船新船訂造量累計達到61艘，年均3～4艘。特別是近十年，年均新船訂造量達到5艘。

在全球已建和在建的風電安裝船中，有較多的船型設計由歐洲公司完成，其中30%采用Gusto MSC設計，另外還有采用德國Sietas Werft、丹麥Knud E. Hansen等歐洲公司設計。風電安裝船建造基本由亞洲地區船廠承擔，其合計建造數量占全球下單總量的89%，其中我國的振華重工已累計承建6艘，南通中遠海運重工為5艘，韓通重工為4艘，招商局重工（江蘇）和黃埔文沖各3艘，山海關船廠、大洋海裝、啟東中遠海運重工、潤邦海洋和廈船重工各2艘，招商局重工（深圳）、道達重工、蛟龍重工、舜天造船、馬尾船廠、乳山造船和靖江南洋各1艘。中國船廠之外，阿聯酋的Lamprell船廠累計承建6艘、Gulf Marine Services 為1艘，韓國的三星重工累計承建3艘、大宇造船海洋為2艘，日本聯合造船累計承接2艘，新加坡的吉寶遠東船廠和Labroy Shipbuilding 各承接1艘。

從訂單來源看，中國船廠承接的風電安裝船訂單主要是面向國內市場。近年來，面向國內市場建造的風電安裝船數量逐步增長，如振華重工、韓通重工、黃埔文沖、廈船重工等國內船廠建造風電安裝船基本面向國內海上風電安裝市場。根據克拉克松統計，截至2019年4月初，國內共有13家船廠為國內市場建造風電安裝船，累計承接訂單量為28份，占全球在中國船廠下單總量的74%。此外，山海關船廠、南通中遠海運重工、招商局重工（深圳）、舜天造船和蛟龍重工等五家船廠建造的風電安裝船均由歐洲船東訂造，面向歐洲海上風電安裝市場。

近年來，歐洲公司設計、亞洲船廠建造的格局正在被逐漸打破。以我國為例，針對國內海上風電安裝的市場需求，國內有一些設計院所和船廠提出了適合國內需求、造價和配置的風電安裝船設計，例如七〇八所為中國鐵建港航局設計的1300噸自升自航式風電安裝船，中船重工民船研發中心為中船重工（天津）海工設計的“中船重工101”風電安裝平臺，振華重工為龍源振華設計建造的2500噸坐底式海上風電安裝平臺，以及招商局重工（江蘇）為中天科技自主設計建造的“中天7”、“中天8”和“中天9”風電安裝裝備。

未來市場展望

目前，在各國政府及相關機構的積極推動下，歐洲海上風電發展活力不減，中國海上風電建設如火如荼，同時也有更多的國家開始發展海上風電，海上風電產業正在逐步走向全球化。2018年以來，德國政府提高海上風電發展目標，要求到2030年德國海上風電總裝機至少達到20GW；法國政府積極推進能源轉型，并提出了在2023年之前實現風力發電量翻倍的目標；英國政府發布海上風電“產業戰略”規劃，其中明確提出海上風電裝機容量將在2030年前達到3000萬千瓦，為英國提供30%以上的電力；我國自然資源部和中國工商銀行發布《關于促進海洋經濟高質量發展的實施意見》，計劃五年提供1000億元融資額度促進海上風電等海洋經濟高質量發展；日本政府計劃將可再生能源培育成主力電源，通過制定新法律和補貼制度來支持海上風力發電事業；印度新能源和可再生能源部（MNRE）宣布該國計劃到2022年實現海上風電裝機容量達5GW的短期目標，到2030年實現海上風電裝機容量達30GW的長期目標。同時，世界銀行表示將以新的500萬美元計劃支持發展中國家海上風電潛力評估，并與世界風能協會合作開發新興市場海上風電項目。根據世界風能協會（GWEC）的預測，至2023年，全球海上風電場的新增裝機容量占全球新增風電總裝機容量的比例將由2018年的8%提高到22%，未來海上風電市場潛力巨大。隨著國內外大批海上風電項目進入施工建設階段，當前的船隊規模難以滿足海上風電安裝需求，預計未來幾年內仍將有一定規模的海上風電安裝船新建需求釋放。

從船型發展趨勢來看，海上風機單機功率不斷向大型化發展，以及海上風電逐步向中深水邁進，將不斷促進海上風電安裝船功能優化提升。首先，風電機組不斷大型化對風電安裝船的甲板面積、吊重吊高、甲板載荷、定位以及打樁能力等方面也提出了更高的要求。其次，海上風電建設向深水推進，要求風電安裝船的水深適應能力逐步增強，特別是隨著漂浮式風電機組逐步成熟，海上風電安裝船的適用水深將進一步加大，也將催生更多新船型。