船舶載運海上風電大型構件問題與對策

黃友超

摘 要：建設海上風電是貫徹落實習近平總書記“雙碳”目標要求的重要舉措。船舶載運海上風電大型構建安全不僅是海上風電順利建設的重要組成部分，也是涉及到海上運輸船舶及人命安全，還是海事實施船舶監督管理的重點。本文旨在針對海上風電大型構件運輸的現狀，分析當前陽江海上風電大型構件運輸中船舶載運存在的問題，提出加強運載風險識別管理、完善交底制度、編制專門系固方案、組織專家評估等措施，為船舶載運海上風電大型構件提供借鑒。

關鍵詞：海上風電;大型構件;船舶運載風險;措施

中圖分類號：U692? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）11-0049-04

習近平總書記要求，“如期實現2030年前碳達峰，2060年前碳中和的目標”。在實現“雙碳”目標的大背景下，我國大力發展海上風電項目。2019年，我國海上風電新增裝機量占全球的40%，位居世界第一，累計裝機容量占全球的23%，位居世界第三。我國在江蘇、福建和廣東已規模化發展海上風電。截至2021年6月，全國海上風電新增并網裝機214.6萬千瓦，同比增長102.45%，新增的風電裝機主要分布在江蘇和廣東。在此背景下，風電企業今年上半年交出了一份優異的成績單。根據權威數據測算，至2030年，我國預計新增52吉瓦的海上風電裝機，將成為世界海上風電累計裝機容量最大的國家。

海上風電施工進度受到海上風電大型構件運輸船的嚴重影響，尤其是在2021年。2021年是國內海上風電國家補貼的最后一年，海上風電業主單位為了趕上“末班車”而獲得國家補貼，國內海上風電建設隨之進入“搶裝潮”。截至2021年8月30日，共計有43個海上風電項目建設動態，涉及并網、風機吊裝、基礎沉樁等，裝機規模近15GW（14862.45MW）。在今年最后3個月的沖刺窗口期，海上風電建設的緊張程度可見一斑。為此，需要大量的風機構件運輸船舶滿足海上風電安裝的需求。這導致了專用的風機運輸船舶極度緊張，越來越多的施工單位采用3000～5000噸級的駁船和散貨船來運輸海上風電大型構件。這些中小型船舶一次運輸2～3根基礎管樁或1套風機設備。海上風電大型構件無論從尺度還是從重量上都屬于重大件貨物。由于這類運輸船尺度小、穩性差，在裝載大型海上風電大型構件后，若采取的綁扎系固措施不當，受到海上風浪作用下，容易發生船舶傾覆、風機設備入海等事故。為了加強海上風電大型構件運輸船的管理，確保海上運輸船舶安全，需要深入查找海上風電大型構件運輸存在的問題并提出相應解決措施。

1陽江海上風電大型構件運輸的現狀

陽江海上風電場規劃裝機容量為1000萬千瓦，劃用海域面積為1600平方公里，規劃風機數1800臺，是全國最大的連片海上風電場。目前陽江海上正在建設裝機容量為350萬千瓦，裝機564臺。

陽江地處廣東風電場規劃中湛江、珠海風電場之間。為了提升風電場建設速度，風電施工單位采用標準運輸船將風電大型構件從南通、福州、青島等地運至陽江港碼頭，然后采用非標準運輸船運送海上風電大型構件至湛江、陽江和珠海等風電場;此外，陽江海上風電設備制造基地制造的海上風電大型構件也通過非標準運輸船運往湛江、陽江和珠海。預計采用非標準運輸船舶從陽江海上出運風機基礎管樁約337根，塔筒1980節，主機600臺，葉片1800片，四樁導管架60個，主要運往陽江、湛江、珠海等海上風電場。

1.1 海上風電大型構件的現狀

目前陽江風電場中海上風機通常為8.63MW和6.45MW的兩種。每臺海上風機由風機基礎、塔筒、主機和葉片等構成。每臺風機基礎一般由1～6根基礎管樁組成，長度為67～105米，直徑一般為6～9米，重量為270～1300噸;塔筒由3～4節組成，直徑為5.0～7.5米，每節重為84～213噸;主機呈不規則形狀（10.4*5.9*9.5米）， 重約為370噸;每臺風機包含3片葉片，成不規則形狀（83.6*Φ*7.58*5.53），重約47噸;四樁導管架70米高，重約1400噸。具體見表1。

風機的越大裝機容量，其構件越大，即使是較小的6.45MW的風機基礎、塔筒、主機和葉片其重量、長度、寬度和高度都超過了國際和我國關于重大件貨物的標準。海上風電大型構件的尺度、重量如表1所示。

國際標準中單件質量超過40t為重件，長度超過12m為超長件，高度或寬度超過3m為超高或超寬件，只要滿足任何一條均認為是重大件。我國港航標準中國際航線上單件質量超過5t為重件，長度超過9m為重大件;沿海運輸中單件質量超過3t為重件，長度超過12m為重大件。

因此，無論從國內還是國際標準衡量，海上風電大型構件均屬于重大件貨物，其運輸需考慮穩性計算以及貨物移動等影響。

1.2風電大型構件運輸船舶的現狀

從陽江港出運的風電大型構件運輸船舶一般為非標準的海上風電運輸船，通常為甲板駁船和散貨船。這類船舶運輸風電大型構件具有各自的特點。甲板駁船運輸海上風電大型構件實例見圖1和圖2。

1.2.1甲板駁運輸構件特點

甲板駁船不設貨艙，貨物全堆裝在甲板上的駁船。其甲板骨架較強，下設支柱，桁材等構件。在甲板四周一般設有擋貨圍板。風電大型構件系露天堆放在甲板上，裝卸方便，甲板面寬闊適宜運送大型構件，但甲板駁船舶重心較高、穩性較差、視野受限。駁船甲板上無系固綁扎使用的地令和眼環。

1.2.2散貨船舶運輸構件特點

散貨船存在多個貨艙，通常在貨艙內裝載風電大型構件，重心低使得船舶穩性較好，但是艙底局部強度相對較弱，容易導致艙底結構損壞;另外，貨艙內無專用系固點，不容易對大型構件進行綁扎，大風浪條件下，容易導致構件移動。

目前，海上風電場搶裝正處于沖刺窗口期，運輸船舶也逐步挑戰運輸極限，一次裝載整臺風機大型構建，甚至出現過單次裝載9個葉片，每層3片堆碼3層。但是上述非標準的風電運輸船舶，僅僅通過簡單的系固綁扎方式，并未經過專業穩性和強度校核，因此運輸途中存在巨大安全風險。自陽江海上風電場開始建設以來，已經發生了因受風浪影響而導致風機葉片掉落下海的事故。

本文重點分析目前甲板駁船和散貨船等非標準風電運輸船運輸海上風電大型構件的裝載系固問題，并提出有關對策措施。

2 存在問題

針對上述船舶載運海上風電大型構建的上述現狀，著重分析當前甲板駁船和散貨船等非標準風電運輸船載運海上風電大型構件的裝載系固存在載運風險識別不足、船載綁扎系固不規范等問題。

2.1 運載風險識別不足

海上風電設備生產制造廠家、海上風電大型構件裝載單位、承運人（船舶）等對船舶載運海上風電大型構件的風險識別不足。

一是未識別駕駛臺視線受阻的風險。在現實甲板駁船裝載過程中，直立裝載4節塔筒及一臺主機或者橫載2個導管架;但塔筒高度達到20多米，在甲板面上直立堆碼，底部再加上襯墊厚度，會嚴重阻擋駕駛臺的視線，但船長卻不以為然，未充分認識到安全風險。

二是未識別海上風機大型構件對船舶甲板的局部受力影響。200余噸重的風機塔筒壁厚一般2～3cm，即其重量完全由5.0～7.5*0.02米的甲板面的來承載，這將導致局部壓強過大，引起甲板變形甚至斷裂。

三是未識別風電大型構建信息對安全的影響。在裝配過程中，碼頭方與船舶之間未進行有效的溝通，碼頭方不熟悉船舶甲板或貨倉的布置及受力強度，船方也未充分掌握海上風電大型構件的具體參數，從而盲目進行裝載。

四是未識別惡劣海況對海上風電大型構建運輸船舶的安全威脅。海上風電大型構件運輸船舶在重載情況下，重心較高、受風面積較大，受風浪影響較大，但其仍然會在7級風力環境下開航，其安全受到嚴重威脅。

2.2 船載綁扎系固不規范

從現場檢查發現，碼頭和船方均未對裝載的海上風電大型構件進行科學有效的綁扎系固，而是簡單地采用集裝箱、水泥塊、鋼架、木塊等進行墊襯，然后再用鋼絲纜進行斜拉固定。整個綁扎系固中，都沒有對作為墊襯使用的集裝箱、水泥、鋼架、木頭進行牢固固定。運輸船舶受風浪影響的情況，集裝箱、水泥、鋼架、木頭會產生移動，進而導致海上風電大型構件移動而最終掉落入海。

在施工窗口期，5000噸級海上風電運輸船舶，在未進行穩性計算的情況下，一次性載運一整臺海上風電機組，即裝載4節塔筒、一臺主機、3片葉片，甚至每次裝載9片葉片（每層3片），而沒有使用專門經過核算的工裝設備進行牢固固定，掉落入海的風險較大。

2.3 專業裝載技術不足

一方面，碼頭方和海上風電裝載單位裝載海上風電大型構件的專業能力不足。該海上風電大型構件裝載單位是由海上風電大型構建生產制造商聘請的重大件物流公司，主要負責將海上風電大型構建從陽江海上風電生產基地或專門堆場運載至碼頭吊裝上船。這樣的裝載公司對岸基運輸具備相關的專業能力，但是不掌握船舶載運海上風電大型構件的相關知識，特別是不熟悉船舶積載、穩性等方面的知識。碼頭方因為缺乏專業技術人才進行積載、系固和綁扎，而僅將碼頭租賃給該重大件物流公司，自身不負責吊裝。

另一方面，海上風電大型構件運輸船舶的船長、大副及相關船員不熟悉風電大型構件的穩性和強度核算方面的相關知識，無法提出相關可行方案，也就對裝載現狀沒有異議。

2.4 缺乏專業裝載方案

海上風電大型構件的裝載單位、承運人（船舶）均沒有編制相應的裝載方案或者操作規程來指導相關人員進行安全載運。相關裝載作業人員僅僅憑借岸基的知識、經驗或者感覺進行海上風電大型構件的裝載。針對不同的構件數量和尺度、不同的運輸船舶、不同結構和強度的甲板或艙底強度、不同的平面布置和不同的系固點，其裝載方案應該都不同。但是重大件物流公司和船舶僅對裝載的大型風電大型構件進行簡單的點焊和使用鋼絲繩斜拉，根本不考慮船舶穩性、船舶局部強度、駕駛視野以及點焊和斜拉的強度等，裝載方案完全缺乏科學依據，存在巨大的安全風險。

3 對策措施

針對船舶載運海上風電大型構件存在的上述問題，提出了加強海上風電大型構件載運的風險管理、建立交底機制、制定專業裝載方案、組織專家會商指導等措施，以確保船舶載運海上風電大型構件安全。

3.1加強風險管理

海上風電大型構件制造單位、裝載單位、承運人（船舶）應當聯合建立風險管理體系，制定船舶載運海上風電大型構件的風險辨識、評估、管控及其監督管理制度，編制《船舶載運海上風電大型構件風險辨識手冊》，明確船舶載運海上風電大型構件的風險辨識范圍、方式和程序，全面辨識出海上風電大型構件的碼頭裝卸、積載配載、綁扎系固、安全航行、航行視野、信息共享、技術交底等各個環節存在的風險，并建立相應的管控措施，確保船舶載運海上風電大型構件安全。

3.2建立交底機制

建立船舶載運海上風電大型構件的交底機制和信息共享機制，確保在載運海上風電大型構件之前，承運船舶與裝載單位進行全面徹底的交流溝通，確保船長、大副充分掌握海上風電大型構件的具體參數，如重量、重心、尺寸等;確保船舶采取必要措施，如積載位置、墊木擺放、綁扎襯墊、加固系固，以及計劃壓載水排放數量及順序等;避免裝載前溝通不清、方案不明，導致安全措施無法落實等。

3.3 制定專業裝載方案

組織專業人員編制為每一艘海上風電運輸船舶編制《專船載運方案》，該裝載方案要做到：

（1）要明確海上風電運輸船的貨艙、甲板平面布置和局部強度，并配置足夠有效的地令、眼環和底座等系固裝置。

（2）根據風機基礎管樁、塔筒、主機、葉片等的單獨裝載、混合裝載及其裝載不同數量的各種裝載方式，編制不同的《專船載運方案》，重點明確裝載順序、裝載位置、綁扎系固、焊接等要求。比如，單船裝3節塔筒、3片葉片，1臺主機、3根基礎管樁和一個導管架，顯然導管架和主機較重并且體積大，要先配載，然后在考慮基礎管樁、塔筒，最后才是風機葉片。

（3）《專船載運方案》應當包括按照《編制貨物系固手冊導則》的要求編制的海上風電大型構件貨物系固方案，航行中對綁扎、系固情況進行檢查要求及措施，如發現系固有松動異常，應及時采取緊固措施防止海上風電大型構件移動，如果有可能可以開發專門的系固軟件系統[4]。

（4）《專船載運方案》應根據所裝載重大件的尺寸、風力大小和受風面積等情況進行計算所需錨泊力等;還應充分考慮駕駛視野、航線海況、氣象條件和船舶性能，禁止冒險航行。

（5）船舶載運海上風電大型構件對系固要求很高，因此，應當聘請船舶檢驗機構、有關行業的專家對《專船載運方案》進行評估和校核。不得使用未經校核的裝載方案[5]。

3.4 組織專家會商指導

聘請航海院校教授、高級船長或港口船長等船舶載運海上風電大型構件運輸方面的專家進行會商指導。從而充分發揮專家的專業優勢，彌補船方、裝載單位和碼頭各方專業技術的不足。會商指導內容包括但不限于以下內容：

一是組織專家開展船舶載運海上風電大型構件的全流程風險辨識、評估，并提出相關指導意見;二是組織專家對船舶載運海上風電大型構件的裝載單位、承運人（船長、大副）及碼頭方等相關人員開展積載配載、船舶穩性、綁扎系固等方面專業培訓，切實提高管理能力和操作能力;三是組織專家對已制定的操作規程、裝載方案，結合具體運輸船型、航線和天氣海況進行會商評審，并提出優化建議，降低載運安全風險。

4 結語

在海上風電運輸管理中加強運載風險識別管理，通過采取完善交底制度、編制專門系固方案、組織專家評估等措施，能極大地提升船舶載運海上風電大型構件運輸的安全性。

參考文獻：

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[4] 崔鶴懷， 程子璇， 劉興望. 船舶重大件貨物綁扎系固和校核系統研究[J]. 青島遠洋船員職業學院學報， 2019， 040（004）：6-9.

[5] 王兆麒.駁運重大件貨物系固綁扎方案安全校核方法研究[D]. 大連理工大學， 2016.