超大型自航自升式海上风电安装船关键设计与建造技术-东南大学

自升式海上风机安装平台桩腿升降系统设计作者：唐蔚平裘继承薛雷刚来源：《广东造船》2014年第05期摘要：本文主要介绍自升式平台桩腿升降系统形式，分析海上风机安装平台的特点，优先选择和设计一种适用风电安装平台使用的升降系统。

关键词：海上风机安装；自升式；升降系统中图分类号：TK89 文献标识码：A1 前言海上风电在上世纪90年代初率先从欧洲起步，我国的海上风电发展则相对较晚，直到2007年，我国海上风电示范项目才建成发电，随后发展速度也十分缓慢。

但随着海上风电上网电价的明确，特别是国家能源局最新规划的出台：到2020年，海上风电装机容量将达到 30 MW。

海上风电工程将迎来新的发展机遇，开展关键技术研究和开发显得非常必要和迫切。

2 自升式平台桩腿升降系统形式自升式平台桩腿升降系统，用于桩腿插入海底并支撑起平台离开海平面一定高度，进行各种作业。

其主要形式有液压顶升式和齿轮齿条式。

2.1 液压顶升式液压顶升式桩腿升降装置，由液压驱动系统提供动力，确保桩腿能够克服泥土、砂石等带来的阻力和升降平台自身的重力，将桩腿插入（拔离）海床以及升降整个平台。

平台桩腿在工作过程中需运行平稳，无卡死现象；插桩（拔桩）过程中，液压执行机构需满足一定节距的行程要求；系统设计为自锁式桩腿液压升降系统，在各种工作及非工作状态下，系统可实现自锁；通过操作计算机或中央控制台，完成平台的升降作业。

2.2 齿轮齿条式齿轮齿条式桩腿升降装置，由动力驱动系统、动力传递系统（主要包括齿轮齿条及相应的减速机构）和平台升降控制系统三大部分组成。

该系统是在平台适当位置的桩腿上设置一定数量的齿条，并对应在每根齿条上安装几个小齿轮，齿条及其对应的小齿轮数量根据所要求的举升能力和平台总体要求加以确定。

动力通过桩边马达驱动齿轮减速箱，然后传递给与齿条啮合的小齿轮，从而带动平台的升降。

齿轮齿条式升降系统的最大优点是具有升降速度快、操作简单和易对井位。

3 国外自升式平台桩腿升降系统简介3.1 英国“Resolution”安装船由英国五月花能源公司设计、我国山海关造船厂承建的“果敢”号安装船，是第一艘专为海上风电场基础施工及风力发电机安装而建造的海洋工程船。

海上风电升压站平台安装方法及技术研究摘要：随着我国海上风电项目在近海浅水区域和潮间地区的大规模开发，近海区域可开发利用的风电资源逐渐减少，海上风电必将向深远海发展。

在海南、广东、福建、浙江及山东等附近海域离岸10海里外水深可达20～60m［1］，重力式、大直径单桩及高桩承台基础等在基础重量、施工成本及施工难度等方面均不适用大容量风电机组安装，而强度高、重量轻、受海流作用变形小的导管架基础是海上风电、海上石油开发以及海上其他资源开发领域应用最为成熟的结构方式，在未来的深远海海洋资源开发中必将发挥重要的作用。

因此，本文以福建海域某海上风电项目为例，对导管架在深远海域海上风电项目的施工方式进行研究。

关键词：海上风电；升压站平台；电力设备安装引言对于整个海上风电场的建设而言，风电机组基础建设无疑是最为关键的部分，其建设好坏关系着整座风电场的运营。

但由于我国海上风电建设尚处于起步阶段，风电机组基础的施工技术相对薄弱，并且在当前“抢装潮”的大背景下，风电机组基础的施工资源将非常紧张，因此，设计合理的施工设备配备方案变得尤为重要。

本文以广东省某海上风电场项目为例，对风电机组基础的施工设备配备方案进行了相关设计与研究。

1海上风电升压站平台布置形式我国东部海域风能资源丰富，在浅海地区建立风力发电厂，是充分利用自然清洁能源的重要体现形式。

海上风电充分利用了海洋风能作为动力能源，将风能转换为电能，并通过海缆将电能输送到陆地电网中，最终并入电网运行。

海上风电升压站平台是将风电机组发出的电能通过集电线路进行汇集、升压，并将电能输送到陆地电网的模块装置，它既是海上风电场的控制中心，又是海上风电场的应急避难场所。

目前升压站平台多采用钢结构形式布置，平台通过4根导管架固定到桩基上，利用海上工作平台的建造经验，将电力设备分层布置在平台上部。

平台在布置方式上除了需考虑设备运行需求外，还要兼顾安全性和应急疏散能力，普遍采用4层甲板、3层布置的方式，采用无人值守的运检方式，因此不用考虑布置运检人员的长期生活设施。

交通科技与管理69工程技术0　引言 从世界发展的角度来说，全球能源互联网理念已成为全球共识，而当下社会发展进程中，世界各国都在大力支持绿色环保发展，电力能源成为各国发展的主要依托。

海上风电施工作为当前电力工程中的重要组成部分，面对电能需求的日益增加，如何提高施工质量与效率至关重要，但是海上风电施工较为复杂，需要科学的规划和精密的部署。

1　海上风电施工作业面分析 海上风电工程项目建设施工主要分为陆地施工和海面施工两部分，施工难度和协调难度与其他电力工程建设相对而言都比较大，科学合理的施工作业面规划是保障施工顺利的重要前提[1]。

海面施工中所涉及的施工区域较多。

1.1　陆地施工 海上风电项目施工中，方便、科学、合理、经济、高效是陆地施工作业面操作的主要原则，施工区域的划分和施工现场总布置规划，是按照这些原则和各种影响因素的综合分析进行的。

陆地施工作业内容主要包括集控中心施工、升压站组装、风机拼装与运出、导管架拼装、码头施工、办公与生活区施工、材料厂与水、钢筋排放区域施工等等，同时还有工地实验室，用于测试和实验有关施工安装环节。

1.2　海面施工 海面施工与陆地施工对比而言难度更高。

但是与陆地施工不同的是，海面施工基地适合集中布置，并且码头建设要注意满足海上风力发电需求，以及相应配备大型吊装与运输设备。

与此同时，海上风力发电设备组装可以在陆面进行，也可以利用大型船舶在海上进行[2]。

2　研究海上风电施工关键环节2.1　海上升压站施工 海上风电施工中，海上升压站施工较为复杂。

首先是要确定升压站的平台桩尺寸，一般来说升压站平台桩使用的是直径1.8 m 的钢管柱，整体平台搭建需要四根钢管柱，桩顶高程10.5 m，桩总长45 m，并且其中导管架主要由撑杆和主桩腿组成，撑杆直径800 mm、壁厚14 mm，主桩腿直径2 m、壁厚35 mm；其次导管架的安装和钢管桩的施工，升压站平台使用的是四桩导管架结构，在沉桩后需要把导管架调平并注浆，流程为：沉放导管架、沉放钢管桩、调平并灌浆、整体安装上部平台；最后才是升压站的安装，第一步是把浮式起重船拖航进点并布锚，第二步是把装载升压站的方驳拖航进点并布锚，第三步吊起升压站对位安放。

项目名称：我国首座大型海上风电场建设与运行关键技术及示范应用提名意见：为加快抢占全球风电技术制高点，填补我国海上风电领域空白，推动我国能源结构调整和新能源发展，2008年国家发改委核准了上海东海大桥海上风电示范工程，2010年上海世博会期间正式并网运行。

在国家发改委项目、国家863计划、国家自然基金等资助下，项目组结合我国海域特有的台风天气、淤泥地质条件以及东海大桥海域独特的通航需求，通过协同攻关与自主创新，建成了我国首座大型海上风电场，首次全面实现大型海上风电场建设与运行关键技术国产化。

在海上风机研制方面，研发了国内首台3MW、5MW离岸型风机，攻克了强台风海域风机的安全稳定运行难题；在风机基础设计方面，首创多桩混凝土-钢组合式海上风机基础结构，解决淤泥地质下高耸风机对基础的强作用力问题、1000t级主航道中风机的撞击耐受问题；在施工方面，率先研发大型海上风机整体安装技术，攻克海上有效施工期短、漂浮式平台上安全快速吊装高型重型设备的难题；在电气系统设计方面，提出大型海上风电场电气系统优化方法，解决近海海域海上风电场电气系统与海洋多功能区的交叉穿越问题、海缆故障定位难、维护难引起的可靠性问题。

该项目实现我国海上风电从无到有的关键转变，掌握了海上风电自主技术，形成了系统的海上风电技术与标准。

项目的成功示范，直接促成我国海上风电的爆发式增长。

项目成果推广应用至上海、江苏、福建、广东等地区的海上风电项目，为国家节能减排与新能源开发工作作出了积极贡献。

提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。

项目简介：我国能源正处于结构调整，迈向“绿色”的关键时期。

风电作为新能源的主体部分，正逐渐由替代能源转变为主体能源，风电开发也逐渐由陆上扩展到海上。

我国海上风能储量丰富、靠近负荷中心，开发优势明显。

为抢占风电领域的技术制高点，大力发展海上风电是我国能源战略与海上强国战略的重要内容。

在国外风电巨头技术封锁、价格垄断和国内无例可循的条件下，该项目通过自主创新与协同攻关，既攻克了海洋大风浪、急洋流、强腐蚀严酷环境对项目实施的影响难题，又解决了我国强台风、软土地基、淤泥地质条件的特殊挑战，全面实现海上风电技术国产化，建成了适应我国海域环境与运行需求的国内首座大型海上风电场—东海大桥100MW海上风电示范工程。

江苏省人民政府关于2012年度江苏省科学技术奖励的决定文章属性•【制定机关】江苏省人民政府•【公布日期】2013.01.23•【字号】苏政发[2013]6号•【施行日期】2013.01.23•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】科技奖励正文江苏省人民政府关于2012年度江苏省科学技术奖励的决定（苏政发〔2013〕6号）各市、县（市、区）人民政府，省各委办厅局，省各直属单位：根据《江苏省科学技术奖励办法》，省人民政府决定，授予中国人民解放军南京军区南京总医院黎介寿院士、江苏里下河地区农业科学研究所程顺和院士2012年度江苏省科学技术突出贡献奖；授予“新型生物人工肝支持系统的研发与临床研究”等199个项目2012年度江苏省科学技术奖，其中，一等奖17项，二等奖60项，三等奖122项；授予徐秀龙等4人2012年度江苏省国际科学技术合作奖。

当前，我省正认真贯彻党的十八大部署，深入实施创新驱动战略，促进科技与经济紧密结合，加快发展方式转变和经济结构战略性调整，着力增强经济综合竞争力和长期发展后劲。

希望获奖单位和个人再接再厉，开拓进取，不断创造新的业绩。

全省广大科技工作者要以获奖者为榜样，更加主动地服务于经济社会发展大局，弘扬求真务实的科学精神和协作配合的团队精神，勇于追求真理，执着科学探索，大力推动科技进步与创新，加速科技成果向现实生产力转化，争当创新驱动发展的科技先锋，为加快建设创新型省份、又好又快推进“两个率先”作出更大贡献。

附件：2012年度江苏省科学技术奖获奖名单江苏省人民政府2013年1月23日附件2012年度江苏省科学技术奖获奖名单一、省科学技术突出贡献奖（2人）1．黎介寿中国人民解放军南京军区南京总医院2．程顺和江苏里下河地区农业科学研究所二、省科学技术一等奖（17项）1．新型生物人工肝支持系统的研发与临床研究完成单位：南京市鼓楼医院东南大学江苏省传染病医院主要完成人：丁义涛施晓雷顾忠泽江春平赵伟郑以山吴亚夫仇毓东周建新张炜炜顾勤2．微创椎体后凸成形关键技术的建立及临床应用完成单位：苏州大学附属第一医院南京医科大学第一附属医院主要完成人：杨惠林张宁陈亮孟斌王根林朱雪松倪才方殷国勇唐天驷牛国旗毛海青3．肺癌外科综合诊治体系的建立与临床推广应用完成单位：江苏省肿瘤医院南京医科大学第一附属医院中国人民解放军第八一医院主要完成人：许林陈亦江张勤张石江蒋峰黄新恩尹荣陈亮姜爱仁汪栋陈森清4．光催化材料及在能源和环境净化中的应用基础研究完成单位：南京大学主要完成人：邹志刚李朝升于涛罗文俊闫世成寇佳慧张海涛范晓星欧阳述昕5．超高性能混凝土抗爆材料与结构的理论及应用完成单位：东南大学中国人民解放军理工大学江苏省建筑科学研究院有限公司主要完成人：孙伟方秦刘加平张云升刘建忠戎志丹龚自明缪昌文秦鸿根吴昊陈惠苏6．中药药代动力学关键技术体系的创新及应用完成单位：中国药科大学主要完成人：王广基郝海平梁艳XXX 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马保东盛耀彬42．移动气象台及关键技术集成应用完成单位：南京中网卫星通信股份有限公司南京信息工程大学主要完成人：闵锦忠沈晓东高云勇于波陈苏婷王民陈耀登宋小冬裘德龙43．多塔连跨悬索桥中间塔施工关键技术及其应用研究完成单位：江苏省长江公路大桥建设指挥部中交第二航务工程局有限公司中铁宝桥集团有限公司水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院主要完成人：冯兆祥张鸿吉林李军平张国志张永利蒋波肖文福阮静44．大直径嵌岩桩承载机理与设计理论及工程应用完成单位：东南大学中交公路规划设计院有限公司南京航空航天大学淮阴工学院湖南省汝郴高速公路建设开发有限公司贵州高速公路开发总公司主要完成人：龚维明戴国亮张喜刚程晔龚成中周栋梁宋晖黄坤全王红伟45．大坝安全监测新型传感仪器设备及分析评估系统的研发及应用完成单位：国网电力科学研究院南京南瑞集团公司主要完成人：刘观标吕刚王卫列刘广林邓检华卢欣春潘琳蓝彦刘果46．江苏省农业种质资源平台建设与研究利用完成单位：江苏省农业科学院江苏省林业科学研究院江苏省淡水水产研究所主要完成人：常有宏王才林蔡士宾景茂葛家春孙体如杨欣颜伟陈新47．优质鲜食糯玉米种质创新与应用完成单位：江苏沿江地区农业科学研究所扬州大学宜兴市金丰农产品有限责任公司主要完成人：谢孝颐薛林陈国清陆卫平孙卫永陆虎华黄小兰石明亮胡加如48．有机废弃物资源化安全农用技术研究与应用完成单位：中国科学院南京土壤研究所南京宁粮生物工程有限公司江苏省土壤肥料技术指导站江苏绿陵化工集团有限公司南京中科院跨克科技有限责任公司主要完成人：董元华林先贵李忠佩王辉王一明徐茂殷广德梁晓辉刘勤49．冷却肉质量安全保障关键技术及装备研究与应用完成单位：南京农业大学江苏雨润肉类产业集团有限公司江苏省食品集团有限公司上海市动物疫病预防控制中心常熟市屠宰成套设备厂有限公司主要完成人：周光宏徐幸莲徐宝才洑福强李春保彭增起章建浩黄士新刘登勇50．农区肉羊舍饲规模化生产关键技术研究与应用完成单位：江苏省农业科学院南京农业大学江苏省畜牧总站主要完成人：钟声王锋钱勇掌子凯王子玉白云峰陈启康臧胜兵曹少先51．翘嘴红鲌优质高效养殖技术推广与示范完成单位：中国水产科学研究院淡水渔业研究中心常州市武进区水产技术推广站宜兴市水产指导站溧阳市长荡湖水产良种科技有限公司主要完成人：戈贤平谢骏XXX 何义进刘勃俞菊华邴旭文周群兰朱健52．优质鸡选育方法研究及产业化应用完成单位：江苏省家禽科学研究所江苏省畜牧总站常州立华畜禽有限公司如皋市畜牧兽医站无锡市祖代鸡场有限公司扬州翔龙禽业发展有限公司主要完成人：王克华王勇邹剑敏童海兵高玉时程立力李百忠曲亮钱根林53．动物源性食品产业链中重要致病微生物检控及溯源技术研究与应用完成单位：江苏出入境检验检疫局南京市产品质量监督检验院扬州市疾病预防控制中心江苏雨润肉类产业集团有限公司中国检验检疫科学研究院天津出入境检验检疫局深圳市易瑞生物技术有限公司主要完成人：蒋原薛峰巢国祥杨军陈颖郑文杰徐宝才蔡宝亮陶宏锦54．干细胞移植治疗急性心肌梗死的机制研究及临床应用完成单位：东南大学附属中大医院主要完成人：马根山沈成兴姚玉宇陈忠刘乃丰祁春梅蒋益波冯毅黎叶飞55．胃癌个体化治疗生物标志的筛选与评价完成单位：南京市鼓楼医院主要完成人：刘宝瑞魏嘉钱晓萍王立峰邹征云谢丽禹立霞王婷婷56．PI3K/AKT/p70S6K1信号通路和活性氧自由基在肿瘤形成和新的血管生成中的调控机制及应用研究完成单位：南京医科大学中国科学院上海生命科学研究院主要完成人：江秉华刘凌志方靖徐青钱旭王敏王琳黎琪57．特发性脊柱侧凸规范化支具治疗的基础和临床研究完成单位：南京市鼓楼医院主要完成人：朱泽章孙旭邱勇钱邦平王斌朱锋俞杨刘臻毛赛虎58．兴奋性突触后信号传递的调控机制与神经损伤保护的研究完成单位：徐州医学院主要完成人：侯筱宇李冲张光毅杜彩萍刘永徐岩胡书群59．上颌快速扩弓技术的临床应用及基础研究完成单位：南京医科大学附属口腔医院主要完成人：王林张卫兵马俊青李青奕潘永初赵春洋王震东严斌张晓旻60．HLA，KIR，MICA基因在移植免疫中的作用机制及临床应用完成单位：苏州大学附属第一医院主要完成人：侯建全何军鲍晓晶侯丽华吴小津袁晓妮XXX 王云炎邱桥成四、省科学技术三等奖（122项）1．基于SOA的新一代企业管理软件系统完成单位：江苏省金思维信息技术有限公司主要完成人：刘海青张朝晖陈恳杨建青曹伏宁赵云蔡捷2．基于无线传感器和RFID的物联网感知技术及其产业化应用完成单位：泰州长宏钢材物流中心南京邮电大学主要完成人：王汝传黄海平肖甫沙超万军郭剑蒋凌云3．汽车顶置天线装置及其天线放大器完成单位：泰州苏中天线集团有限公司主要完成人：蒋小平宋健李春玫张志清黄磊4．大尺寸低水峰光纤预制棒研发及产业化项目完成单位：江苏亨通光电股份有限公司主要完成人：高安敏江平吕金良肖华孙贵林柳锦炜顾志华5．新一代高安全多功能的Key产品研发及产业化完成单位：恒宝股份有限公司主要完成人：曹志新付睿陆道如何永福赵李明施伟梁宇6．基于计算智能的生物医学信息技术及其应用完成单位：江南大学无锡市第四人民医院主要完成人：孙俊李朝锋吴小俊刘丽程之红罗晓清方伟7．MEMS技术半导体硅压阻高频、微型、高温系列动态力敏传感器完成单位：昆山双桥传感器测控技术有限公司苏州科技学院主要完成人：王文襄王冰毛超民潘涛程新利孙晋玲8．基于地理信息、视频分析和云计算的综合视频联网图像智能应用系统完成单位：南京邮电大学南京市公安局深圳市迪威视讯股份有限公司主要完成人：李晓飞杨震蒋平汪沦韩光林泽张祖昶9．球栅阵列（BGA）封装技术研发及产业化完成单位：南通富士通微电子股份有限公司南通大学主要完成人：吴晓纯王小江王洪辉沈海军缪小勇朱海青陶玉娟10．介质成像的数学模型和数值实现完成单位：东南大学兰州大学主要完成人：刘继军孙志忠关秀翠杨明李铁香王丽艳闫亮11．低功耗小型化高速光通信模块的研发和产业化完成单位：苏州旭创科技有限公司主要完成人：刘圣丁海施高鸿莫兆熊李伟龙12．无线感知网络系统的可信交互及其应用性处理技术完成单位：南京理工大学南京理工大学常熟研究院有限公司。

自升式风车安装船站立状态总体强度分析刘仁昌;赵志坚;王永刚;李连亮;黄金林【摘要】该文阐述了自升式结构物在站立状态时船体结构总体强度分析的基本理论和方法,对自升式风车安装船在站立状态下的船体结构总体强度进行了评估.基于风浪流环境条件和插深的设计依据,确定了自存、作业和预压载三种设计工况下需开展的计算工况.在船体结构总体强度分析中考虑了动态放大载荷的影响和非线性放大以及P-delta效应的影响,并对船体梁的中垂变形量进行了分析.结果表明,船体结构在站立状态下的总体强度和刚度满足了DNV规范要求.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2015(030)004【总页数】8页(P93-100)【关键词】总体强度;自升式风车安装船;动态放大;非线性放大;刚度【作者】刘仁昌;赵志坚;王永刚;李连亮;黄金林【作者单位】中远船务工程集团有限公司,辽宁大连116600;中远船务工程集团有限公司,辽宁大连116600;中远船务工程集团有限公司,辽宁大连116600;中远船务工程集团有限公司,辽宁大连116600;中远船务工程集团有限公司,辽宁大连116600【正文语种】中文【中图分类】U69随着海上风电应用技术的不断发展和成熟，海上风电清洁能源在近几年得到了大力的推广和应用。

海上风场的建设和维护需要通过风车安装船来完成，风车安装船也成为近几年全球海工发展的重要方向之一。

该文研究的风车安装船采用自升式船形结构物设计，包括4条圆筒形桩腿和液压顶升系统、起重能力为900 t的主吊，主吊以环绕桩腿的方式布置在左舷尾部桩腿位置。

风车安装船的设计工况包括自航工况、从漂浮状态到站立状态的安装工况、风车安装作业工况、自存工况以及从站立状态回到漂浮状态的回复工况等[1]。

对于自升式结构物，需要同时对船体漂浮状态和站立状态进行整体强度评估。

该文针对站立状态(包括自存、作业和预压载三种工况)下船体结构的总体强度进行分析和校核，并对船体梁的中垂变形进行评估[2]。

Germanischer Lloyd -Noble DentonOffshore Wind Turbine Installation Vessel 德国劳氏-海上风电安装船技术2010年CWEE 上海研讨会赵航宇德劳中国大区海洋工程业务主管经理2010-04-27Contents内容1.Germanischer Lloyd group –An Overview 德国劳氏集团2.Wind Energy, Offshore wind energy风电，海上风电3.Offshore Wind Farm Installation Vessels海上风电安装船技术2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 214.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 3GL Group: Worldwide service on site德劳:覆盖全球的技术服务Mexico CityShanghaiHamburgDivision AM / Mexico City Division EMA / Hamburg Division EA / Shanghai Found in 1867, today over 6.900employees, of which 5.000 are engineers, are working for you in over 176 offices in more than 88countries.14.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 4Since 2007, 11 companies, including2007 Adventist Group ,600 staff members 2007International Refinery Services , 80 staff members 2008FutureShip /Friendship Consulting , 18 staff members 2009Noble Denton,900 staff members 2009Garrad Hassan 250 staff menbers have jointed the GL group, they have strongly enhanced the CL competency and Capability as a world wide technical service providerSince 2007, GL group is in expanding...德劳团队2007年来快速发展GL & Noble Denton & Garrad Hassan Join ForcesA New Dimension of Technical Assurance and Consulting14.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 52010-4-14No. 5GLGL GL Noble Denton GL Garrad HassanThe Oil & Gas segment of GL-Group 石油天然气业务The Renewables segment of GL-Group可再生能源业务The Maritime segment of GL-Group 船舶入级业务y Navel Architects 造船工程师y Marine engineers 轮机工程师y Mechanical engineers 机械工程师y Electronic engineers 电子工程师y Electrical engineers 电气工程师y Welding engineers 焊接工程师y Structure analysts 结构分析专家y Vibration analysts振动分析专家y CFM experts流体力学专家y Metallurgists 金属学专家y Process engineers 工艺工程师y Quality engineers 质量工程师y Civil engineers 土木工程师GL Group:a Multidiscipline Engineer Society 德国劳氏: 一个多领域的工程师团队14.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 614.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 7Oil and Gas Renewable EnergyCross-industry Cross-industry GL Noble Denton GL Garrad Hassan Services of GL groupProvide Solutions to Various Industry Sectors in one hand 德劳服务：不同工业问题的一站式解决方案Offshore Wind Turbine Installation VesselService for maritimesegmentService for energysegmentCross-industrysegments, inter-sectoral services e. g., also for offshorewind energy customersGL Cross-industry Maritime14.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 8GL in China,德劳在中国GLMS and GLIS, total about 400 employeesin 10site officesASEA ShanghaiGarrad Hassan in BeijingNoble Denton in North ChinaShanghai Taipei Kaohsiung Guangzhou Beijing Tianjin Hong KongQingdaoDalianJiangyinWuhan Shenzhen South China seaYellow seaEast China seaMain GL office Other GL offices Major cities Nanjing Chengdu X iamen ZhoushanYangzhouContents内容1.Germanischer Lloyd group –An Overview 德国劳氏集团2.Wind Energy, Offshore wind energy风电，海上风电3.Offshore Wind Farm Installation Vessels海上风电安装船技术2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 914.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 10by 2020 the EU wantsto cover 20% of itsprimary energyconsumption withrenewablesWind energy, Global Trends市场：环球风能趋势14.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 11Offshore Wind in China –Present and Planning市场：中国海上风电场现状及规划1stPrototype installed by CNOOC in BohaiGold Wind 1.5MW Direct Drive Offshore planned by SHANDONG/JIANGSUOffshore planned by GUANGDONGOffshore planned by DONGHAI x34 units. Sinovel 3.0MW (x5 units installed)Offshore planned by ZHEJIANG/FUJIAN计划24 海上风电场装机总容量2500万千瓦Design concepts WTISMarket Situation and Motivation市场现状及考量•Main Driver: Political ambitions to reduce emissions by 2020, 20-30% of the primary energy production of European countries shall be coming fromrenewable sources•Offshore Wind-Farming is in its start-up phase起步阶段•Many players in field业者众多•Many different design concepts exist各有千秋的不同设计•Large potential for growth巨大的市场潜能2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 1214.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 13Current Installation Way of Offshore Wind Turbine 当前中国主流海上风电安装方法•Complete turbine transport and installation整机安装• 3.0 MW turbine, lifting weight 412 ton3.0兆瓦机，起吊重量412吨•Nable height 91.3 m安装毂高91.3米•Windfarm area water depth 9.90~12.0 m风场水域水深9.9~12.0米Shanghai Donghaidaqiao Windpark上海东海大桥海上风电场为例Installation Way of Shanghai DonghaidaqiaoOffshore Wind Turbine上海东海风电场安装方法2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 1414.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 15Fleets for installation operation安装作业所需船队DraftMain DimensionsTonnage power Ship type ItemsContents内容1.Germanischer Lloyd group –An Overview 德国劳氏集团2.Wind Energy, Offshore wind energy风电，海上风电3.Offshore Wind Farm Installation Vessels海上风电安装船技术2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 1614.04.2010Design Concepts WTISFunctions necessary of offshore installation vessel 海上安装作业所需功能•Loading 装载•Transportation运输•Offshore installation operation海上安装作业•Positioning定位•Jacking up提升•Heavey lifting起重•Workmanship安装作业•Workmanteam Accomondation作业人员起居2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 1714.04.2010Design concepts WTISTide zone, Shallow or Deep Water?潮间带，浅水，深水作业水域？2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 1814.04.2010Design Concepts WTISForm follows Function海上风电安装船功能设计考量Questions to be considered•Only for offshore wind turbine installation? 仅用于海上风电安装？•Installation way? 风机安装方式？•Crane and lifting appliances required?起重能力？•Working area: Tide zone? shallow water? deep water?工作区域：潮间带，浅水，深水？•Self propelled / no propulsion? 自航/ 非自航？•Jacking / non Jacking?自升/ 非自升？•Large Deck Area for Working?需大型甲板作业面积？•Sailing speed and Transportation Capacity important?航速，运能？•Number of Accomodation Complements?人员居住能力？•Semi-Submersible?半潜式？•What is the best Combination of all?如何综合考虑上述各因素？2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 1914.04.2010Design concepts WTISTypes of OWEA 风机，基础类型及参数shallow water deep water•Monopile(<20 m)•Jacket•Bucket (< 20m)•gravity foundation (<10m)•Jacket•Tripod (<80m)•Floating Structure (<900m)supplier GE Energy Siemens Vestas Repower Systems Multibrid Enercon Bard Nordex designation 3.6s 3.6 MW V 120 5 M M 5000 E 112BARD 5.0N90 Offshore nominal power[kW]36003600450050005000450052762500 rotor diameter[m]10410712012611611412290 mass (nacelle+rotor)[t]295215210410310500375nn14.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 20GL solution, Generation IDesign concepts TIV2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 2114.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 22•Analysis and Verification •Newbuilding Classification •Plan Approval & NewbuildingSupervisionGL solution, Generation II:Design concepts TIV:Jack-up platform ORDIN, THOR8 100 A 5, Special Purpose Ship, Self Elevating Unit,GL Solution:ODIN-Offshore Installation vessel built in 2005 2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 2314.04.2010GL solution:THOR-Offshore Installation vessel built in 2007 2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 2414.04.2010GL solutions，Genration III:Design concepts WTIS: Loading, Transporting, Installing, all in one 德劳解决方案:下一代海上安装船装载，运输，安装一体GL Maritime -GL Noble Denton Deliverables•Analysis and Verification•Newbuilding Classification•Plan Approval & Newbuilding Supervision(outstanding)•Design & Consulting•Engineering supporting2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 2514.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 26GL solutions Genration III:Beluga/Hochtief WTISTechnical Data:Type of vessel Heavy lift jack up vessel self-propelled ClassGL+100A5 Self Elevating Unit, DP2Main dimensions hull 135.00x40.00x11.00 m Water depth for jackingup to 50 mSignificant wave height for jacking & Dp 2.0 m Wind speed of crane operation up to 18.0 mOperation draft 4.60 m min ; 7.00 m max DP capability complying with DP2Thrusters & propulsion 12kn Legs4 lattice Jacking systemopen, >1m/sCraneBoom length 90 m Capacity up to 1700 tonHelideck D=20.88m suitable for Sikorsky S92 with a MTOW of 12.8 tCargo loadup to 8.000 ton8 100 A 5, Special Purpose Ship, Self ElevatingUnit, Operation according to operational manual, DP2, EP/BWMGeneration III:RWE-TIV, GLMain Particulars•Self-Elevating(up to 45m water depth)•Crane 800t@20m•DP2 Capability•100x40x8mGL-Deliverables•Analysis and Verification•Newbuilding Classification•Plan Approval & Newbuilding Supervision(outstanding)2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 2714.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 28Generation III:Beluga/Hochtief WTIS8 100 A 5, Special Purpose Ship, Self Elevating Unit,Operation according to operational manual, DP2, EP/BWMMain Particulars•Self-Elevating(up to 50m water depth)•Crane >1500t@20m •DP2 Capability •Large Deck Area •~135x43mGL-Deliverables•Analysis and Verification •Newbuilding Classification•Plan Approval & Newbuilding Supervision (outstanding)Generation III:ND-GL WTIS ND 1200¼100 A5Offshore Service Vessel, WTIS,Special Purpose Ship,Self Elevating Unit,Operation according to operational manual,[DP2, EP, BWM] (depends on owner Spec.)7MC AUT2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 2914.04.2010Technical key points 关键技术•Jacking up system 爬升系统•Gear box 齿轮箱•Locking devices 锁紧装置•Legs 桩腿•DP system 动力定位系统•Crane 重吊•Helideck直升机平台2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 3014.04.2010Crane Operation 起重作业• • • •Crane Equipment Approval 起重设施认可 Hydro dynamical analysis 水动力影响分析 Special Offshore requirements 海工作业特殊要求 Engineering in Dynamic Crane operation 动态起重作业2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3131WTIS Generation I to III Actual Projects WTIS第I代到第III代功能比较Generation I Combined crane and working barges 第I代：吊机与工作平台结合 Generation II Jackup barges without propulsion第II代：无自航系统的自升式平台 Generation III Self-propelled Jackup vessels 第III代：自航自升式平台Functions 功能 High lifting capacity 高起重能力 High deck load capacity高甲板荷载能力 Large working deck 大工作甲板 Large accommodation 大居住舱室 Helicopter deck 直升机甲板 Self-elevating 自升能力 Self-propelled自航能力 DP2 / DP3 capability DP2/DP3 动力定位能力 Generation I 第I代 x* x* x* Generation II 第II代 x x x x x x Generation III 第III代 x x x x x x x x* on separate barges2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference 14.04.2010 No. 3232GL References for pure WTIS GL风电安装船实例2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3333What GL-Noble Denton provide: 德劳提供技术服务Concept Phase 方案规划阶段 Basic Engineering 基本设计阶段Detail Engineering Phase Pre-Consulting for Process Design 过程设计咨询 Project Economics &Technical Feasibility Study项目经济性,技术可行性研究 Front-End Engineering Design (FEED) 前期设计 Consulting 咨询 / Independent Design Review and Verification 独立设计审 核 / Design Modeling and FE calculations 设计建模和有限元计算 / Compliance Review 合规审查 / Stress and Fatigue Analysis 应力和疲劳分 析 / Conceptual Risk Assessment 风险评估 Independent Design Review 独立设计审查 / Design Verification 设计审核 / Compliance Review 合规审查 / Design Certification 设计认证 / Risk Assessment 风险评估 Manufacturer’s Capability Certification (MCC) 制造商能力认证 / Vendor Inspection 供应商检验 / Quality Assurance and Control 质量担保和控制 / Performance and Warranty Testing 性能和担保测试详细设计阶段 Procurement Phase 采购阶段 Construction Phase 建造阶段Construction accompanied Design verification and certification 建造 过程设计修改审核和认证 / Construction inspection, commissioning supervision 建造检验,试车试航验证 / Engineering Critical Assessment (ECA) 工程关键评估2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3434WTIS: Rules for Classification and Construction 相关 GL 规范•船体For Hull: Ship Technology, Offshore Service Vessels, Ed. 2010•特种设施 桩腿，提升机构，重吊等For legs,Jacking System,crane etc.: Industrial Services, Offshore Technology2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3535WTIS Statutory Requirements海上风电安装船相关法定规范，公约要求• SOLAS 74/88, International Convention for Safety of Life at Sea 2009 • ILLC 66/88, International Convention for Load Lines; Revision 2004 • MARPOL 73/78, International Convention for the Prevention of Pollution fromShips, Annex I – IV• • • •IS Code 2008, International Code on Intact Stability Code of Safety for Special Purpose Ships, 2008 Guidelines for the Construction and Design of Offshore Supply Vessels 2006 Code for the Construction and Equipment of Mobile Offshore Drilling Units, 1989 amendment by Res. MSC.187(79) 2004• Ballast Water Management Convention, 20042010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3636Research worksComplementary Simulations WTIS – Semi Jack-Up Main ParticularsLength over all Length between PP Breadth Moulded Depth to Maindeck Depth to Tween Deck Design Draught Scantling Draught Length of legs Diameter of legs 141.0 m 135.0 m 36.2 m 14.0 m 8.0 m 4.0 m 5.0 m 72.0 m 3.9 m2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3737Focus on: Operational Safety Design OptimizationOperational Restrictions • Water depth = 45 m • Hs = 1.5 m • Current = 5 knots Loading Conditions • Base shear • Overturning moment Structural Integrity • Legs • Jacking houses • Hull2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference 14.04.2010 No. 38WINDGRAVITYWAVES + CURRENT BUOYANCY38WTIS on Location Hydrodynamic Analysis in WavesNumerical Methods Formatiert ;-)AQWA surface panelsPotential flow code AQWA • Regular waves • Frequency domain • Linear flow + Morison forces • Radiation & diffraction (Green function) CFD code COMET (RANS) • Reynolds-averaged Navier-Stokes solver • Nonlinear flow • Time domain • Breaking waves • Viscous effectsCOMET volume grid2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3939ResultsFormatiert ;-)• Calculation of base shear and overturning moments • Results of both numerical methods are similar • Free surface elevation around the ship2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 4040In Place Condition:Maximum Forces and MomentsBase shear on aft legs [kN]Lateral overturning moment [kNm]Natural seaway: Hs = 1.5 m, Tz= 7.5 s2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 4114.04.2010Transit ConditionHydrodynamic Analysis in Waves•Cargo only loading condition•Ship speed = 14 knots•Potential flow code AQWA•RAOs of ship accelerationsin regular waves•Critical locations:nacelle hub & upper tower•Statistical evaluation innatural seaways•Max. Loads on the Lashing System?2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 4214.04.2010Transit Condition:Formatiert ;-) AccelerationsAt top of the pile [g]Horizontal Acceleration [max. 0,6g]Vertical Acceleration [max. 1,0g]Natural seaways: Hs = 2.5 m, 4.5 s < Tz< 17.4 s2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 4314.04.2010Thanks for your kind attention!谢谢您的关注！Any questions? Please......2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 4414.04.2010Contact GL Chinagl-china@欢迎您联系我们2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 4514.04.2010。

封底人物风电。

将海风的充足动能转换为电能，源源不断输送给万千用户，便是海上风机专家高震的初心所在。

向海科研，从船舶转向海上风机1977年，高震出生于浙江省平湖市。

高中毕业，怀着对蔚蓝大海的向往，他报考了上海交大船舶与海洋工程专业。

在本科学习期间，他成绩常年第一，2000年毕业之际获上海市优秀毕业生荣誉。

上海交大的顾永宁教授是高震科研路上的早期引路人。

“我的本科毕业设计就是跟着顾教授做的，由此开启了船舶与海洋平台载荷计算与结构设计方面的研究。

之后，我又跟随顾教授攻读硕士学位，致力于船舶防撞研究。

”顾永宁教授曾在20世纪80年代访问挪威，在拥有百年历史的挪威船级社交流一年，正是在他的推荐下，高震于2003年前往挪威科技大学读博。

高震的博士生导师是中国工程院外籍院士、海洋工程专家托盖尔·蒙恩（Torgeir Moan）教授。

蒙恩教授是挪威科技大学船舶与海洋结构物研究中心（C e S O S）的主任。

“研究中心会聚了8～10名来自水动力学、结构力学与动力学、海洋结构物控制理论等不同研究方向的教授，大家优势互补合作研究。

”挪威的海洋工程研究既强调基础科研工作，又重视工程应用与实践。

高校、科研院所与工程公司、油气公司等合作紧密，形成浓厚的工程应用氛围，高震在读博期间深受2014年高震（第三排右一）与大家共聚一堂庆祝托盖尔·蒙恩（Torgeir Moan，第一排左六）和奥德·马格努斯·福尔廷森（Odd Magnus Faltinsen，第一排左七）两位教授七十大寿大学应用研究领域埃克森美孚最佳博士论文奖。

积极响应市场的需求，敏锐感知趋势的变化，是优秀工程应用研究专家的必备素养。

2008年毕业后，高震继续在船舶与海洋结构物研究中心从事博士后研究。

此时，正值欧洲海上风电商业化开发前期。

“我的博士生导师看到了其中的前景，在他的带领下，依托研究中心，我开展了一系列海上风电研究，其中主要以漂浮式风机耦合分析为主。