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運(yùn)維船是海上風(fēng)電場施工、運(yùn)行和維護(hù)的重要交通運(yùn)維工具，目前國內(nèi)的運(yùn)維船大多以改裝租借的漁船與交通船為主，安全性、速度、裝卸載能力等相對于專業(yè)運(yùn)維專業(yè)運(yùn)維船來說都較差。根據(jù)DNV的測算，每臺海上風(fēng)電機(jī)組平均每年有高達(dá)40次停機(jī)故障，整體故障率約3%，大約每30臺海上風(fēng)機(jī)就需要1艘專業(yè)的的運(yùn)維船。相對于海上風(fēng)電突飛猛進(jìn)的開發(fā)建設(shè)，專業(yè)運(yùn)維船的需求也隨之增加。
海上風(fēng)電運(yùn)維船是用于海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)的專用船舶。該船舶在波浪中應(yīng)具有良好的運(yùn)動(dòng)性能，在航行中具有很好的舒適性，能夠低速精準(zhǔn)地靠泊到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)，防止對基礎(chǔ)造成較大沖擊，并能夠與基礎(chǔ)持續(xù)接觸，能夠安全便利地將人員和設(shè)備運(yùn)送到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；船舶甲板區(qū)應(yīng)具有存放工具、備品備件等物資的集裝箱或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)維專用設(shè)備的區(qū)域，并可以進(jìn)行脫卸；船舶還應(yīng)具有運(yùn)維人員短期住宿生活的條件和優(yōu)良、舒適的夜泊功能。
海上風(fēng)電運(yùn)維船的主要用途：為海上風(fēng)場風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)提供便利條件，最大程度縮短及降低運(yùn)維時(shí)間及成本。運(yùn)輸及儲藏電器模塊及油品，維修工具、日常供給物品等；運(yùn)輸工程師、技術(shù)人員和項(xiàng)目組工作人員，及考察團(tuán)人員等；為工作人員提供食宿休息、傷員緊急救助；風(fēng)場火災(zāi)緊急救助等。
目前國內(nèi)海上風(fēng)電運(yùn)維船以專業(yè)雙體運(yùn)維最為適用，特點(diǎn)是安全性，適用性，經(jīng)濟(jì)性，具有良好的穩(wěn)性以保證維護(hù)人員安全登上風(fēng)機(jī)。雙體船具有甲板面積大，布置寬敞，穩(wěn)性好，吃水淺，具有較高航速，能承受較大的風(fēng)浪能力，保障海上作業(yè)時(shí)人員的安全，同時(shí)雙體船具有良好的操控性，使用可靠，維修方便等特點(diǎn)，這樣的船體形式，無能在船舶靜止或者海上航行狀態(tài)，都可確保較小的移動(dòng)幅度，今年來大都用于安全要求高，航速要求快的高速客船上。
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根據(jù)國內(nèi)海上風(fēng)電的發(fā)展現(xiàn)狀，風(fēng)電運(yùn)維船主要分為六類：
1、普通運(yùn)維船
泛指用于海上風(fēng)電工程或運(yùn)維的交通艇，典型特征為航速較低，普通舵槳推進(jìn)，耐波性差，靠泊能力差，裝載能力差，安全性差。
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2、專業(yè)雙體運(yùn)維船
指用于海上風(fēng)電工程或運(yùn)維的專業(yè)船舶，典型特征為雙體：穩(wěn)性好，航速中等，大約13-15節(jié)；靠泊能力強(qiáng)，有效波高1.5米至2米；甲板面積大，可搭載各種專業(yè)運(yùn)維設(shè)備及物資，可拓展性強(qiáng)；船體鋼或鋼鋁混合，優(yōu)點(diǎn)建造成本低，運(yùn)營成本低；可居住10個(gè)運(yùn)維人員，適合離岸距離10-20海里內(nèi)的近海風(fēng)電場。
3、高速專業(yè)雙體運(yùn)維船
用于離岸20海里以上的海上風(fēng)電場運(yùn)維專業(yè)船舶，此種船舶典型特征為航速較高（25節(jié)以上）；噴水推進(jìn)或螺旋槳推進(jìn)，船體為小水線面機(jī)構(gòu)，耐波性好（能在8節(jié)風(fēng)3米海浪中正常航行），靠泊能力強(qiáng)，抗風(fēng)浪強(qiáng)，船體為全鋁構(gòu)造，可做日常運(yùn)維船，也可做居住船的交通船及應(yīng)急救生船；缺點(diǎn)是建造與運(yùn)營成本略高。
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4、運(yùn)維母船
用于遠(yuǎn)海海上風(fēng)電運(yùn)維，供人員住宿，存放備件的較大型船舶，典型特征為可提供40人以上的住宿，具備一個(gè)月以上自持力，靠泊能力優(yōu)異（有效波高2.5米以上），具備DP定位及補(bǔ)償懸梯傳送人員功能，安全性高。缺點(diǎn)是建造與運(yùn)營成本很高，國外海上風(fēng)電也應(yīng)用不多，目前國內(nèi)海上風(fēng)電不適用。
5、居住船
居住船是國內(nèi)海上風(fēng)電場的現(xiàn)狀衍生出的適合離岸20-50海里的海上風(fēng)電場，雙體船機(jī)構(gòu)，穩(wěn)性好，安全性高，作業(yè)面積大，居住空間大；可居住50人，船舶功能齊全，有單人，雙人居住間，獨(dú)立衛(wèi)生間，廚房，餐廳，健身房，影視廳，棋牌娛樂室，洗衣間，冷凍倉庫，大小會議室，辦公室，配件倉庫，設(shè)備工具間；后甲板作業(yè)區(qū)備有中型吊機(jī)，可安放3條水路兩用船或3輛水陸兩用車；備有應(yīng)急救生快艇，勘探設(shè)備，潛水設(shè)備（船舶可四錨定位）；前作業(yè)甲板可放置多個(gè)風(fēng)機(jī)運(yùn)維集裝箱設(shè)備，測試備用發(fā)電機(jī)組。船舶優(yōu)點(diǎn)：功能性強(qiáng)，移動(dòng)方便，運(yùn)維成本低（減少多條運(yùn)維船舶每日往返的燃油成本），海上持續(xù)能力20天，續(xù)航能力500海里。
6、自升式運(yùn)維船
主要用于海上風(fēng)電運(yùn)維的大部件更換（齒輪箱、，葉片，發(fā)電機(jī)等）的船舶，典型特征為具備一定的起重能力，擁有自升式平臺，能適應(yīng)水深40米左右的大多數(shù)海域作業(yè)；適合離岸距離遠(yuǎn)，水深40米左右的海上風(fēng)電場；優(yōu)點(diǎn)是作業(yè)范圍廣，海上居住舒適性強(qiáng)，安全性高；缺點(diǎn)是：建造與運(yùn)營成本高。
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海上風(fēng)電場運(yùn)行維護(hù)需綜合考慮離岸距離、氣象海況、機(jī)組故障率、維護(hù)行為、發(fā)電能力、運(yùn)維經(jīng)濟(jì)性等因素來進(jìn)行運(yùn)維船的配置。一般來說較大規(guī)模的風(fēng)電場采用船隊(duì)形式，如高速運(yùn)維船、專業(yè)運(yùn)維船、居住船、自升式運(yùn)維船船及其他專用工程船舶。
運(yùn)維船配置的一般原則是：天氣較好、離岸較近的采用普通運(yùn)維船，天氣復(fù)雜、離岸較近的采用先進(jìn)的專業(yè)運(yùn)維船，天氣較好、離岸較遠(yuǎn)的采用普通運(yùn)維船或?qū)I(yè)運(yùn)維船和運(yùn)維母船，天氣較復(fù)雜、離岸較遠(yuǎn)的采用專業(yè)運(yùn)維船和運(yùn)維母船。
影響運(yùn)維船參數(shù)的環(huán)境因素主要包括距離、水深、波高、風(fēng)況等。一般而言抗風(fēng)能力超過抗浪能力，所以波高是更關(guān)鍵的因素。國內(nèi)風(fēng)電場主要集中在黃海北部、渤海灣、黃海、福建和廣東等區(qū)域（各區(qū)域環(huán)境情況見表1、表2）。
根據(jù)環(huán)境情況、運(yùn)維船的航速、運(yùn)維船環(huán)境適應(yīng)能力等條件、機(jī)組數(shù)量、機(jī)組性能、運(yùn)維能力等因素建立了一個(gè)可利用率的估算模型，通過該模型計(jì)算出來的某海上風(fēng)電場的相關(guān)數(shù)據(jù)（見表3）。從中可以看出，機(jī)組單臺年故障次數(shù)超過5次時(shí)采用普通運(yùn)維船可利用率小于95%；如果采用專業(yè)運(yùn)維船，單臺年故障次數(shù)為5次時(shí)可利用率超過96%，當(dāng)機(jī)組單臺年故障次數(shù)3次，可利用率可以達(dá)到98%。
運(yùn)維船配置的一般原則是：
一、江蘇沿海
此海域大多為潮汐帶，工作水位從0-20米不等，風(fēng)速3-7m/s,波高為0.5-4.6m,早期風(fēng)場離岸距離3-50km,波周期的平均值為3.1s,全年安全出海時(shí)間約為160天左右，全年可作業(yè)時(shí)間約為220天左右；此區(qū)域適合使用專業(yè)雙體風(fēng)電運(yùn)維船，高速專業(yè)雙體運(yùn)維船，居住船；例1：中廣核如東海上風(fēng)電場，標(biāo)準(zhǔn)雙十海上風(fēng)電場，離岸十海里，水深十米，適合使用專業(yè)雙體運(yùn)維船，日常運(yùn)維時(shí)碼頭到風(fēng)場的航行時(shí)間在1小時(shí)左右，集中檢修時(shí)可夜泊風(fēng)場，減少來回時(shí)間與燃油的消耗。例2：龍?jiān)创筘S項(xiàng)目，離岸距離40km左右，風(fēng)機(jī)區(qū)域有深水區(qū)，淺水區(qū)，露灘區(qū)多種海況，風(fēng)機(jī)數(shù)量多，需要的運(yùn)維人員多，日常運(yùn)維時(shí)需要多條運(yùn)維船舶往來，最佳的配置是1條居住船，1條高速專業(yè)雙體運(yùn)維船做人員來往及應(yīng)急救生，2條搭配水陸兩用車的專業(yè)雙體運(yùn)維船，此方案可快速響應(yīng)半小時(shí)內(nèi)到達(dá)任何1個(gè)機(jī)位，減少燃油成本，既高效又經(jīng)濟(jì)。
二、福建，廣東，浙江海域
此水域海域情況復(fù)雜，島礁，暗礁多，涌浪大，水流急，風(fēng)浪大，水深在10-50米內(nèi)，年平均風(fēng)速8.0m/s，平均浪高2.0m，早期風(fēng)場離岸距離為3-30km.全年安全出海作業(yè)時(shí)間約為140天左右，全年可作業(yè)時(shí)間約為200天左右。此區(qū)域適合專業(yè)雙體運(yùn)維船與高速專業(yè)雙體運(yùn)維，自升式運(yùn)維船。早期項(xiàng)目離岸距離近，浪高，風(fēng)大，適合快速，抗風(fēng)浪的船舶運(yùn)維。
三、北方沿海
此水域優(yōu)于多風(fēng)的福建，潮汐帶的江蘇沿海，但北方沿海水域冬天有冰凍現(xiàn)象，所有運(yùn)維船舶需在艏部增加B級冰區(qū)加強(qiáng)的破冰功能。船舶需增加保暖防凍功能。適合使用專業(yè)雙體運(yùn)維船與高速專業(yè)雙體運(yùn)維，居住船，自升式運(yùn)維船。
海上風(fēng)電機(jī)組相對于陸上來說故障率更高，因?yàn)樗鼈兠媾R的是一個(gè)更加惡劣的環(huán)境、更高難度的維護(hù)方式等。隨著海上風(fēng)電的發(fā)展，海上風(fēng)電場建設(shè)不得不需要轉(zhuǎn)移到離岸更遠(yuǎn)的地方，更深的水域。由于這一變化，運(yùn)維成本將會增加，同時(shí)面臨更遠(yuǎn)的運(yùn)輸距離，更惡劣的氣候條件和更嚴(yán)峻的物流挑戰(zhàn)。為降低海上風(fēng)電場運(yùn)維成本及提高風(fēng)電場可利用率，需要合理的規(guī)劃海上風(fēng)電場運(yùn)維工作，針對不同的故障信息，選擇最優(yōu)維護(hù)方案。模型的建立需要考慮運(yùn)維船配置、氣候參數(shù)、風(fēng)機(jī)具體故障、處理故障需要時(shí)長及人數(shù)等要素。
重點(diǎn)考慮氣象、運(yùn)維船模式、機(jī)組故障模型、相關(guān)費(fèi)用來制定運(yùn)維策略，建立模型進(jìn)行分析，最終計(jì)算風(fēng)場的發(fā)電量、故障時(shí)間及運(yùn)維費(fèi)用等，以綜合收益最大來選擇合適的運(yùn)維策略。
風(fēng)電運(yùn)維船是海上風(fēng)電運(yùn)維的主要裝備。國外海上風(fēng)電運(yùn)維過程中，專業(yè)運(yùn)維船作為最重要的可達(dá)性裝備被普遍應(yīng)用到各海上風(fēng)電場，由單體船、雙體船以及三體船等船型組成。
國內(nèi)海上風(fēng)電剛剛起步，國內(nèi)運(yùn)維船處于起步階段，目前普遍使用的是普通運(yùn)維船，主要由交通艇和漁船發(fā)展而來，近年以來逐漸出現(xiàn)簡易功能的雙體船?，F(xiàn)有的運(yùn)維船基本可以達(dá)到每年200天的出行天數(shù)，然而隨著離岸距離加大，以及天氣更加惡劣的南方區(qū)域海上風(fēng)電的開發(fā)，出行天數(shù)將會降低。風(fēng)電運(yùn)維船專業(yè)化必將是未來的趨勢。
根據(jù)發(fā)改委能源研究所的數(shù)據(jù)，結(jié)合BTM海上運(yùn)維成本構(gòu)成來推算，海上風(fēng)電的運(yùn)維成本占總成本的20%左右，運(yùn)維船舶相關(guān)的費(fèi)用又占了運(yùn)維成本的20%左右。從現(xiàn)階段的實(shí)際情況來看，國內(nèi)在運(yùn)維船上的投入是不足的，應(yīng)進(jìn)一步加大。然而這一情況正在變化，由于前期使用交通艇無法滿足風(fēng)電場需求，現(xiàn)已經(jīng)開始建造更好的運(yùn)維船，不過目前建造的運(yùn)維船仍難以滿足風(fēng)電場的需求，而后會建造更好的專業(yè)運(yùn)維船，這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。
到2020年，按開工建設(shè)規(guī)模1000萬千瓦，累計(jì)并網(wǎng)容量500萬千瓦，平均單機(jī)功率按5MW計(jì)算，我國開工建設(shè)約有2000臺海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，累計(jì)并網(wǎng)約有1000臺海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。按照每30臺機(jī)組需要一艘專業(yè)運(yùn)維船，再加上海上風(fēng)電場開發(fā)區(qū)域不同和海上風(fēng)電運(yùn)維主體不同等因素，海上風(fēng)電專業(yè)運(yùn)維船的需求會近百艘。海上風(fēng)電專業(yè)運(yùn)維船也將是一個(gè)不可小覷的市場。
海上風(fēng)電市場在我國是新興市場，真正成規(guī)模開發(fā)是從2015年開始的。隨之而來的海上風(fēng)電運(yùn)維市場也是欣欣向榮。然而海上風(fēng)電運(yùn)維有著一些特點(diǎn)和難點(diǎn)，主要包括：受臺風(fēng)、氣流和閃電等惡劣海洋環(huán)境影響，機(jī)組容易出現(xiàn)故障；受風(fēng)浪影響，運(yùn)維人員難以到達(dá)機(jī)組，故障待修時(shí)間長，發(fā)電損失大；缺乏專業(yè)裝備，運(yùn)維效率低，安全風(fēng)險(xiǎn)大；海上維修困難，尤其是大部件更換；智能化低，預(yù)防維護(hù)少；缺乏運(yùn)維管理經(jīng)驗(yàn)；海洋氣象監(jiān)測不精確。
由于一切都在起步階段，海上運(yùn)維的現(xiàn)狀不盡如人意，在我國某離岸較近的海上風(fēng)電場，機(jī)組可利用率遠(yuǎn)低于陸上風(fēng)電場的可利用率，隨著在建和未來海上風(fēng)電場離岸距離的增加，如果采用現(xiàn)有運(yùn)維模式，采用現(xiàn)有運(yùn)維船，將導(dǎo)致機(jī)組可利用率難以達(dá)標(biāo)，嚴(yán)重影響發(fā)電收益。
歐洲的海上風(fēng)電已經(jīng)大規(guī)模開展，提高海上風(fēng)電運(yùn)維能力成為降低停機(jī)損失、提高發(fā)電量的重要保障措施。風(fēng)電運(yùn)維港口和運(yùn)維船構(gòu)成了海上風(fēng)電運(yùn)維的主要設(shè)施和裝備。
海上風(fēng)電運(yùn)維船作為海上風(fēng)電運(yùn)維重要的裝備，對我國海上風(fēng)電的發(fā)展具有一定的影響。運(yùn)維船的合理配備與智能調(diào)度是海上風(fēng)電智能運(yùn)維的必備條件，高效合理的船隊(duì)配置和調(diào)度技術(shù)是降低海上運(yùn)維成本，提高發(fā)電量的關(guān)鍵措施之一。在發(fā)展海上風(fēng)電運(yùn)維船的過程中，我們應(yīng)該借鑒國外成熟的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，還應(yīng)該根據(jù)我國的實(shí)際情況來發(fā)展適用于特定環(huán)境、特定工作模式的海上風(fēng)電運(yùn)維船。
海上風(fēng)電運(yùn)維的目標(biāo)是在全壽命周期內(nèi)，降低運(yùn)維成本，降低發(fā)電損失，提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量，從而提高客戶收益。海上風(fēng)電運(yùn)維與陸上風(fēng)電運(yùn)維最大的區(qū)別在于可達(dá)性差，造成運(yùn)維難度的加大和運(yùn)維成本的提升。在安全為前提的條件下降低運(yùn)維成本，為了解決海上風(fēng)電運(yùn)維的交通難題，我們需要?jiǎng)?chuàng)新海上風(fēng)電運(yùn)維模式，圍繞服務(wù)調(diào)度展開相關(guān)工作，從而形成全面的海上風(fēng)電運(yùn)維整體解決方案。
