更大，更大，更重
欧洲的海上风电市场增长速度超过任何人的预期 - 尤其是在安装的组件方面。这对现有的安装车队来说意味着什么？
虽然许多人认为海上风电是欧洲一个成熟的市场，但首批无补贴的海上项目正在规划中，但并非没有挑战。
在欧洲，海上风电装机容量超过18千兆瓦（GW）。咨询公司和分析师Wood Mackenzie表示，去年增加了2.4GW，预计未来10年每年将增加多少。
英国，德国和荷兰是最大的市场，法国现在也在进入市场，计划在2020/2021年开始向电网供电，比利时和波兰将发挥其潜力。
一个巨大的重点是降低成本，这已经发生 - 比任何预期的要快，特别是在过去的2 - 3年里。实际上，2017年德国的EnBW和丹麦的Ørsted为德国项目投标时，首次实现了对海上风电场的零补贴竞标。
“降低成本的很大一部分原因在于涡轮机发展的设计周期更快，”Wood Mackenzie的高级分析师Shashi Barla表示，涡轮机制造商更快地推出了更大的新系统。 “12至14兆瓦（MW）涡轮机可在这些项目的时间范围内提供。他说，这可能具有成本效益，可以零补贴提供电力。“但是，更快的设计周期意味着更广泛的行业必须面对更短的供应周期。
不久前--2011 / 2012年 - 船主正在为建造6MW涡轮机的工业建造资产。今年，比利时Northwester 2海上风电场将安装直径164米的9.5MW涡轮机。西门子Gamesa还将在丹麦Oesterild的丹麦国家大型风力涡轮机测试中心为其10MW SG 10.0-193 DD涡轮机进行原型设计，该涡轮机的直径为193米。该公司预计该涡轮机将于2022年投入商用。与此同时，GE正在开发一款12兆瓦的Haliade-X设备。 “在开发14兆瓦之前，可能不会很长，”巴拉说。
艺术家对西门子Gamesa 10MW海上风力发电机的印象（图片来源：西门子Gamesa）
同时，根据英国海运商会的数据，2017年，海上风机的平均安装深度为27.5米，平均距离海岸41公里。去年，这些数字更多地移动到海上100-150公里，底部固定的涡轮机安装在40-50米的深度。
这给安装承包商带来了压力，对于市场是否有产能存在疑问。 “如果公司今天没有在这些船舶和其他工厂设备上进行投资，那么在处理这些大型涡轮机和叶片时可能会有瓶颈，”巴拉说。 “我们已经谈到了100米长的刀片和重型部件。你说的一些机舱组件800公吨。你真的需要大型机器，更大的起重机来处理这些。“
DNV GL船级社近海服务船舶部门主管Arnstein Eknes表示，安装大型涡轮机时有两个关键维度;更长的叶片和更重的机舱。 “今天，我们谈论刀片可能长100-105米。发动机舱是最重的部件，它们需要向上提升130-140米，因此提升距离是一个问题。我们看到最初建造的风电场安装船，如今没有改装新起重机，它们太小了。即使是6 - 7年前建造的那些太小，他们正在改装大型起重机，这不是一件容易的事。起重机可能设计为300至400公吨，现在需要700,800,900甚至1,000公吨。这是关于重量和高度。“
但是，这些不是唯一的问题，他说。这些船只大多需要自升式进行安装操作。 “随后，我们需要重新计算自升式起重机的强度和整个提升系统，以便提升这些部件。因此，改造起重机真的不是一件容易的事，风力涡轮机安装船（WTIV）的所有者知道如何为终端客户做什么做准备真的是一件令人头疼的问题，“即涡轮机将会有多大。
实际上，一些开发商已经在寻求同意在北海开发中使用20MW涡轮机，这可能会使转子直径扩展到280米。 “这使现有最大风力涡轮机的重量和容量翻了一番，”埃克内斯说。
虽然这可能会对WTIV市场施加更大的压力，但也可能导致更少的涡轮机建成;使用20MW涡轮机而不是10MW机组，需要安装一半的涡轮机来创建相同规模的农场。但是，这也可能意味着增加复杂性，Eknes说，这可能意味着在技术限制之前对涡轮机的尺寸有实际限制。这对WTIV运营商来说是非常困难的投资决策。
有些人在投资
进入海上风电安装市场仅仅四年，比利时公司Jan de Nul就在中国远洋航运重工订购了伏尔泰。新建筑将于2022年交付，将使用Huisman腿环绕式起重机和提升能力，具有3,000吨的提升能力，在水深达80米的情况下可达270米。 “伏尔泰将能够以无与伦比的轮毂高度安装高达165米的标准吊杆，”Jan De Nul的经理海上可再生能源公司Peter De Pooter说道。 “这将允许安装下一代涡轮机，叶片尖端可能最高可达海平面以上270米。”
该公司表示，Voltaire是Jan de Nul的海上自升式安装船，四年前收购的Vole au vent，以及能够安装高达10MW涡轮机的Taillevent。 “他们可以将所有组件提升到120米的实际最大轮毂高度，”Jan de Nul说。
“下一代10MW +涡轮机将成为目前市场上所有安装船的挑战，”De Pooter说。 “基础会更重;刀片会更长。尺寸，重量和高度将限制每个循环[在今天的安装车队上]可以运输的涡轮机的数量到一个或最多两个。具有适当技术特性的船只是应对这一挑战的答案。“
De Pooter认为这艘船的市场更广阔。 “欧洲和中国以外的海上风电正在开始发展，”他说。 “台湾正在建设其首个全规模风电场，Jan De Nul集团是两个首批工程，采购和施工（EPC）合同的主要承包商之一：2019年的120MW Formosa 1风电场和110MW的昌化风电场到2020年。两个风电场目前都在建设中。“
伏尔泰（资料来源：Jan De Nul）
自2006年以来，总部位于英国的Seajacks一直从事海上风电业务。从那时起，它建造了Kraken，Leviathan，Hydra，Zaratan以及最近的Scylla自升式钻井平台。 Seajacks希望看到下一代涡轮机，例如。 12MW，从2023-25开始，正在与开发商讨论安装12或15MW的Scylla装置，该装置于2016年投入使用，配备1,500吨重的腿部环绕式起重机，最长工作时间可达65米水深。
“我们认为市场上仍然有很多船只能够安装较大的风转，[取决于现场特征]，当它们到达市场时。然而，要安装10-15MW涡轮机，许多现有装置需要进行升级和改装才能保持相关性，“Seajacks的商业经理Max Paterson说。 “市场上较旧的小型船舶的主要问题是机舱和可变甲板载荷的挂钩高度，承载更重和更大的部件，以及甲板空间。这意味着新的起重机和腿部延伸等，这些必要的升级可能会对这些船只的安装速度产生负面影响。“
话虽如此，帕特森还认为需求和供应应该很平衡。 “如果在同一时间计划多个项目，那么在夏季安装的最高月份，市场可能会在几年内变得紧张，”他说。相反，确保船舶利用率对业主来说也是关键，这就是为什么帕特森希望WTIV船舶需要在亚洲和美国等各种新市场中在世界各地开展工作。
“更大的涡轮机，例如10-15MW，意味着需要更少数量的涡轮机才能达到风电场的发电容量，这可能会减少船东的利用天数，”帕特森说。 “全年都有船只被占用，这已成为一项挑战。”
“我们已经拥有一个极具竞争力的WTIV供应链，”他补充说，“市场上有许多具有成本效益的设备。将涡轮机的重量和尺寸移动到只有两个或三个容器适合的水平是否有意义？只有时间才能证明，但是由于对降低成本的强烈关注，特别是在安装方面，我相信开发商和风机制造商将非常关注WTIV市场的供需动态。“
PetterFayeSøyland，丹麦公司Fred的工程主管。 Olsen Windcarrier同意，为了转移到10MW +涡轮机，车队中的许多旧船将需要进行修改以满足提升高度和容量的要求。他说：“风电行业的大多数自升式机组都能够安装8MW机组，但有一些例外情况。”
弗雷德。他说，Olsen Windcarrier的船队目前适合安装10MW机组。 “勇敢的燕鸥和大胆的燕鸥[升降机]已经彻底升级。两者都经过14米长的腿伸展，以管理更深水和更高生存风暴的海上场地，如北海盆地。此外，起重机的动臂已经升级为20米的动臂插件，使他们能够安装轮毂高度更高的涡轮机。 Brave Tern和Bold Tern都取代了甲板起重机，可以将工具和设备提升到过渡件，从而实现更快，更高效的安装。此外，船舶经过甲板下修改和加固，以及对油箱布置进行修改，以提高概率损坏的稳定性;两者都能够运输更高和更重的涡轮机部件。“
埃斯比约港口的勇敢燕鸥和大笨蛋（图片来源：Fred.Olsen Windcarrier）
可能会中断？
其他人正在寻找替代工程方法，以使海上安装更容易。去年9月，Heerema Marine Contractors的Aegir重型起重船在2013年繁荣时期作为石油行业的“瑞士军刀”推出，安装了一种新的设计风力涡轮机概念，称为代尔夫特海上风力发电机概念（DOT）在短短一小时内，采用业内第一个滑动连接连接概念。
DOT风力涡轮机已安装在由滑动接头连接的单桩上，并由Sif鹿特丹码头的Aegir在一个升降机中拾取并送往安装地点Eneco Princess Amalia Wind Park。在那里，它被Aegir安装为使用动态定位的浮船。
滑动接头连接是在滑动联合海上研究项目（SJOR）下设计的，该项目由研究合作伙伴TU Delft，TNO，Van Oord和Sif集团以及项目利益相关者Eneco和Heerema Marine Contractors于2016年合作启动。该概念基于在摩擦力方面，重量确保牢固和稳定的连接。 Heerema Marine Contractors表示，这意味着只需将风力涡轮机滑过单桩而无需使用灌浆或螺栓即可完成安装，从而降低成本，材料，设备，人员和进度。
与此同时，西班牙公司Esteyco正在领导ELICAN财团，该财团设计并安装了一个5MW原型Elisa自安装伸缩塔概念，可减少对安装船的需求。
该原型系统于去年8月安装在水深30米处 - 使用WiFi - 西班牙大加那利岛海上，并于3月开始发电。它包括一个自浮式重力结构（GBS）和一个自升式伸缩塔，两者均由混凝土制成，顶部装有5MW Siemens Gamesa涡轮机。该结构可以完全组装在陆上，包括涡轮机，然后拖到安装现场，在将GBS压载到海床之后，传统的重型钢索千斤顶重新用于将一个塔架提升到另一个塔架之后，提升两个部分总重量为960公吨的最终位置。提升每个水平面的可恢复千斤顶由下面的一个支撑，当提升管上升时，它也引导提升的管，在自安装过程中，塔本身是所需的唯一支撑结构。所有工作都是从一个接入平台进行的，一旦安装了涡轮机就会被移除。
该联合体 - 包括Esteyco，Siemens Gamesa，Ale Heavylift，Dewi GmbH和PLOCAN（加那利群岛的海洋平台） - 声称与深水中的夹克或XXL单桩相比，这种方法可以将安装成本降低35％以上（35米加）。项目合作伙伴还表示，该设计具有可扩展性，是安装新型12MW涡轮机的“现成手段”。
Esteyo的ELICAN概念（照片：ALE）
改进的余地
第一个海上风电项目建于1991年，位于丹麦Vindby（现已退役），现在海上风电容量超过18GW。 “但是，从正确的角度来看，全球陆上风电容量约为600GW，”巴拉说。 “因此，从数量来看，离岸仍然有最大的改进空间。”他说，这可能涉及政策，流程，技术和供应链。
在技术方面，人们倾向于在叶片中使用碳纤维。 “历史上，制造商一直不愿意投资采购碳纤维，因为它价格昂贵，而且供应链很少，控制供应链可能具有挑战性，”巴拉说。 “如果你看看最大的球员，西门子Gamesa，他们所有的海上风机都是玻璃纤维。现在，他们已经宣布了几个月前安装的8MW DD167和10MW DD193，两者都采用了碳纤维。这个行业最大的参与者已经发生了范式转变。“
“就流程而言，我们还没有，”他补充道。 “你谈到汽车行业，装配线和效率，他们遥遥领先，但他们已经有120年历史了。离岸开始多年前，但真正的商业项目仅在过去七年开始。欧洲和全球仍然存在巨大的学习曲线。“
但是，虽然还有改进的余地，但现在可以在新的市场（例如美国和亚洲）复制欧洲已经吸取的教训，以帮助它们更快地扩大规模。
