海上风力发电场:直升机作业的新领域

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  亚洲最大规模海上风电场—东海大桥海上风电场

  中国航空报讯:目前,全球石油资源形势日益严峻,各国将目光投向了风力资源巨大的海域,海上风力发电在全球范围内迅速发展。欧洲多个国家已经建立了规模较大的海上风力发电厂。我国在21世纪初也开始了海上风电场的建设。

  直升机作为一种快捷的交通运输工具,可以将人员和建筑材料运送到离海岸数英里的大型风力发电场。

  

  海上石油服务

  运营商热衷开展直升机海上风电场作业

  总部在爱尔兰利默里克的直升机租赁商Waypoint Leasing公司预计,未来10年,全球海上风电场的装机容量将增加330%,海上风电场使用直升机的支出额将增加3倍。在2017年12月发布的一项研究中,Waypoint公司认为,虽然目前直升机对海上风力发电的支持仍处于初级阶段,但预计到2021年,至少有100架直升机服务于海上风电装置的建设。公司确信,海上风电场市场能够刺激直升机市场。

  近年来,全球大型海上风电场如雨后春笋般涌现,尤其是北海、英国东海岸和西海岸、德国、法国和丹麦等沿海地区。2017年,欧洲增加了560台海上风力涡轮机。中国台湾经济部门已经批准了11个海上风电场项目。土耳其近期开始投资海上风电场。美国东海岸等地区也有几个风电场项目。据全球风能理事会称,法国、加拿大、英国、西班牙、印度、德国、中国和美国是世界上最大的风能生产国。海上风电场的发展对于直升机租赁商和运营商来说是件好事,他们希望在当前海上油气开采行业不景气的情况下能够获得机会,增加收入。

  总部位于都柏林的LCI公司拥有一支固定翼机和旋翼机组合的机队,45%的旋翼机用于紧急医疗救护,油气开采行业占公司总业务的比例不到25%。对于海上风电发展,他们认为:目前风力发电仍是一个很小的市场,但增长势头非常强劲。由于涡轮机效率的不断提高,使风能发电的单位成本越来越低。在未来3~6年内,风电行业的规模可能会增加两倍。公司预计,未来几年,LCI的直升机机队中有10%~15%的直升机将主要用于风力发电行业。

  一些直升机运营商对海上风电运营的长期收入潜力持谨慎乐观态度。Bristow是英国著名的直升机运营商,他们表示会继续关注风力发电市场。公司认为,目前在大多数地区发展风电市场还为时尚早,即使风力发电越来越普及,直升机运营商进入这个行业仍然面临一些挑战。在一些地区,仍然需要法规和专业技术的支撑,例如商业吊装操作的批准或认证。

  Bristow公司认为运营商之间需要更多的合作,特别在风电场建设的早期阶段。每个利益相关者都需要独特的解决方案,这样会导致成本增加,而追求低成本的预算往往与独特的直升机解决方案相矛盾,如果这些利益相关者合作并商定了标准方法和共享成本模型,将会降低与运输服务相关的成本。即使海上油气业务完全复苏之后,直升机运营商也必须谨慎对待资产的调配,无论是进入近海油气开发行业还是风电场,或者进入两者。

  CHC直升机公司表示,石油和天然气市场的业务和运营计划不适用于可再生能源。两者的任务与作业配置、技术方案都不同,使用的直升机也不同。运营商认为,即使在近海油气开采行业景气的时候,利润率与产量也不在同一水平上。尽管如此,两种能源都能够为直升机运营商带来收入潜力。

  CHC公司负责人谈到,运营商在可再生能源和近海油气开采业务中必须要有创新性和灵活性。风力发电正在从陆地向海上发展,这对旋翼机行业来说是一个好兆头。如果风电场延伸到海上50海里(约92.6千米)以外,与海上作业船相比,直升机的优势非常大。CHC公司参与了北海的一个风电场项目—Hornsea1。该项目的装机容量为1218兆瓦,安装174台涡轮机。CHC向丹麦发电公司提供空中支持,包括风电场建设和5年的维护支持。

  尽管风能作为一种可行且更清洁的能源,具有很大的吸引力,但一些直升机运营商仍对直升机在该市场中的作用持怀疑态度,并质疑是否有足够的业务来证明投资的意义。LCI公司指出,风电场的建设在很大程度上取决于地理位置。比如中国台湾,不容易进入油气市场。一些国家正在减少对化石燃料和核电的依赖。继2011年福岛第一核电站事故之后,德国关闭了17座反应堆中的8座,并承诺在2023年之前关闭其余的反应堆,这为陆上和海上风电场打开了大门。

  

  S-92海上石油型直升机

  日渐繁荣的市场

  20年前,海上风电行业处于起步阶段,直升机并未参与其中。2002年,Elsam(现为Vattenfall)向丹麦直升机运营商UNI-FLY授予海上风电场Horns Rev 1的起吊操作合同。UNI-FLY是第一个开始将技术人员吊运到风电场的直升机运营商,并且仍然是丹麦唯一的能够执行这种作业的直升机运营商。到目前为止,UNI-FLY已经在海上风电场执行了50000次任务。

  近年来,许多通用和大型建筑公司在该领域投入了大量资金。目前,有几家直升机运营商为海上风电场提供运输和起吊服务。世界著名的直升机制造商莱昂纳多公司和空中客车直升机公司瞄准了海上风电场。目前,莱昂纳多公司大力推广AW139和AW169直升机。空直公司可用于海上风电场项目的型号包括H215、H175、H145和H135。最近,空中客车公司在宣传新型中型直升机H160的广泛用途。空直公司西欧销售主管谈到,H160可以有效地服务于海上油气开发和风力发电行业,空直相信海上风电市场潜力巨大,将可能成为下一个“海上油气市场”。今年7月,NHV集团与西门子Gamesa达成协议,提供H175来支持在北海Beatrice海上风电场的建设。该工厂于2019年投入运营,将成为苏格兰最大的海上风电场。在海上石油业务下滑之前,全球有1500架直升机在支持海上风能建设。

  总部位于英国的Babcock公司是一家大型直升机运营商,在全球拥有多个基地,是H160的首个用户。据空直透露,Babcock的H160主要用于紧急医疗救护,也可用于其他业务。Babcock还为海上石油和搜救市场提供服务。

  空客公司还开发了一种工具,可帮助直升机运营商分析各类直升机在海上风电场建设中的作业方案。这种工具在计算中包括海上运输系统,帮助运营商实现直升机和船舶之间的有效协作,并考虑了不同大小的直升机如何在风电场发挥作用,特别是在非定期维护、个人运输、紧急医疗服务和吊装服务方面。

  运营商认为,说服海上风电行业使用直升机是有难度的,因为大众认为直升机是昂贵的,许多参与海上风电开发的航运部门都对直升机存在误解,这需要运营商和制造商一起,向海上风电行业说明,直升机是现代风电场综合保障的有机组成部分。如果风力发电场采用直升机,日常生产力可从7小时增加到9小时。与船舶相比,由于恶劣天气导致的停工时间可减少25%,即缩短至5小时。直升机运输是将技术人员从岸上转移到风力涡轮机的最快方式,大大增加了技术人员的工作时间。

  海上风电行业的持续增长,受欢迎程度和盈利能力以及直升机行业的参与在很大程度上取决于开发风电的成本和消费者使用风力发电的支出。2016年在英国曼彻斯特举行的全球海上风电大会上,总部位于柏林的西门子公司承诺将海上风电的平均电力成本降至每千瓦时8欧分。这个价格还包括电网进入岸上的费用。西门子称,到目前为止,这一目标成本已达到72%。近一半的目标是通过对风力涡轮机、安装过程、新电网连接技术和维护策略及综合保障(包括直升机作业)的技术改进来实现的。

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