知识中心 / 海上风电

海上风电升沉补偿

从安装点的运动状态入手。

作者: Tord Martinsen & Peter Wang · 2026年4月 · 2026年8月修订 · 6分钟阅读

明确对接关系

升沉只是定位问题的一部分。

相关响应是构件相对于其安装目标的运动。在选择补偿方案之前,应先明确基准点、方向、公差和作业阶段。

仅为概念性基准点示意。图中未规定几何尺寸、公差、运动幅值或设备性能。

01 / 目标

识别接收结构。

固定基础、浮式基础或移动式给料船,各自构成不同的相对运动工况。

02 / 方向

明确所需的控制。

垂直间距、横向位置和姿态可能需要不同的工具应对。升沉削减数值并不能说明全部情况。

03 / 验收

设定阶段判据。

明确相关的载荷、间隙、着陆速度和对准限值,然后验证耦合响应。

支撑条件改变问题本质

区分顶升作业与浮式作业。

自升式平台(顶升状态)

船体已获支撑。

当平台通过桩腿顶升离水后,船体由波浪引起的升沉将从吊装运动输入中消除。但风、吊机与结构柔性,以及独立给料船或目标结构的运动仍可能起作用。

应评估实际现场、支撑条件、作业顺序和接口关系。顶升并不能使所有相对运动工况归零。

浮式安装船

船舶响应依然存在。

升沉与转动运动共同构成吊臂端点的运动。应评估相关点的响应及其与构件、目标之间的关系。

应比较完整的安装方法、可用性和气象判据。浮式船舶并不意味着在作业周期上具有普遍优势。

四个安装阶段

使评估与吊装工况相匹配。

应使用实际构件、吊机配置和安装方法。风机功率等级或通用构件尺寸不足以作为设计输入。

海上风电安装分阶段解析:各阶段涉及的吊装及其运动挑战。
安装阶段	界定工况	验证接口
单桩 / 导管架	实际质量、浮力、几何形状、吊机与吊装布置。	浪溅区响应、扶正/下放过程,以及该方法中涉及的夹持器或海床相互作用。
过渡段	目标基础、连接方式与临时支撑。	对接时的相对位置、着陆/接触载荷及对准精度。
塔筒段	吊机配置、构件几何形状与风况。	连接点处的运动与间隙,包括结构柔性的影响。
机舱 / 叶片	实际构件、吊装工具、重心及迎风面积。	高空位置与姿态、间隙,以及规定的风况/运动判据。

风机安装的挑战

海上风电安装可采用顶升自升式平台、浮式重吊船或其他项目专属方案。构件质量、几何形状、吊装工具、吊机配置及安装目标共同决定对运动敏感的载荷工况。

升沉补偿在以下关键安装阶段中具有重要意义:

单桩/导管架就位 — 评估实际基础及其在下放、入水和海床就位过程中的处理方法。
过渡段安装 — 明确对接目标、连接方式、相对位置判据和接触载荷。
塔筒段吊装 — 评估连接点处的响应与间隙,并在相关情况下计入吊机与结构柔性的影响。
机舱与叶片安装 — 针对高空安装接口,使用实际构件、工具、迎风面积及风况/运动判据。

船舶配置与作业阶段决定哪些运动会传入吊装。在比较安装方法之前,应先确定吊臂端点与目标结构的响应、相关风况及结构柔性。

面向风电的运动补偿方案

海上风电安装中采用多种运动补偿方式:

主动升沉补偿 — 受控驱动装置在其传感、带宽、出力、速度和行程限值范围内调整垂直吊装响应。应明确控制基准,并评估目标处的残余运动。
被动升沉补偿 — 气弹簧系统调整耦合载荷响应。应针对具体吊装评估力-行程包络线与阻尼;成本与适用性取决于规定的配置和工况。
运动补偿式桩夹持器 — 提供具有规定补偿方向和自由度的桩体处理与约束接口。应将该接口与吊机、桩体一并评估;其作用与在线式升沉补偿不同。
冲击防护 — 针对给定的溜桩或载荷转移事件,评估峰值载荷与行程响应。它并不能确立常规安装工况下的定位性能。

应采用匹配的载荷工况和验收判据,将合适的固定设定被动配置与自适应或主动方案进行比较。RIGEL和ANTARES依据所需的力-行程响应及作业功能进行评估;POLARIS则针对给定的冲击事件。设备选型及任何气象窗口收益均应基于分析结果得出。

市场展望

如需了解具有时效性的区域背景信息,请参见欧盟委员会2024年12月发布的海上可再生能源目标。这些属于不具约束力的区域目标,并不预测具体项目的工期或设备需求。

部署目标与风机设计仍在不断演变。区域目标应视为具有时效性的市场背景信息;在界定吊装项目时,应采用实际的风机、基础和安装方法。

基础处理、构件转运、拖航和挂钩作业各自形成不同的接口和设备职责。运动补偿栈桥、吊装补偿器和张力控制系统各有不同的验收判据;某一应用的性能表现并不能证明另一应用同样适用。