【摘要】海上風電直升機運維因其不受窗口期限制，時效性高，是海上風電運維不可或缺的組成部分。本文闡述了中國海上風電運維的規模及在通勤方面的挑戰，歐洲和中國海上風電直升機應用的現狀和需求，并給出了完整的海上風電直升運維方案。最后論述了中國當前海上風電直升機運維發展受限的原因，呼吁整機廠商和業主單位聯合起來，形成合力推動中國海上風電直升機運維早日進入規模化應用階段。【關鍵詞】海上風電直升機運維飛行路線規劃絞車作業1.中國海上風電運維的規模隨著化石能源造成環境污染問題的日益嚴重，作為綠色可再生能源的風能已受到世界各國的高度關注和重視。同時為實現2030年碳達峰及2060年碳中和的目標，最近5年海上風電在中國得到了迅猛發展，尤其是受搶裝潮的推動，2021年新增裝機達到了頂峰，當年新增裝機達到1649萬千瓦。截止到2022年底，中國累計海上風電裝機容量已達到3174萬千瓦，如圖1所示。圖1：2014年至2022年中國新增和累計海上風電裝機容量全球風能理事會預測，隨著技術創新和成本降低，2024年中國新增裝機將重回1000萬千瓦。2022年到2031年，中國海上風電將新增9800萬千瓦，占據同時期全球新增裝機的31%。圖2：預計未來10年中國新增海上風電裝機容量隨著裝機容量的增加，風電機組的運行維護越來越重要，相應的費用也越來越高。有統計資料表明，海上風電機組的維護費用占到各自風場收入的20%～35%左右。其中海上通勤成本占海上運維成本的一大部分，直升機又是海上通勤不可或缺的一部分，將會扮演越來越重要的角色。2.中國海上風電運維在通勤方面的挑戰由上一章節可見，最近5年中國海上風電發展迅速，未來10年仍然有較大的發展空間。但是面臨的挑戰也非常大，特別是在運維的通勤方面。全國不同的海域，海況還不一樣，特別是在南方海域，秋冬季浪涌非常大，夏季又受到臺風的影響，造成運維船的窗口期受限，具體可見圖3的數據統計。圖3：基于運維船的窗口期統計（單位：天）在運維船受窗口期影響無法出海的時候，使用直升機開展運維工作是一種可行的方式，尤其是開展故障處理工作。3.歐洲和中國海上風電直升機應用的現狀歐洲海上風電起步較早，直升機運維的規模自2007年始，逐年增長，至2020年達到36架，具體可見圖4。圖4：歐洲海上風電運維直升機數量中國海上風電最近幾年已開始嘗試開展直升機運維工作，并在廣東進行了示范應用，但是暫未形成規模效應。當前我國的累計海上風電裝機已超過歐洲，隨著海上風電運維規模的增大，特別是越來越多離岸超過50公里的海上風電項目投入運行，比如廣東省陽江市青洲島附近的海上風電項目，將會使得直升機運維的需求會越來越大。可見的未來，我國投入到海上風電運維的直升機數量將會越來越多，有可能達到甚至超過歐洲的水平。4.海上風電直升運維方案4.1使用直升機運維的啟動條件使用直升機需要支出的費用低于挽回的發電量損失的費用，即具備使用直升機開展運維工作的條件。根據以下條件進行評估，海上風電場使用5.5MW機型，使用空客中型直升機EC155，每次可運送3組運維人員，從直升機機場到海上風電場接送一次共1個小時，直升機使用費用為5萬元/小時，故障機組的平均功率按照3MW計算，挽回的損失發電量每度電價格按照0.85元計算。使用直升機開展運維工作，根據恢復停機臺數和停機天數推算挽回的發電量損失金額可參照以下表1。表1：挽回的發電量損失表（單位：萬元）從上表可知，挽回1臺機組停機1天造成的發電量損失為6萬元，已經超過直升機運維單次接送3組人員的5萬元費用了。挽回6臺機組停機6天造成的發電量損失為220萬元，而相應付出的是直升機運維兩次接送6組人員的10萬元費用。由此可見，直升機運維產生的經濟效益還是非常可觀的。4.2飛行路線規劃首先明確使用機場、臨時停機點和備降機場的位置，確定飛行航線及高度。直升機風電運維作業主要是在臨時停機點和風場之間，除特殊情況外。根據飛行航線和直升機的巡航速度可以確定飛行時間。風電場范圍內必須保持目視飛行，均為真高300米（含）以下，飛行期間如需特殊高度另行申請。4.3直升機機型選型根據運維任務的內容來選擇使用的直升機的機型，以空客EC155為例進行說明，其為中型直升機，可搭乘9名運維人員，1名機長，1名副機長和1名絞車手，具體參數如下。圖5：空客EC155參數所選用的直升機需要具備絞車作業條件。EC155機型絞車作業最大商載為135kg，絞車吊運貨物限制見表2。表2：絞車吊運貨物限制表為了更方便海上風電直升運維工作的開展，根據絞車作業規則，依據EC155直升機性能，將該機型機艙內的三排座椅進行調整。拆除中間一排座椅，保留前后兩排座椅一共八個座位，使得具備足夠的空間攜帶更多的備件和工具，同時根據運維任務適當減少運維人員數量。圖6：空客EC155客艙座位圖4.4海上風電作業天氣標準和限制（1）能見度不低于4000米；（2）云底高不低于300米；（3）風速不大于18m/s（適用于絞車作業）；（4）中到大雨禁止飛行（適用于絞車作業）；（5）凍雨和降雪禁止飛行。4.5風機絞車作業（1）懸停位置風電機組直升機運維平臺上方。（2）懸停高度飛機高度不低于風電機組運維平臺上最高障礙物，飛機相對高度約3～5米。（3）直升機安全距離直升機旋翼距離風電機組葉片或側方障礙物至少6米。（4）葉片工作狀態直升機在任何一臺風機上作業期間，該風機葉片必須剎住并使風機葉片呈“Y”字型，也稱為兔耳型。安全起見風機應向風的來向右轉或左轉90度，以有利于直升機的頂風懸停，具體見圖7的示意圖。圖7：側風90°示意圖4.6海上風電運維飛行乘機人員培訓方案及能力要求所有海上風電運維乘機人員除了具備國家相關部門核發的全國通用的“高處安裝、維護、拆除作業證”、“低壓電工操作證”和“海上設施工作人員海上交通安全技能培訓合格證明”（包含：消防、急救、救生筏操縱、海上求生和直升機遇險水下逃生）外，還必須參加《直升機海上風電運維飛行》相關課程的培訓，并且具備相應的業務知識和能力，在獲得培訓證明后方可隨機執行任務。具體培訓項目包括如下幾項：（1）乘機安全培訓；（2）作業程序培訓；（3）操作技能培訓；（4）特情協助培訓；（5）實際操作培訓；（6）絞車使用和手語培訓。直升機運維人員能力要求如下：（1）年輕運動能力完整的獨立人；（2）無恐高意識；（3）可讀懂絞車手手語；（4）熟練實操絞車程序；（5）熟悉脫、掛安全掛鉤順序。4.7應急救援方案海上風電直升機運維工作開展前，首先要確定好附近的定點醫院，提前確定好地址和聯系方式。海上風電運維過程中如果出現以下緊急情況，需要按照方案要求進行救援。方案一：人員意外落水（1）絞車手第一時間報告機長人員落水；（2）落水人員使用救生衣，并發出求救信號；（3）機組通過GPS確認坐標定位人員落水位置；（4）機組通過海事頻段無線電呼叫附近船舶，請求援救；（5）實施目視盤旋，保持落水人員全程目視可見。（6）如若條件允許：落水人員意識清醒，絞車手釋放絞車救生套，落水人員自行套好繩索起吊，返回機艙。（7）如有救生員，絞車下放救生員，營救落水人員脫離水面。方案二：意外磕碰腿部導致受傷（1）絞車手第一時間報告機長乘機人員受到磕碰；（2）如傷勢較輕可選擇使用絞車將其救回機艙內返回陸地治療；（3）若傷勢較重，為避免二次傷害，機組可選擇下放擔架，待固定好后救回機艙；（4）返回陸地前往臨時起降點或定點醫院就醫。5.中國海上風電直升運維未來展望當前我國海上風電直升機運維還處于小范圍應用階段，受限于投運的海上風電項目主要在近海海域，以及缺乏專業應用于