浅谈航标管理站做好海上风电场航标技术测定工作的思考

王政彭 张志斌 李木

1.东海航海保障中心连云港航标处；2.中交上海航道勘察设计研究院有限公司

1.国内外海上风电工程项目发展趋势

根据世界海上风电论坛风电统计数据显示，截至2020年底，全球海上风电累计装机容量为32.5GW，较2019年底增长19.5%，其中，欧洲海上风电累计装机容量已超过25.0GW。2020年全球海上风电新增装机容量超过5.2GW，新增投运海上风电场15个，分布在中国、德国、英国、葡萄牙、比利时、荷兰和美国；全球累计已投运海上风电场共162个。我国虽然海上风电产业的发展起步较晚，但2021年，中国海上风电新增并网装机容量近17GW，累计装机容量超过英国，成为世界最大的海上风电市场。在实现惊人增长后，预计2022年中国海上风电新增装机容量将有所下降，主要原因是从2022年开始，中央政府停止提供电价补贴，在2024年与2025年，中国海上风电全面实现平价以前，发展增速将在一定程度上由广东、浙江和山东等有省级财政补贴的地区推动。全球风能理事会预测，2025-2031年中国海上风电年均装机容量将超过10GW，有助于进一步巩固其全球领导者的地位。从国内外相关海上风电发展趋势来看，我国已逐渐成为海上风电装机量第一大国，在2021年我国财政部停止电价补贴之后，我国的海上风电场有望趋于稳定增长，为确保我国海上风电场工程施工期间所在海域的航道畅通，防止过往船舶驶进作业区碰撞施工船和风机塔设施，警示船舶远离施工区域航行，通过在”SPS”与”IPS”重要节点布设航标，有效标识风电场施工水域范围，为风电场项目建设期间往来船舶提供优质的导助航服务，对保障此工程项目加速完工，履行航海保障职能，加速实现“双碳”目标、助推当地经济发展具有重要意义[1]。

2.海区航标效能验收方法和要求

航标效能验收活动由航标管理机关组织，一般由航标用户、航标建设单位、以及航标设计、施工、监理、维护等相关单位的代表参加。航标效能验收应由航标效能组负责，航标效能验收活动分为技术测定和航标效能评估两个部分。

2.1 技术测定相关定义及内容

航标技术测定一般是指对新建、改建或调整后的航标进行全部或抽样的现场测试，来检测所设计的航标技术性能是否符合航标设计的相关规范要求。其中，视觉航标技术测定的主要内容包括航标的位置、结构、涂色和灯光的射程、节奏、周期;无线电航标的技术测定主要内容包括航标位置、名称、类型、MMSI编码等显示效果和信号播发时间间隔、作用距离等[2]。一般会选择符合设计的大气透明系数条件下的晴天成立技术测定小组，包括航标专业技术人员和航标用户代表，不少于三人。具体视觉航标技术测定的项目、验收标准、技术要求、数量和方法应符合规定（见表1）。

表2 技术测定航标数据表

2.2 技术测定的必要性

基层航标管理站作为交通运输部下属海域航标管理服务机构，航标员是现场技术测定的主要负责人，对于本座风电场的通航环境是否满足国际航标协会IALA所提出的海区效能验收规范具有重要意义，建设出标志醒目、结构安全可靠、用多系统确保船舶在不同气象条件下识别航标，对风电场自身安全、提供安全稳定的发电量、船舶安全通过附近水域均具有重要意义[3]。除此之外，在布设视觉航标的基础上，位于风电场特定位置的风机上增设AIS航标，用多系统来警示船舶，保障船舶安全通过工程水域的同时促进地方经济稳定发展[4]。

2.3 航标效能验收规范准则

技术测定是航标效能验收的前期主要工作，相关航标管理员需对现场技术测定结果进行记录，对视觉航标记录在视觉航标技术测定表里，对于加装有AIS的航标写在AIS航标技术测定表内，并汇总出具技术测定报告，准备航标效能验收专家评审会为今后技术测定工作打下铺垫的同时也为专家评估带来便捷。

航标效能验收是航标管理机关通过进行现场技术测定和专家评估的方式来对所需测定的航标效能是否达到相关标准和批复要求进行的总体评价，一般以效能验收专家座谈会的形式进行。专家座谈会上一般由航标管理机关、业主单位、当地海事局和一些专家代表组成。航标效能验收程序主要包括四个方面：①效能预验收，②效能验收申请，③效能验收审查，④效能验收方式。其中航标效能验收方式因按工作顺序分为事先的查验资料、事中的现场技术测定和事后的综合总结评价三部分所组成。

因此，本文以基层航标管理站为驻点，就高效服务航标效能验收准则规范进行前中后期的主要工作来作为案例探讨。

3.案例分析

3.1 基层航标管理站航标技术测定数量统计分析

从图1可以明显看出，近三年连云港航标处如东航标管理站所测定的航标数量呈凸形函数增长，2021年测定的航标数量远大于其他两年，相关风电场数量与行驶的里程数也随之增多。笔者认为主要因为国家财政部宣布2021年之后将取消海上风电国家补贴，随后2022相比2020有小幅度提升主要是因为各省市相继出台海上风电补贴政策促进国家清洁能源的发展。本文通过2020-2022的技术测定工作总结出步骤流程，以江苏如东H15#海上风电工程为案例进行现场测定，发现通过此方法流程可大大提高技术测定工作效率，产生一定的蓝色经济和社会效益。

图1 技术测定航标数据变化趋势图

3.2 江苏如东H15#海上风电工程项目工程概况

江苏如东H15海上风电项目由如东江苏海上风电有限公司投资建设，图2为江苏如东H15#海上风电场工程区地理位置示意图，坐落于江苏如东海域竹根沙东侧，规划海域面积约32km2，场区中心点离岸约47公里。

图2 工程区地理位置示意图

图3为江苏如东H15#海上风电场工程项目电子海图范围所在地。由图可见，风电场形状近似梯形，南北宽约5.7km，海底高程0～-10m。H15#海上风电项目工可阶段规划装机容量200MW，装机容量达20万千瓦。

图3 江苏如东H15#海上风电场

如图4所示，如东H15#海上风电场工程附近还有黄沙洋如东H14#风电场、江苏如东H13风电场、如东H2#海上风电场、如东H3#海上风电场、如东H4#海上风电场等。笔者通过查阅相关文献得知，如东H15#海上风电场平面布置图项目建成后，产能将达到年发电量为9.2亿千瓦时，与同等规模的燃煤电厂相比，每年可节约标煤约30万吨、减排二氧化碳68万吨、减少灰渣11万吨，对优化江苏省能源结构，降低煤炭消耗，助推经济绿色发展具有重要意义。

图4 附近风电场平面布置图

3.3 江苏如东H15#海上风电场工程技术参数表

江苏如东H15#风电场配布9座传统灯桩视觉航标和5座AIS实体无线电航标，标识风机的位置和范围，为风机自身安全以及过往船舶航行安全提供有力保障。具体营运期专用航标技术参数表如图5所示，其包含了如东H15#风电场各航标的标名、类别、方位、灯质周期、灯高、射程及构造等参数。

图5 如东H15#海上风电场技术参数表

3.4 测定前准备工作

如图6所示，基层航标管理员首先按照当地海事局所批复的海事行政许可决定书、查询航标设计文件（包括图纸资料）、航标技术履历及预验收资料、施工总结报告（包括现场施工和竣工的图片及灯质视频）相关资料以及要求进行全面了解。提前选择好能见度较好的晴天作为技术测定的日期。了解航区航法、航道基本情况。确定技术测定的范围和内容，选定测试用船舶，提前准备好测定工作的设备和仪器。最后通过所在航标24h遥测遥控平台对所效能验收布设的风电场航标进行遥测位置的监控并与当地海事局所批复的文件进行位置对比，检查工作电流及电压判断航标灯是否可以正常工作。最后将不符合技术测定验收标准的航标记录下来，做到后期反复的监控以判断其位置的准确性，给现场技术测定工作的便捷性带来铺垫。

图6 本文技术路线图

3.5 测定中现场工作

作业前相关航标管理员、航标用户代表、及航标专业技术人员等需要攀爬作业的工作人员应按规定穿好救生衣、系安全带、戴安全帽、检查好测定必备仪器后方可进行现场技术测定的工作检查。在检查过程中，如图7江苏如东H15风电3号灯桩的远照为例，用肉眼目测的方式在不小于1海里显形视距内，与标准色卡进行比较观察其涂色是否鲜明，标志形状是否无残缺，主体结构是否完好，用来判断其是否满足相关验收标准。工作人员现场通过攀爬上灯桩进行技术测定，比照设计和规范的要求，使用Trimble天宝JUNO手持GPS仪对风电灯桩进行位置核对测量，选用万用表对灯器工作的电流电压进行测量对比是否正常，夜间通过使用虎阁秒表对航标灯质周期进行测量及视频录制，判断其夜间射程是否满足5海里要求，周期平均值是否准确，识别效果是否满足要求，并准确无误的记录在视觉航标技术测定表里。图8为3号灯桩的近照，从照片上可以看出该灯桩有加装AIS航标，安装了AIS的航标不仅可以与船舶通信，而且还可以被基层航标管理站所接收信息，这对船舶安全航行和航标管理带来了很多便利。在测定过程中，应首先观察其AIS航标的九位编码(MMSI)是否与行政批复文件一致，对于不一致的要及时进行记录。对于此航标的AIS信号稳定性应使用船载AIS对每座AIS无线电航标进行观察，接受并记录分析。用来判断AIS航标是否信号稳定、工作连续。AIS航标通过控制器搜集航标的工作状态信息形成电文后，通过寻址方式发送给AIS基站。其相关动态、静态信息被船台AIS所接收，船载AIS记录表如图9所示。

图7 灯桩远照

图8 灯器及AIS近照

图9 船载AIS信息

3.6 测定后维护总结工作

现场测定结束后将按照航标维护技术要求：浮动视觉航标按照《沿海浮动视觉航标维护规程》的规定执行；固定视觉航标按照《海区航标维护固定构建物》的规定执行。比照行政许可批复文件设计和规范的相关要求，对于航标维护总体目标及指标进行后期线上线下调研来判断航标正常率是否不低于99.0%，航标维护正常率是否不低于99.5%。

基层航标管理员后期将定时通过航标遥测遥控平台的24h实时监控做好数据记录如图10所示。通过网上巡视对航标位置、涂色、结构、灯光、无线电信号等助航效能进行完好性检查。通过现场航标巡检定期对航标结构、设施、设备等进行的现场检测、局部保养或零部件更换。利用航标车间对于航标全寿命周期内（即风机使用年限内）定期实施的航标进行整体更换或维修等保养，包括浮标的起吊更换和固定标志的修理、修缮等。对于遥测遥控平台报警的航标应在一定时限内进行应急反应处理。

图10 如东H15#海上风电场灯桩遥测遥控平台

测试航标进行一段时间的试运行后，将对航标各测试项目验收完毕后对视觉航标记录在视觉航标技术测定表里，对于灯桩上加装有AIS的航标出具AIS航标技术测定表，并汇总出具技术测定报告。准备航标效能验收专家评审工作汇报PPT，航标效能验收组通过审核工程资料，审核航标技术测定的有效性，以及相关单位的介绍和用户意见反馈等由各专家对航标的整体助航效能进行评估，形成航标效能验收结论性意见。

4.总结

本文通过近三年连云港航标处如东航标管理站的技术测定工作提炼步骤、总结方法，以江苏如东H15#海上风电工程为案例进行现场测定，发现通过此方法流程按逻辑顺序可大大提高技术测定工作效率，降低测定劳动强度和成本，减少船舶燃油使用、降低污染物排放、产生一定的蓝色经济和社会效益，保障风电场自身稳定发电的同时也确保了附近海域及船舶的通航环境。