海洋風(fēng)電場對航行和救助的影響

時間:2022-08-23 11:20:59

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海洋風(fēng)電場對航行和救助的影響

摘要:隨著海上風(fēng)電項目的蓬勃開展,將對海上交通格局影響深遠(yuǎn)。對其附近海域帶來諸多安全方面的問題和挑戰(zhàn),無論是海上施工,還是后續(xù)風(fēng)電場運維,拓展救助船(艇)、直升機(jī)包括應(yīng)急潛水隊等在內(nèi)的多種海上應(yīng)急救援型式,以及緩解海上風(fēng)電與航行、救助的矛盾已經(jīng)勢在必行。本文具體分析海洋風(fēng)電場航行救助影響,并提出安全保障策略。

關(guān)鍵詞:海洋風(fēng)電場;航行;救助;影響與思考

一、引言

我國海上風(fēng)電資源豐富,開發(fā)利用潛力巨大,作為我國可再生能源發(fā)展的重點領(lǐng)域,因其清潔低碳,在“碳達(dá)峰、碳中和”中的重要作用愈加凸顯,隨著海上風(fēng)電行業(yè)的不斷發(fā)展,風(fēng)力渦輪機(jī)的尺寸越來越大,風(fēng)電場逐漸推進(jìn)到遠(yuǎn)離海岸的外海,勢必會改變附近水域的通航環(huán)境。此外風(fēng)電場的建設(shè)還會對其附近海域的過往商船以及執(zhí)法、公務(wù)、救援等船(艇)的安全帶來諸多風(fēng)險,為保障風(fēng)電場附近水域的航行安全和人命、財產(chǎn)、環(huán)境的救助,強(qiáng)化應(yīng)急救助保障能力建設(shè),更好服務(wù)于海洋強(qiáng)國、交通強(qiáng)國的國家戰(zhàn)略,針對存在的風(fēng)險和問題,加強(qiáng)風(fēng)險管控,保障航行和救助的安全。

二、我國海上風(fēng)電發(fā)展及海上救助力量現(xiàn)狀分析

1.我國海上風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀海上風(fēng)能因其自身優(yōu)勢——資源蘊藏量大,分布廣、可再生、清潔無污染等特性,發(fā)展海洋風(fēng)電不僅有助于風(fēng)能資源的合理利用,而且對環(huán)境保護(hù)和改善能源結(jié)構(gòu)有十分重要的意義。我國海洋風(fēng)電建設(shè)發(fā)展速度較快。特別近幾年,在政府政策的支持和推動下,我國海上風(fēng)力發(fā)電項目呈穩(wěn)步增速發(fā)展勢頭,發(fā)展?jié)摿薮蟆:Q箫L(fēng)電場將是未來十幾年甚至更長時間內(nèi)我國新能源和清潔能源發(fā)展的重要方向之一。以現(xiàn)有風(fēng)電場區(qū)的規(guī)劃來看,河北樂亭、山東半島、大連莊河等風(fēng)電場的場址均在漁船的高頻活動區(qū)域,同時也是漁船事故多發(fā)區(qū)域;汕尾后湖、福建長樂、平海灣工地等是船舶近岸航行習(xí)慣航線區(qū)域尤其是中小船舶的習(xí)慣常用航線。海洋風(fēng)電場的建立,不僅會增加海上事故風(fēng)險,也會增加救助的難度。因此,如何在海上風(fēng)電場附近水域?qū)嵤┛茖W(xué)救助,將會成為難點問題。2.我國海上救助形勢及專業(yè)海上救助力量部署我國海岸線長達(dá)18,000多公里,改革開放以來,隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,海上運輸業(yè)繁忙,通航密度急劇增大,海上石油開采、海產(chǎn)品養(yǎng)殖和海上觀光旅游等產(chǎn)業(yè)都在迅猛發(fā)展,特別是海上風(fēng)電近幾年得到了長足的推廣建設(shè)。因此我國海上救助形勢日趨嚴(yán)峻,海上救助力量和技術(shù)迫切需要加強(qiáng)。我國唯一一支國家專業(yè)救助打撈力量——交通運輸部救助打撈局,下設(shè)3個救助局(包含20個救助基地和4個海上救助飛行隊)、3個打撈局。配備了大量先進(jìn)的大功率救助拖輪、噴水式高速救助艇、華英系列高速救助艇、基地配套工作艇、救助直升機(jī)以及各種先進(jìn)的救撈設(shè)備(無人救生員、無人機(jī)、救生撈網(wǎng)、智能遙控救生圈、救生撈桿、無人救助艇等),形成空中、水面、水下三位一體”的??樟Ⅲw救撈網(wǎng)絡(luò),實行全天候動態(tài)救助值班待命。圖1為國家專業(yè)海上救助力量部署圖。圖1國

三、海洋風(fēng)電場施工及運維期間附近水域潛在風(fēng)險識別

1.對航路及船舶交通流的影響海洋風(fēng)電場可視為海上較大的礙航物,使得風(fēng)電場內(nèi)外鄰近水域的通航條件變的復(fù)雜,不可避免的在一定程度上改變該水域的交通流特征,減少海面避讓海域和富裕水深、形成阻塞點,危及航行和救助的安全,救助船(艇)為避開該區(qū)域需要偏離正常航線。因此,在規(guī)劃航程時,需評估相關(guān)的風(fēng)險和危害。需考慮的風(fēng)險點包括風(fēng)電場渦輪機(jī)間距、水深、海床變化、潮汐流、海岸標(biāo)記、變電站、轉(zhuǎn)子效應(yīng)等等。海上風(fēng)電場占用了一定范圍內(nèi)的部分水域,客觀上對附近縱橫交錯的各航路形態(tài)進(jìn)行了地理分隔,使相同航路的交通流形成匯聚,增加了附近水域的通航密度,船舶的會遇率增大,風(fēng)險提升。因此,救助船(艇)在通過海上風(fēng)電場附近水域救助作業(yè)時,除了要遵守適用的安全區(qū)域規(guī)定外,還要考慮諸如船舶尺寸、機(jī)動性、環(huán)境因素以及船長和船員的經(jīng)驗、能力等因素,提前做好風(fēng)險評估。2.海洋風(fēng)電項目施工階段的影響分析施工作業(yè)階段,各種工程船、錨艇、鋪纜船、錨纜、駁船、錨漂、交通船分布密集,來往穿梭,頻繁進(jìn)出風(fēng)電場施工水域;若發(fā)生碰撞、失控、擱淺、破損進(jìn)水、斷纜、觸礁、火災(zāi)、爆炸、沉沒等事故,不僅威脅到人命和財產(chǎn)安全,對施工水域的作業(yè)航行安全帶來很大的影響。另外,工程船有時會出現(xiàn)錨系混亂使其他船舶產(chǎn)生誤判導(dǎo)致事故的情況,以及在大風(fēng)浪海況下出現(xiàn)斷纜走錨隨風(fēng)流漂移等險情。2021年10月11日下午,受18號臺風(fēng)“圓規(guī)”影響,在福建莆田南日島附近風(fēng)電場海域的無動力工程船“企業(yè)6”輪定位錨錨纜斷裂導(dǎo)致失控,向西南方向飄移,42名船員遇險,現(xiàn)場風(fēng)力10-11級,陣風(fēng)達(dá)12-14級。東海第二救助飛行隊救助直升機(jī)“B-7345”配合“東海救113”輪克服惡劣海況,終于成功使其轉(zhuǎn)危為安,“企業(yè)6”輪在汕頭附近被救時已經(jīng)整整漂航170多海里,其危險情況不容輕視。3.海洋風(fēng)電場運維階段的風(fēng)險識別運維階段,風(fēng)電場區(qū)域安全形勢依然復(fù)雜多變,不僅有數(shù)量眾多的渦輪風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)基座、塔臺等,還有風(fēng)電場運營管理企業(yè)的運維船舶穿梭其間,進(jìn)行巡察和維護(hù)管理作業(yè),都會對附近水域正常航行的船舶造成一定的干擾。此外,風(fēng)電場運行期間,由于渦輪風(fēng)機(jī)的阻擋、反射等因素,船用雷達(dá)對距離和方位的分辨產(chǎn)生一定的誤差,削弱對目標(biāo)的定位和識別,同時也會干擾其它船用通訊、導(dǎo)航、定位等設(shè)備。武漢理工大學(xué)劉克中教授等人研究了海洋風(fēng)電場對船用雷達(dá)帶來的影響,其實驗結(jié)果表明當(dāng)雷達(dá)與風(fēng)機(jī)距離較近時會產(chǎn)生一定的陰影區(qū),陰影區(qū)隨著距離增加而變小。當(dāng)雷達(dá)與風(fēng)機(jī)距離200m以上時,陰影區(qū)就對觀測影響較小,但雷達(dá)對風(fēng)電場內(nèi)部的物標(biāo)觀測仍存在較大困難。建成后的風(fēng)電場作為半永久性礙航物,在能見度不良情況下,存在船舶與風(fēng)機(jī)的碰撞風(fēng)險,同時還會影響救助船(艇)及救助直升機(jī)的自身安全和救援效率。4.對航行、救助作業(yè)值班瞭望的影響大部分的海洋風(fēng)電場形狀不規(guī)則,再加上風(fēng)電場附近水域的交通流相對密集,船舶會遇頻繁,通航環(huán)境差,回旋余地小,給航行、救助作業(yè)的值班瞭望帶來障礙;尤其夜間航行或者救助作業(yè)時,由于數(shù)量較多的助航標(biāo)志以及風(fēng)機(jī)、塔臺信號燈等集中在場區(qū)附近,使得值班人員視線受阻,導(dǎo)致定位、導(dǎo)航、避讓等比較困難,判斷不當(dāng)將導(dǎo)致偏航、擱淺、觸礁、或碰撞惡性事故發(fā)生。

四、風(fēng)電場內(nèi)外附近水域航行及救助安全及難點分析

海洋風(fēng)電場內(nèi)外附近水通航安全形勢多變,特別是施工階段突發(fā)事件呈頻發(fā)趨勢,遇險種類多樣化、復(fù)雜化,海上航行和救助將面臨較大的風(fēng)險和挑戰(zhàn)。(1)海洋風(fēng)電場內(nèi)外附近水域障礙物眾多,作業(yè)時救助船(艇)操縱受限,不僅危及救助船(艇)、直升機(jī)的自身安全,同時影響救助效率。(2)海洋風(fēng)電場內(nèi)外附近水域潮流混亂,近岸由于島多流亂,風(fēng)電樁自身也會擾亂潮流,這都將會增加救助船(艇)、直升機(jī)的救助作業(yè)難度。(3)風(fēng)電設(shè)備高大,外加葉片旋轉(zhuǎn),直接影響救助直升機(jī)的懸停與救助。現(xiàn)在風(fēng)機(jī)有大型化對趨勢,國外已在規(guī)劃15mw與20mw的大型風(fēng)機(jī),其高度分別可達(dá)230m與340m,隨著風(fēng)機(jī)大型化,其對直升機(jī)的威脅將越來越大。(4)風(fēng)電場運行時產(chǎn)生對電磁輻射和風(fēng)機(jī)噪聲干擾助航儀器,影響航行和救助作業(yè)安全。(5)風(fēng)場導(dǎo)致風(fēng)速變化,據(jù)測,風(fēng)場內(nèi)部風(fēng)速將下降8-16%,外部下降的更明顯。(6)風(fēng)電樁水下結(jié)構(gòu)種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,同一個風(fēng)場的風(fēng)電樁可能水下結(jié)構(gòu)并不一致,除了影響救助船(艇)航行救助外,還會對水下潛水救助作業(yè)帶來一定的困難。(7)風(fēng)電場內(nèi)電纜、錨纜、錨漂、漁網(wǎng)等障礙物眾多,也會對水下潛水救助作業(yè)產(chǎn)生一定威脅。

五、風(fēng)電場建設(shè)及運維期間航行救助作業(yè)安全防范策略

1.加強(qiáng)跨部門統(tǒng)籌規(guī)劃協(xié)調(diào)海洋風(fēng)電場建設(shè)初期,建議成立跨部門聯(lián)合組織,比如政府能源部門牽頭,海事、海洋漁業(yè)、安監(jiān)、軍事等相關(guān)主管部門參與,加強(qiáng)跨組織協(xié)作,各主管部門根據(jù)自身的行業(yè)規(guī)則,樹立“一盤棋”工作思想,形成工作合力,協(xié)助風(fēng)電建設(shè)單位深入分析項目建設(shè)對通航安全的影響,從源頭上減少海上風(fēng)電項目建成后對通航安全造成的永久性影響。風(fēng)電場運維階段,各部門要加強(qiáng)溝通,規(guī)范協(xié)調(diào)配合管理,克服海洋風(fēng)電場對航行、救助帶來的不利因素,提高緊急情況下的應(yīng)急反應(yīng)能力,保障其附近水域航行和救助的安全。2.航行及救助作業(yè)時安全距離的確定為防止航行或救助作業(yè)時與海上風(fēng)電場風(fēng)機(jī)和基座發(fā)生碰撞,應(yīng)與航路間保持一定的安全距離。國際航運協(xié)會(PIANC)從船舶機(jī)動性的角度出發(fā),提出了風(fēng)電場位于航路左、右舷的安全距離計算方法如下:(圖3為風(fēng)電場與航路間安全距離示意圖)當(dāng)風(fēng)電場位于航路左舷:6×船長+500m當(dāng)風(fēng)電場位于航路右舷:0.3nm+6×船長+500m當(dāng)風(fēng)電場位于航路右舷時,考慮到《國際海上避碰規(guī)則》(COLREGs)中第八條避免碰撞的行動指南:如果被讓路船沒有遵守COREGs中的條款采取適當(dāng)?shù)谋茏尨胧瑒t讓路船最后的避碰措施是采取右滿舵。因此當(dāng)風(fēng)電場位于航路右舷的情況下,風(fēng)電場與航路的距離會多出來0.3nm的緩沖區(qū)用于右滿舵的實施。而一般船舶的回旋半徑為5-6倍船長,為確保安全,PIANC在WG161中取了6倍船長作為船舶的回旋圈直徑。500m為海上風(fēng)電場設(shè)施保護(hù)的范圍。救助船(艇)在進(jìn)入風(fēng)電場區(qū)救助作業(yè)前,應(yīng)考慮風(fēng)機(jī)組的位置和風(fēng)、流等情況,選擇適當(dāng)位置進(jìn)入風(fēng)電場陣列。進(jìn)入陣列后,應(yīng)與風(fēng)機(jī)基座保持適當(dāng)?shù)陌踩嚯x,并以安全航速頂浪(或偏頂浪)接近被救助目標(biāo)。3.自身約束管理及其它風(fēng)險緩解措施(1)自身約束管理風(fēng)電場附近水域航行或救助作業(yè)船舶應(yīng)具備有效的船舶證書,船員配備應(yīng)滿足國家規(guī)定的最低配員標(biāo)準(zhǔn),并持有有效適任證書;全面檢查救生設(shè)備,急救設(shè)備,通信導(dǎo)航設(shè)備,信號燈(旗)、汽笛、擴(kuò)音器、安全防護(hù)裝備、拖帶設(shè)備等,保證處于良好的適用狀態(tài);提前熟悉風(fēng)電場附近水域的物標(biāo)、航標(biāo)、礙障物、過往船舶等周圍情況,定時查看海圖,了解當(dāng)前船位以及航向、航速、羅經(jīng)差、風(fēng)流壓差等,要正確判斷和使用各種信號燈(旗),按規(guī)定開啟VHF,協(xié)調(diào)避讓、注意聯(lián)系,早讓寬讓,保障航行救助安全。在風(fēng)電場附近水域應(yīng)安排充足的瞭望人員和連續(xù)的瞭望過程;充分考慮海況、氣象、安全等因素,制定完善的航行計劃;嚴(yán)格遵守航行值班制度和避碰規(guī)則,分道航行,會讓時按規(guī)定彼此交換信號,正確使用車、舵;采用安全航速,自動舵改操手動舵,預(yù)留一定的制動距離,便于緊急情況時有效采取措施,避免事故的發(fā)生。另外,還應(yīng)準(zhǔn)確把握現(xiàn)場海域狀況,比如潮汐、風(fēng)級、浪高、潮流、水深、通航密度等信息,針對海洋風(fēng)電場附近水域可能發(fā)生的各種事故,做好相關(guān)風(fēng)險評估,制定及完善專門的應(yīng)急預(yù)案,定期進(jìn)行應(yīng)急演練及總結(jié),以便應(yīng)急情況下及時采取應(yīng)對措施。(2)其它風(fēng)險緩解措施海事部門應(yīng)對風(fēng)電場附近水域船舶的習(xí)慣航法進(jìn)行必要的調(diào)整和規(guī)范,加強(qiáng)監(jiān)管并完善通航管理規(guī)定;利用強(qiáng)大的通訊網(wǎng)絡(luò)及時發(fā)布NAVETEX航警以及風(fēng)、流等情況,協(xié)調(diào)航行和救助作業(yè)船舶順利通行,出現(xiàn)緊急情況,應(yīng)立即啟動應(yīng)急預(yù)案,避免受復(fù)雜水域環(huán)境的影響,確保風(fēng)電場內(nèi)外附近水域的人員、船舶、財產(chǎn)以及環(huán)境安全。有關(guān)部門應(yīng)對水域淺點、礙航物、導(dǎo)助航標(biāo)志、警示標(biāo)志等進(jìn)行深入準(zhǔn)確的了解,根據(jù)附近港口、錨地和航道資料及時更新海圖、航海資料等,給附近水域航行和救助作業(yè)船舶提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐;風(fēng)電場周邊設(shè)置警示標(biāo)志(如涂刷反光漆、安裝摩爾斯信號燈、安裝雷達(dá)應(yīng)答器等),以達(dá)到白天和夜晚均能提醒附近航行和救助作業(yè)船舶;對海洋風(fēng)電場附近水域VTS監(jiān)管盲區(qū)及通信信號、磁場方向變化進(jìn)行確認(rèn),保障航行救助的安全。4.加強(qiáng)安全管理和風(fēng)險管控根據(jù)安全管理的MMEM理論,即人、機(jī)、環(huán)境和管理四個方面,具體措施如下:加強(qiáng)人員培訓(xùn)和學(xué)習(xí),通過參加海上風(fēng)電場實戰(zhàn)訓(xùn)練,了解掌握風(fēng)電場相關(guān)的知識;加強(qiáng)船員教育和管理,利用安全宣傳和技術(shù)指導(dǎo),強(qiáng)化船員對船機(jī)性能的掌控,熟練設(shè)備操作規(guī)范,提升業(yè)務(wù)技能水平;加強(qiáng)助航儀器設(shè)備的專業(yè)學(xué)習(xí),從操作級向技術(shù)級升華,從容應(yīng)對風(fēng)電場內(nèi)外附近水域的各種緊急情況;加強(qiáng)對救助環(huán)境信息的收集,如風(fēng)機(jī)分布、基座的結(jié)構(gòu)、水文氣象、安全距離的掌握等;全面系統(tǒng)地對風(fēng)險源進(jìn)行識別,加強(qiáng)風(fēng)險管控,進(jìn)入風(fēng)電場航行救助作業(yè)前進(jìn)行風(fēng)險評估,細(xì)化應(yīng)急預(yù)案,防止航行救助時發(fā)生次生事故。

六、結(jié)束語

救助船(艇)、直升機(jī)及應(yīng)急潛水隊等海上救助力量一旦接到海洋風(fēng)電場內(nèi)外附近水域的救援信息,積極組織應(yīng)急行動,做好安全管理和風(fēng)險管控,提高預(yù)警、組織、協(xié)調(diào)、指揮能力和各類遇險救助的應(yīng)急處置能力,提高救助效率,切實做好遇險救助工作,保障航行和救助的安全。

作者:游軍偉 單位:交通運輸部北海救助局