ISO 19901-72026 海上结构物的特殊要求 第7部分浮式海上结构物和移动式海上装置的驻站系统标准立项发展报告

海上结构物的特殊要求第7部分：浮式海上结构物和移动式海上装置的驻站系统标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SpecificRequirementsforOffshoreStructures—Part7:StationkeepingSystemsforFloatingOffshoreStructuresandMobileOffshoreUnits摘要关键词：海上结构物；驻站系统；浮式结构物；移动式海上装置；国际标准；海洋工程；定位能力；环境载荷Keywords:Offshorestructures;Stationkeepingsystems;Floatingstructures;Mobileoffshoreunits;Internationalstandards;Oceanengineering;Positioningcapability;Environmentalloads1引言1.1研究背景随着全球能源需求持续增长和陆上油气资源日趋枯竭，海洋油气开发正加速向深海和超深水区域延伸。据国际能源署（IEA）统计，全球约27%的石油产量和30%的天然气产量来自海洋，而深海油气产量占比逐年攀升。在此背景下，浮式生产储卸油装置（FPSO）、半潜式平台、张力腿平台（TLP）、Spar平台以及各类移动式钻井装置等浮式海上结构物和移动式海上装置得到了广泛应用。驻站系统（StationkeepingSystem）是保证这些浮式结构物在设计工况下维持预定位置和艏向的核心系统，主要包括锚泊系统（MooringSystem）和动力定位系统（DynamicPositioningSystem）两大类。驻站系统的可靠性和安全性直接决定了整个平台能否正常作业，一旦发生失效，轻则导致生产中断，重则引发井喷、油气泄漏等重大安全事故，造成不可估量的人员伤亡、财产损失和海洋环境污染。然而，长期以来，国际标准化组织（ISO）虽然建立了较为完善的海洋结构物标准体系（ISO19900系列），但在驻站系统方面缺乏一部全面、系统、专门的国际标准，各国和各大石油公司各自采用不同的设计规范和评估方法，导致设计标准不统一、安全水平参差不齐、国际合作存在技术壁垒等问题日益突出。1.2标准基本信息本标准编号为ISO19901-7:2026，是ISO19901系列标准（海上结构物的特殊要求）的第7部分，由国际标准化组织海洋技术委员会（ISO/TC67/SC7）负责制定和维护。该标准于2026年7月14日正式发布，替代了此前分散在ISO19901系列各部分的驻站系统相关规定，形成了统一的专项技术规范。标准的发布标志着国际海洋工程领域驻站系统标准化工作进入了一个全新的阶段。2标准编制背景与立项依据2.1国际标准化组织海洋结构物标准体系概述ISO/TC67（石油、石化和天然气工业用材料、设备和海上结构技术委员会）下设SC7（海上结构物分技术委员会），负责制定海上结构物设计和评估相关的国际标准。该标准体系以ISO19900（海上结构物的一般要求）为总纲，以ISO19901系列（海上结构物的特殊要求）为专项支撑，涵盖载荷（Part1）、地震（Part2）、上层建筑（Part3）、岩土与基础（Part4）、重量控制（Part5）、海上作业（Part6）、驻站系统（Part7）、海洋土壤调查（Part8）等多个方面，形成了层次分明、系统完备的国际海洋工程标准框架。ISO19901-7作为驻站系统专项标准，是该体系中技术难度最大、涉及学科面最广、行业关注度最高的部分之一。其编制涉及船舶与海洋工程、结构力学、流体力学、控制工程、环境科学等多个学科的交叉融合，技术复杂性远高于其他各部分。2.2驻站系统技术发展与标准化需求近二十年来，浮式海上结构物的驻站系统技术经历了快速发展。在锚泊系统方面，从传统悬链线锚泊发展到张紧式锚泊（TautMooring）和垂直张力锚泊（VerticalTensionMooring）系统，适用水深从百米级拓展到三千米级；在动力定位方面，从简单的单推进器控制发展到多推进器冗余配置、全回转推进和智能控制算法，定位精度和可靠性大幅提升。与此同时，驻站系统的设计方法也从传统的确定性方法向基于可靠度的设计方法转变，环境载荷计算从简单的静力分析发展到考虑风、浪、流联合作用的时域耦合分析。然而，这些先进的设计理念和计算方法需要统一的技术标准来规范和引导，以确保不同国家和不同设计机构之间的设计结果具有可比性，并保证最低安全水平。2.3政策与法规推动2010年墨西哥湾"深水地平线"钻井平台爆炸事故和2011年巴西P-36平台沉没事故为全球海洋工程行业敲响了警钟，促使国际社会对海上结构物安全问题进行了深刻反思。多个国际组织和主权国家船舶管理机构纷纷加强了对浮式海上装置安全监管的立法工作。在此背景下，国际标准化组织加速了驻站系统专项标准的编制进程，以期为各国立法和行业实践提供统一的技术支撑。3标准主要内容与技术要点3.1标准适用范围与总体框架ISO19901-7:2026规定了浮式海上结构物和移动式海上装置驻站系统的设计、分析、评估和文档编制要求，适用于所有类型的锚泊系统和动力定位系统。标准涵盖了从概念设计、详细设计到在役评估的全生命周期各阶段，并给出了与相关标准的衔接关系。标准在总体框架上遵循ISO19900系列的基本原则，将驻站系统纳入海上结构物整体安全评估体系中。标准采用极限状态设计法（LimitStateDesign），将驻站系统的设计状况分为正常作业状况、极端环境状况、损伤状况和意外状况等类别，并针对不同状况规定了不同的安全水平和校核准则。3.2环境载荷确定驻站系统设计中，环境载荷的准确确定是基础性工作。标准详细规定了风、浪、流等环境载荷的计算方法和数据来源要求。在波浪载荷方面，标准给出了线性波浪理论和二阶波浪力（包括平均漂移力、低频漂移力和高频波浪力）的计算准则；在风载荷方面，规定了风速剖面、风压系数和受风面积确定方法；在流载荷方面，给出了流速剖面和流力系数的选取原则。标准特别强调了对极端环境和联合环境条件（如风浪流同向或异向组合）的考虑，要求在缺少现场实测数据时，应按照规定的统计方法从长期分布中确定设计环境参数，并给出了不同重现期（如百年一遇、十年一遇等）对应的环境条件选择准则。3.3锚泊系统设计要求锚泊系统设计要求是标准的核心内容之一。以系泊锚链、钢丝绳和合成纤维缆绳为主要形式的锚泊系统，其设计涉及锚的选择与布置、系缆的强度校核、锚链与海底的相互作用等关键问题。标准对锚泊系统的设计提出了多方面的技术要求：在系缆强度校核方面，规定采用分项安全系数法，根据不同载荷工况和安全等级确定系缆的最小破断强度与最大设计张力之比；在疲劳分析方面，要求对系缆在循环载荷作用下的疲劳寿命进行评估，并规定了疲劳安全系数的取值；在锚的选择与布置方面，要求根据海底土质条件、水深和载荷特性选择合适的锚型，并规定了锚的抓力计算方法和锚泊半径的确定原则。3.4动力定位系统要求对于配置动力定位系统的移动式海上装置，标准规定了动力定位系统的分级要求（DP1、DP2、DP3），明确了各等级对应的冗余配置要求、故障模式与影响分析（FMEA）要求和定位保持能力验证方法。标准特别强调了动力定位系统在失效情况下的安全性，要求在设计阶段进行故障模式和影响分析，确保在规定的单点故障或多点故障条件下，系统仍能保持足够的定位能力以保障人员安全和环境保护。3.5定位能力分析与风险评估标准规定了对浮式海上结构物开展定位能力分析（PositioningCapabilityAnalysis）的具体方法和报告要求。定位能力分析要求绘制最大允许环境条件与风速、流速的关系图，即"能力图"（CapabilityPlot），用于直观表征驻站系统在不同环境载荷组合下的极限定位能力。此外，标准引入风险评估的理念，要求对驻站系统的失效后果进行定性或定量评估。对于失效后果严重的情形，应采用更严格的设计准则，如提高安全系数、增加冗余度或增设备用系统等。4主要修订内容与技术改进相较于ISO此前发布的暂行版本和各船级社的推荐做法，ISO19901-7:2026在以下几个方面实现了重要技术改进和内容完善：第一，系统整合了锚泊系统和动力定位系统的设计要求。此前，锚泊系统和动力定位系统往往在不同标准中各自规定，缺乏系统性的关联考量。新标准将两类驻站系统统一纳入一个标准框架，首次明确了动力定位系统与锚泊系统联合使用（即"混合驻站系统"）的设计与评估要求，为近年来兴起的深海混合驻站技术提供了标准依据。第二，引入了基于可靠度的校准方法。标准在锚泊系统分项安全系数确定过程中，采用了基于可靠度的校准方法，将目标失效概率与安全系数取值联系起来，使不同环境条件、不同结构类型的安全水平更加一致。第三，加强了合成纤维系缆的应用导向。随着深海开发技术的进步，合成纤维系缆（如聚酯缆、HMPE缆等）在深海锚泊系统中的应用日趋广泛，但其与钢丝绳、锚链在力学特性上存在显著差异。新标准设置了专门条款，对合成纤维系缆的刚度特性、蠕变性能、疲劳特性和非线性行为作出了系统规定。第四，补充了动力定位系统在复杂工况下的性能要求。标准增加了对动力定位系统在恶劣海况、冰区和浅水效应等复杂工况下的性能评估要求，并对动力定位系统的可靠性验证和试验方法做出了更明确的规定。第五，强化了全生命周期管理理念。标准在文档编制和记录保存方面提出了更高的要求，要求涵盖从设计、制造、安装、调试、运营到退役的全生命周期各阶段，并明确了在役检查和维护的标准与时机。5主要起草单位与国际合作5.1国际标准化组织海洋技术委员会（ISO/TC67/SC7）ISO/TC67/SC7是负责制定和维护本标准的核心技术组织。该分技术委员会隶属于国际标准化组织（ISO）第67技术委员会（石油、石化和天然气工业用材料、设备和海上结构技术委员会），秘书处由挪威标准局（StandardNorge）承担。SC7汇集了来自全球三十余个成员国的标准化专家，包括中国、美国、英国、挪威、荷兰、法国、巴西、韩国等海洋工程大国。SC7下设多个工作组（WorkingGroup）和项目组（ProjectTeam），分别负责ISO19900系列标准中各部分的制修订工作。其中，负责驻站系统标准编制的工作组汇聚了来自国际主要石油公司（如Shell、BP、Equinor、Petrobras等）、海洋工程设计公司、船级社（如DNV、ABS、BV、CCS等）以及高校和科研机构的资深专家。这些专家在锚泊系统设计、动力定位技术、海洋环境载荷分析等领域具有丰富的理论知识和工程实践经验，确保了标准内容的科学性、先进性和可操作性。5.2中国参与情况与贡献中国作为ISO/TC67/SC7的重要成员，积极参与了ISO19901-7:2026的制修订工作。中国船舶与海洋工程领域的多家单位——包括中国船级社（CCS）、中海油研究总院有限责任公司、上海交通大学、哈尔滨工程大学、中国船舶集团第七〇八研究所等——派员参与了标准草案的技术研讨和意见反馈工作。中国专家结合国内海洋工程实践，特别是在南海深水油气开发中积累的锚泊系统设计和动力定位系统应用经验，为标准相关技术条款的完善提供了有益的中国方案。6主要应用领域与实施意义6.1在海洋油气开发中的应用浮式生产储卸油装置（FPSO）、半潜式生产平台、张力腿平台（TLP）、Spar平台和浮式液化天然气装置（FLNG）是当前深海油气开发的主力装备类型。这些大型浮式结构物几乎全部依赖锚泊系统或动力定位系统实现就位和长期定位。ISO19901-7:2026的实施，为这些设施的设计、建造和运营提供了统一的技术基准。对于大型FPSO的永久性锚泊系统，标准规定的分项安全系数设计法、疲劳寿命评估方法和极端环境条件下的校核准则，直接指导着锚泊系统的设计选型和安全评估。对于作业周期较短的移动式钻井平台，标准中关于动力定位系统分级和定位能力分析的规定，则为平台的安全作业边界划定了明确的判定依据。6.2在海上风电与海洋能源开发中的应用随着全球能源转型加速，海上风电—特别是浮式海上风电—呈现爆发式增长态势。浮式风机基础采用的锚泊系统与油气领域浮式平台锚泊系统在技术原理上具有高度相似性，但载荷特性更为复杂、疲劳问题更加突出。ISO19901-7:2026中关于疲劳分析、定位能力评估和风险评估的方法，为浮式风电锚泊系统的设计提供了重要的参考框架。此外，波浪能、潮汐能等海洋能源开发装置同样需要可靠的驻站系统，本标准的发布也为这些新兴领域提供了可借鉴的技术规范。6.3在船舶与海洋工程装备制造中的应用全球各主要造船国家和海洋工程装备制造企业均以ISO标准作为设计建造的基本依据。ISO19901-7:2026的发布将促使各设计单位和制造企业参照最新标准要求，更新自身的驻站系统设计软件、计算方法和质量保证体系，有助于缩小各企业之间在技术水平和安全标准上的差距，推动全行业整体技术能力的提升。7结论与展望7.1结论ISO19901-7:2026《海上结构物的特殊要求第7部分：浮式海上结构物和移动式海上装置的驻站系统》的发布，是国际海洋工程标准化进程中的重要里程碑。该标准以系统化、全生命周期、基于风险的理念整合了浮式海上结构物驻站系统的设计、分析和评估要求，规范和统一了锚泊系统和动力定位系统的技术准则，填补了该领域专项国际标准的空白。标准的技术内容涵盖了环境载荷确定、锚泊系统设计、动力定位系统要求、定位能力分析和风险评估等关键环节，充分反映了当前海洋工程领域的最新技术成果和工程实践经验。标准的发布实施将显著提升全球浮式海上结构物驻站系统的设计水平和安全性能，为深海油气开发和海洋新能源开发提供有力的技术支撑。7.2展望展望未来，随着海洋工程向更深海域、更恶劣环境和更复杂工况方向发展，以及数字化、智能化技术在海洋工程中的深入应用，驻站系统标准化工作仍面临新的挑战。一方面，超大水深（3000米以上）锚泊系统的设计和评估方法仍需进一步完善，合成纤维系缆在超深水环境下的长期性能衰减机理和寿命评估方法有待深入研究；另一方面，融合人工智能的智能动力定位系统、基于数字孪生的驻站系统健康管理技术等新兴技术方向，也对标准化的前瞻性和适应性提出了更高要求。此外，随着浮式海上风电规模化商业化部署的推进，针对浮式风电结构的驻站系统专项标准需求日益迫切。国际标准化组织应密切关注这些技术发展趋势，适时启动相关标准的制修订工作，持续完善海洋工程标准体系。经济全球化背景下，国际标准的协调统一对于促进国际合作、降低贸易壁垒、保障作业安全具有重要意义。中国应继续深入参与ISO/TC67/SC7的相关工作，积极贡献中国工程实践经验和技术成果，推动中国标准与国际标准的深度融合，提升中国在海洋工程领域的国际影响力和话语权。参考文献[1]InternationalOrganizationforStandardization.ISO19901-7:2026Speci