Assesment of project strategies for floating offshore wind farms through digital twin simulation

Abstract

I denne oppgaven har jeg som mål å modellere logistikken til en flytende havvindpark for å vurdere hvordan ulike prosjektstrategier påvirker varighet og kostnader. Kostnadseffektive og konkurransedyktige løsninger er nødvendige og vil bidra til å øke antallet flytende havvindprosjekter. Derfor blir kompleksiteten i flytende havvindprosjekter undersøkt, og et rammeverk blir dannet for å beregne prosjekttid for ulike prosjektstrategier. Dette ble gjort ved å designe en diskret hendelsessimulering av prosjektene i modelleringsspårket Sigma. Et AON-nettverk ble konstruert for å redusere kompleksiteten og visualisere avhengigheter mellom ulike aktiviteter i prosjektet før utarbeidelsen av modellen. Modellen tok værdata og sesongaspektet ved installasjon i betraktning, og håndterte usikkerhet i transporteringstid for skipene. Modellen ble simulert med Monte Carlosimulasjon, basert på vindparkens størrelse og prosjektstrategi. Simuleringsresultater for varighetene gjorde det mulig å beregne tilknyttede kostnader basert på kostnadsestimater tilknyttet chartering av skip. Resultatene indikerer at det kan være betydelige fordeler med hensyn til kostnader og varighet ved å kombinere integrasjon- og fabrikasjonshavn. En strategi med flere lokasjoner og en HLCV for sammensetning av ferdigmonterte turbiner med flytere kan konkurrere med denne løsningen på prosjekttid. Basert på resultatene av simuleringen kan det også tyde på at en offshoring-strategi vil øke prosjektettid betydelig sammenlignet med de to andre strategiene. For å konkludere gir studien innsikt i hensynene for å optimalisere logistikken i et flytende havvindprosjekt, og understreker også hvordan valg av prosjektstrategi kan redusere prosjektets varighet og kostnader for å øke konkurransedyktighet.

This thesis aims at modelling the logistics of a floating offshore wind farm, to assess how different project strategies impacts the duration and costs. To increase the number of floating offshore wind projects, cost-effective and competitive solutions needs to be found and implemented. Therefore, the complexity in floating offshore wind projects is investigated and a framework for calculating duration for different project strategies was established. This was done by designing a discrete- event simulation of the projects in the Sigma modelling language. Before designing the model, an AON network was constructed to reduce complexity and visualize dependencies between different activities in the project. The model took previous weather data and seasonality into account, and handled uncertainty in transport duration. After the model was constructed, it was simulated with Monte-Carlo simulation, depending on wind farm size and project strategy. Simulation results enabled the calculation of associated costs based on chartering estimates. The results indicate that there could be significant benefits in costs and duration associated with combining the location for integration port and fabrication yard. A strategy with multiple location and a HLCV for mating of pre-assembled turbine with floater can compete on duration with the combined port approach. From the results of the simulation, it can also be suggested that an offshoring strategy will increase the project duration considerably compared to the two other strategies. To conclude, the study provides insight in considerations for optimizing logistics in a floating offshore wind project, and also emphasizes how choice of project strategy can reduce project duration and costs to increase competitiveness.