海上风电运维难点和应对策略探讨

【摘要】本文结合我国海上风电运维现状，从机组故障率、运维作业交通方式、运维人员安全问题及运维成本4个方面分析和阐述当前海上风运维难点，同时探讨和提出相应的风电机组的运行维护策略，以促进海上风电运行维护问题的有效解决。如何更好的发展海上风电运维将成为我国能源结构转型的重要战略支撑。【关键词】海上风电运维难点策略探讨运维安全海上调度智能信息化引言我国的风电行业已超十年的建设发展，大量风电机组出质保期，风电运维市场被大量释放。2020年后中国风电运维后市场的总体容量逐年递增；与此同时，伴随着海上风电规模的逐年拓展，海上运维需求逐年增长，从而成为风电行业发展的新宠。然而随着海上风力发电的规模扩大，衍生而来的各种运维难题也逐渐增加。在这个新的契机下有必要深入分析和探讨适合我国海域的运维能力和运维模式，从而为海上风电后市场奠定坚实的基础。1.运维难点1.1海上风电机组故障率高海上风力机每年的故障率可达50%，以变流器、发电机、变速箱的故障为主。由于海上风电机组长期处于海水、高湿度、盐雾的恶劣海洋腐蚀环境中，直接影响了发电机的定、转子绕组绝缘，加上绝缘体的自然老化和绝缘击穿等原因，导致了风力发电机故障。基础设备、电缆更容易出现性能下降、提前失效的现场。海上风力发电机组故障表现出故障部件集中、小部件可能导致大停运的特点。目前海上风电运维基本照搬陆上风电经验，以计划检修为主、故障检修为辅的运维模式；欠维修和盲目维修的问题尤为突出。1.2海上运维作业交通的局限性运维船是海上风电施工、运行及维护的重要的交通工具，但目前国内大多数的运维船以改装或租借的渔船为主，在安全性、舒适性、停靠能力、速度及装卸能力都比较差。专业的双体船虽然能保障运维人员的安全和舒适性，但是对于距离陆地较远的海上风电场该船只的燃油消耗问题是我们不得不考虑的；更主要的是这些双体船只的运载能力有限，若要进行大部件维修和服务，该类船只的局限性弊端也比较明显。运维母船有着高安全性，高舒适性，高功能性的特点，但它的使用仍然受限于天气状况影响，船只本身过高的建设和运营成本导致国内外应用的数量稀少。1.3海上运维人员安全管理难度大由于海上风电机组设计的特殊性，不管运维船只低性能的登塔靠泊能力，还是高塔筒的风电机组受台风等恶劣天气的严重影响都对运维人员安全问题带来极大的考验。因海上运维技术人员涉及领域繁多，这些人员不仅要具备较高的专业素质，还要具备海上救援的意识能力。另一方面，相关部门的安全监管体系不清晰，存在真空地带；如海上风电场使用的交通船舶没有严格的准入要求；相关技术标准与安全规范不健全，海上风电场设计、建设、并网、运行和调度等方面的安全管理规范不齐全；作业人员缺乏海上作业上岗安全培训，安全技能水平低等问题突出。1.4海上运维成本高相对于陆上风电，海上风电机组风整体维护费用成本较高。部分高端核心设备的开发与生产在我国仍具有局限性，为逐步加大机组容量获得更大发电效率，日常维护难度和成本也相对增加。在维护的过程中，需要运用大量的运输船舶、起重船舶以及各种专用工程设备。而特殊的海洋环境气候导致运维人员无功而返的情况也经常出现。由于各种外加不确定因素的影响，海上风电设备维护效率较低的问题也变相的增加维护成本，后期的运维费用占机组成本的一半以上；若出现故障导致停机也要考虑合适的天气才能出海作业。据相关数据统计，海上风电平台运行维护费用比陆上风电高2-4倍。2.相应的策略2.1建立海上风电智能运维系统目前传统意义上的运维无非是对已有的故障进行排查，再根据经验进行检修。而海上风电智能运维系统可从建立云计算大数据平台、智能风电管理系统、制定实时监测系统、建立故障数据分析库、开发智能化监测设备方面着手。从而直接或间接的提高场级可利用率和现场运维效率，最终做到海上风电机组少报故障甚至不报故障。2.2扩展海-空结合的运维调度服务模式海上运维调度的目标是保障风电机组维护过程中所涉及的生产管理、运行管理、设备管理和安全管理等环节产生的各类信息。结合运维船和运维直升机，对维修人员、备品备件等维护资源进行快速合理调配，确保风电场维护工作高效开展。海上直升机调度和运维船的调度是不冲突的，对于近距离的海上风电机组可提高运维船只配置，研制适合0.5-1小时的运维船只服务圈，设计最佳的交通运维方案，满足日常的运维需求，实现海上的“滴滴打船”。若对于离岸较远的海上风电机组以及出现一些紧急情况，如运维人员安全受到危险，海况突然变化，紧急部件运输，则可加入空中力量让往返运输变得更加高效、安全。合理地扩展新型运维船和运维直升机是有效保障作业安全，提高运维效率的手段，为解决风电场集群化的维护调度服务奠定基础。2.3完善安全管控体系安全管理制度体系要实现良好的效果，不仅制度本身要逻辑严谨、权责清晰，更是要一系列管理安全活动的制度相互配合、形成闭环，构成制度体系。职能管理部门要结合风电场运维实际状况从思想上发生重大转变，从单纯注重现场的安全监管，转移到既注重现场又注重运维全过程的安全监管。海上运维人员需要按海上风电场安全制度开展工作，严格执行如《出海作业安全告知书》、《上塔安全教育记录》等文件；自身及时转变运维理念，不断积累运维经验。各自分享安全经验，关注、了解、分析工作与海上生活当中的每一个细节，相互提醒对安全工作的重视，从而形成一种氛围；充分体现出“人员本身的直接参与是关键”的安全理念。公司本身在聘用运维工作人员的过程中要确保其有着较为专业的职业技能，重视对“人”这一特殊因素的控制和重新认识，加强全员培训，坚持持证上岗制度；提升运维人员安全意识以及隐患排查能力。在业绩考核中突出安全的比重，建立有效的激励机制。2.4有效使用信息化管理手段我国对于信息化管理手段虽处于发展阶段，却具有极大地提升发展空间。合理有效地使用网络信息技术，提高海上风电领域的智能化水平，可以帮我们更优的解决海上风电机组运维成本高的问题。随着人工智能和物联网技术愈发成熟，人工智能技术的风电设备状态评估与故障诊断技术将提供更加准确的风电机组整机综合性能评估、关键部件故障诊断及预警等设备状态信息。如5G、AI、无人机、机器人等自动化巡检设备能够实时显示风电机组的运转情况，并对故障进行细致地描述，信息化手段能让运维人员能够快速进行针对性的维护决策，制定解决方案和备件库存控制的“一站式”运维服务，减少大量的运维费用成本，从而实现海上风电的信息化管理。3.结束语目前我国的海上风电运营商可能