風電場運維管理的三個轉變

文 | 王宏智 李松

風電場運維管理的三個轉變

文 | 王宏智 李松

攝影：付長超

中國風電行業在經歷了從2006年到2010年的高速發展期后，2011年開始已經進入調整期。雖然中國這幾年新增風電裝機規模逐漸趨于平穩，但累計裝機規模仍不斷創歷史新高。截至2013年年底，全國風電機組累計裝機容量已超過90 GW，裝機臺數超過6萬臺。隨著高速發展時期（2006－2010）安裝的大部分風電機組開始逐步走出質保期，一個巨大的風電運維市場在逐漸顯現。無論是風電場的投資者，運營商還是第三方服務商，都將面臨運維管理的重大機遇和挑戰。

對于投資者而言，由于未來風能資源的不確定性以及風電場已建成投產，在不進行重大技改的前提下，風電場的經濟效益將主要取決于運營商的運維管理能力。由于中國風電行業起步較晚，大部分的運營商和服務商對風電場的運維管理仍處在摸索階段。早年風電的爆發式增長使運維管理中問題更加凸顯。本文將重點關注中國風電場運維管理中存在的諸多問題，從轉變運維管理思維方式的角度出發，為風電場投資者和管理者提供參考建議，以期能夠促進中國風電市場的健康發展。

風電場的運維管理

在風電場建成投產之后，包括風電機組、控制系統及并網設施等在內的整個風電場均處于運行狀態。作為風電場的運營方，需要對整個風電場運營的環境、設備設施及軟件系統進行維護和管理，特別是對風電機組的維護。風電機組維護的好壞直接影響到發電量的多少和經濟效益的高低，機組本身性能的好壞，也要通過維護檢修來保持。風電場運維管理的目的在于不斷地提高和確保設備的可利用率，在整個風電場的生命周期內，使設備始終保持安全穩定的運轉狀態，從而提高風電場的發電量和發電效率。

風電場運維管理主要包括以下幾個方面：

（1） 風電場設備的運維管理：制定風電機組的運維計劃、定期運維、突發性故障的預防和處理等。

（2） 備品備件及消耗性材料的管理：關鍵和消耗部件的合理庫存、庫房管理、供應商管理等。

（3） 信息化平臺的建設：數據的統計和分析、設備故障分析系統等。

（4） 人力資源的管理：技能培訓、人員管理等。

運維管理中存在的問題

在實際運維過程中，各個風電場以及風電機組之間的差異顯著，比如運營環境、風電場規模以及機組的可靠性等，加之運維管理方面的經驗也不足，運維管理呈現出各種各樣的問題。根據筆者對國內大量的風電運營商和風電場訪問和觀察，主要問題可以歸結為以下三個方面：

（一）被動型運維方式

被動型運維方式，即當問題發生以后才采取解決措施，具體表現為預防性維護不到位、運維計劃不完整以及計劃執行不嚴格。目前普遍的做法是：結合主機廠家的建議和自身的經驗，風電場運營方往往都能制定出定期的運維計劃。在實施過程中，針對單一部件的定檢定修基本能夠實現。以風電機組主齒輪箱為例，根據主機廠家的建議，現場定期檢修的項目主要包括定期更換濾芯、觀察油位和磁堵、油樣分析、噪音振動等觀察以及定期更換潤滑油。但是僅止于此的檢修計劃是不夠的，齒輪箱箱體內部關于齒面、軸承磨損狀況的監測同樣重要。特別是隨著運行年限的增長，對于箱體內部齒輪和軸承的直接監測十分必要。實際操作過程中，由于短期成本的壓力、技術手段的限制或者經驗的欠缺，大部分的運營管理人員并沒有積極主動地開展此類工作。諸如此類的預防性措施，需要運維管理方主動地實施，以詳細掌握齒輪箱內部狀態，做到問題早期預防、早期發現。否則，當問題發生時，往往已經很嚴重，后期的維修成本和停機時間也會急劇增加。

（二）間斷型運維方式

現在大多數風電場的運維主要采用人工定期檢查和巡視檢查等方式，這種方式的最大缺點是間斷性。受所處地理位置的影響，各風電場面臨的運營環境差異顯著。在云貴高原，受高海拔的影響，晝夜溫差大，風電機組葉片容易出現結冰和霜凍的現象。葉片的結冰會影響機組的發電效率，同時隨著機組的運轉，被甩出的冰塊會造成安全隱患。在葉輪運轉狀態下，人工的巡檢難以發現初期結冰以及結冰的程度。在一些區域，受惡劣天氣的影響，運維人員甚至難以靠近機組。現在全國所面臨的霧霾天氣，也給現場的人工巡視檢查和檢修帶來一些困難。其他極端的天氣，比如雷雨、陣風，更會給運維人員的定期檢修帶來挑戰。在春季和夏季，溫度變化快，空氣對流顯著，經常出現雷雨天氣，風電機組遭到雷擊的現象比較多，雷擊會造成葉片受損和開裂，人工巡檢是難以在早期及時發現這些損傷的。在這些情況下，間斷型運維的缺點顯露無疑。

（三）粗放型運維方式

粗放式的運維管理主要體現在對人員、備品備件、數據和信息等采取了傳統的粗放型計劃管理方式。目前國內比較突出的運維管理問題就是當風電機組運行中出現問題后，備品備件短缺、專業知識和經驗不足以及供應商關系的不穩定等因素造成停機時間過長。究其本質，其實就是管理中的計劃和處理問題的流程以及標準化管理不到位。另外，受風電場地理條件以及前期爆發式增長的約束，具有豐富經驗的運維技術人員普遍欠缺，現場技術問題得不到及時解決而延長了停機時間。備品備件管理缺乏科學有效的管理手段。除少數大的開發商正在進行的集中式備品備件管理外，絕大多數風電場仍處于自顧自的狀態。對風電機組供應商的管理，比如葉片、齒輪箱、發電機等的供應商管理方式簡單，對供應商資源的利用也不充分。同時，由于缺少對風電機組狀態全方位、持續的監測和掌握，包括對歷年機組運行數據的統計分析、故障診斷報告的梳理，運維管理者缺乏一套科學高效的系統性管理方式。

運維管理的三個轉變

風電場的運維管理是一項綜合的系統性工作。被動、間斷和粗放式的管理方式將會極大地影響風電場的運營效率。隨著裝機規模的不斷擴大和風電機組運行年限的不斷增加，風電場運維管理方式亟待變革。除了依賴于風電技術的不斷進步和機組智能化，國內風電場運維管理水平的提高，關鍵在于運維管理人員思想方式的改變。針對目前普遍存在的管理問題，筆者提出以下三個風電場運維管理的轉變。

（一）從被動型運維方式向主動型運維方式的轉變

主動型運維方式更加強調運維計劃的預防性和前瞻性。風電場的運維管理人員在制定運維管理計劃是必須要考慮預防性成本的投入。通過有余量的前期投入，來減少后期故障發生的可能性，無論是質保期內還是質保期外，都是十分必要的。為了確保和提高風電設備的可利用率，風電場運維管理者要主動去了解風能資源的基本情況，逐步培養風能資源預報的能力，建立有效的預報系統。對于風電機組的維于以往發生的故障，要及時進行分析和總結，并將其作為未來備品備件管理的重要參考。制定合理的庫存水平，避免因備件不足而延長故障停機時間。另外，對于運維人員，要加強對其系統性的技術培訓，運用知識管理手段提高運維人員的整體運維技術水平。

表1 運維管理方式的比較

小結

護而言，特別是葉片、主軸、主齒輪箱、發電機等大部件，應制定和實施主動性的預防性維護措施。運維管理者還應主動建立和維護自己的風電機組部件供應鏈系統，有效利用供應鏈資源，建立運維技術專家庫。另外，要主動關注運維技術的最新發展和變化，及時更新運維技術和管理方式，提高運維效率。

（二）從間斷型運維方式向持續型運維方式的轉變

持續性運維方式是未來發展的主流，全方位的風電機組在線監測系統將會給風電場的運維工作帶來革命性的變化。全方位的機組智能監測系統能夠監測整個機組的傳動鏈，從轉子葉片開始，包括轉子主軸軸承、主齒輪箱、聯軸器、發電機以及塔筒等。通過傳感器進行數據的測量和收集，通過數據的處理和交換及時和風電機組主控進行聯系，根據機組傳動鏈的不同狀態采取主動性的停機和重啟操作，并通過一個交互的可視化窗口，給運維人員直接的診斷結果和維護建議。持續型的運維方式可以通過對風電機組進行全方位全天候的不間斷監測，降低機組問題擴大的風險，并降低維修成本。特別是對海上風電機組來說，機組的運行狀態故障診斷和監控系統要求能夠實現遠程控制，持續型的運維方式要求更高。

（三）從粗放型運維方式向精益化運維方式的轉變

隨著運營經驗的不斷積累，風電場的運維管理要不斷地向精益化生產方向轉變。精益化管理的核心在于通過對運維現狀的有效分析減少各種形式的浪費，確定有效的運維流程，使運維管理標準化。同時，要構建一個完整有效的風電場運維信息管理平臺，對于風電場歷年的運行數據要進行統計和分析，不斷地修正和改進風電場的運維計劃；特別是對

總體來講，相對于被動型、間斷的和粗放型的運維管理方式，主動、持續和精益化的管理方式具有顯著的特點和優點，見表1。

隨著大批的風電機組逐漸走出質保期，對于風電場投資者而言，如何有效地控制運維成本以提高風電場運營效益正變得越來越重要。主動、持續和精益化的運維管理方式將是優化整個風電場運維管理系統、增加設備的可利用率，從而降低運維管理成本的關鍵。未來，隨著海上風電的大力發展，對運維管理人員的要求會更加嚴格。積極地轉變運維管理思維方式將會極大提升風電場的運維能力，降低長期運維成本，提高發電效益。

（作者單位：上海博世力士樂液壓及自動化有限公司）