全面平價(jià)時(shí)代風(fēng)電運(yùn)維成本控制初探

岳輝

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2103-5640-1632

摘? 要：風(fēng)電全面進(jìn)入平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代，加強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)日常管理成為降低成本、提高效益、規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的重要手段。因此如何降低風(fēng)電運(yùn)行度電成本，不僅關(guān)系著風(fēng)電企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營，更關(guān)系著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。本文通過定量分析方法探討了如何對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行有效的運(yùn)營管理以提高經(jīng)濟(jì)效益的途徑，根據(jù)各場(chǎng)站實(shí)際情況，探索應(yīng)用加權(quán)評(píng)分方法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，有針對(duì)性地制定提高措施。

關(guān)鍵詞：平價(jià)時(shí)代? 風(fēng)電場(chǎng)? 運(yùn)維管理? 成本控制

中圖分類號(hào)：F275 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）03（c）-0056-04

Discussion on the Cost Control of Wind Power Operation and Maintenance in the Era of Full Parity

YUE Hui

（Hubei Energy Group， Wuhan， Hubei Province， 430077 China）

Abstract： Wind power has entered the era of parity on the grid. Strengthening the daily management of wind farms has become an important means to reduce costs， improve efficiency， and avoid risks. Therefore， how to reduce the cost of wind power operation is not only related to the production and operation of wind power enterprises， but also related to the long-term development of the wind power industry. This paper discusses how to conduct effective operation and management of wind farms to improve economic benefits through quantitative analysis methods. According to the actual conditions of each station， explore the application of weighted scoring methods to comprehensively evaluate indicators， and formulate improvement measures in a targeted manner.

Key Words： Parity era; Wind farm; Operation and maintenance; Cost control

自2021年起，國家不再補(bǔ)貼新核準(zhǔn)的集中式陸上風(fēng)電項(xiàng)目，所有項(xiàng)目通過競爭進(jìn)行配置，確定上網(wǎng)電價(jià)，且申報(bào)電價(jià)不得高于國家規(guī)定的同類資源區(qū)標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)，后者比之前的固定上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼低55%。這標(biāo)志著風(fēng)電正式進(jìn)入全面平價(jià)時(shí)代。在無補(bǔ)貼的情況下，行業(yè)對(duì)于發(fā)電效率提升、度電成本下降和經(jīng)濟(jì)效益要求更高。因此如何降低風(fēng)電運(yùn)行度電成本，不僅關(guān)系著風(fēng)電企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營，更關(guān)系著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

1? 風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1.1 發(fā)電量

發(fā)電量是風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的最基礎(chǔ)、最重要的指標(biāo)，盡可能提高發(fā)電量是風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理的出發(fā)點(diǎn)和最終目標(biāo)。2020年9月，財(cái)政部、國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見有關(guān)事項(xiàng)的補(bǔ)充通知》，明確了風(fēng)電補(bǔ)貼的“合理利用小時(shí)”和“全生命周期”，因此盡量提高風(fēng)電發(fā)電量，提前收回投資，對(duì)于生產(chǎn)經(jīng)營更為重要。對(duì)于不同的風(fēng)電場(chǎng)，發(fā)電水平并不代表管理水平， 因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)階段由于資源和地域不同，機(jī)組本身的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)就存在著差異，但是對(duì)于一個(gè)給定的風(fēng)電場(chǎng)來說，增加其發(fā)電量就是提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性[1]。因此，為便于橫向?qū)Ρ龋捎冒l(fā)電損失比指標(biāo)來衡量某個(gè)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電運(yùn)行情況是較為合理可行的：

風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電損失包括：主變壓器功率損失、計(jì)劃停機(jī)損失、出線損失、故障停機(jī)損失、無功功率吸收、廠用電量、氣候影響停機(jī)損失、電網(wǎng)故障停機(jī)損失等，其中電量的損失取這些項(xiàng)目之和。停機(jī)時(shí)發(fā)電損耗根據(jù)機(jī)組設(shè)計(jì)指標(biāo)，按發(fā)電方式，根據(jù)停機(jī)期間的風(fēng)速記錄計(jì)算而得出;主變壓器電量損耗、線路功率損耗、輸出有功功率和廠用電消耗可計(jì)算根據(jù)儀表記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單計(jì)算得到[2]。

1.2 無功損耗

風(fēng)力發(fā)電的間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性等不確定特性是其最大的固有缺陷， 也是制約風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展的最大問題。風(fēng)電場(chǎng)的無功補(bǔ)償能力不足會(huì)吸收電網(wǎng)的無功功率，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓下降。同時(shí)，因?yàn)楣β实脑蜻€會(huì)被電網(wǎng)罰款;風(fēng)電場(chǎng)無功補(bǔ)償容量過大，尤其是動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容量過大，會(huì)造成風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行成本過高或長期閑置設(shè)備，影響項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。因此，風(fēng)電場(chǎng)必須從管理還有技術(shù)上找到辦法，盡量減少對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。因此，應(yīng)將無功功率消耗作為評(píng)價(jià)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行管理水平的指標(biāo)之一[3-4]。

無功耗用評(píng)價(jià)采用單位無功耗量指標(biāo)。單位無功耗量定義為風(fēng)電場(chǎng)每向電網(wǎng)供 1 kW·h的有功電量時(shí)吸收的電網(wǎng)無功電量 kvar·h 數(shù)：

風(fēng)電場(chǎng)無功損耗主要由4部分構(gòu)成：風(fēng)電場(chǎng)送出線路、箱式變壓器、升壓變壓器、集電線路，以上各值均需按工程具體參數(shù)根據(jù)相應(yīng)公式計(jì)算得出。

1.3 運(yùn)行費(fèi)

減少成本就是增厚利潤。降低風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行費(fèi)用、降低生產(chǎn)成本可以相應(yīng)地提高其經(jīng)濟(jì)性。一般認(rèn)為，由于工資水平和地理位置的差異，工資和運(yùn)輸成本不具有可比性，在比較風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營成本時(shí)應(yīng)予以剔除。因此，采用每kW·h可比運(yùn)行費(fèi)用指標(biāo)較為合適：

這里的可比運(yùn)行費(fèi)僅指備品備件、工器具、生產(chǎn)用交通工具、消耗品、設(shè)備維護(hù)及設(shè)備修理費(fèi)用6項(xiàng)，其中重點(diǎn)是提前判斷故障以減少備件損耗，分析物資消耗規(guī)律實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)采買，降低庫存資金占用。

1.4 人員效率

通過采用現(xiàn)代化的管理手段和方法，來提升運(yùn)行和管理的水平，就可以降低運(yùn)行管理人員的數(shù)量，以此來減少總體勞動(dòng)成本、生產(chǎn)成本投入， 提高場(chǎng)站運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。人員效率一般采用單位千瓦配置人員個(gè)數(shù)指標(biāo)來評(píng)價(jià)， 計(jì)算方法如下：

2? 風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

針對(duì)以上影響風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵因素，我們采用定量和定性相結(jié)合的分析方法，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電情況、無功耗用、運(yùn)行費(fèi)用及人員效率等4項(xiàng)主要指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)（見圖1），以期對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性量化分析與評(píng)價(jià)有所幫助[5]。

2.1 構(gòu)建判斷矩陣

使用l～9的比例標(biāo)度來賦值，通過對(duì)比指標(biāo)層2個(gè)因素和之間哪個(gè)對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響大，借助對(duì)事物影響判斷時(shí)習(xí)慣采用的“相同、較強(qiáng)、強(qiáng)、很強(qiáng)及極強(qiáng)”5個(gè)等級(jí)的定性方法，將影響判斷數(shù)量化，在相鄰兩級(jí)間插入中間數(shù)值，形成9個(gè)級(jí)別與給定的l～9標(biāo)度相對(duì)應(yīng)。l～9級(jí)標(biāo)度定義見表l。

通過以上方法可以得出成對(duì)比較矩陣，即判斷矩陣A（見表2），表中的數(shù)值是基于隨機(jī)列舉分析判斷，實(shí)際應(yīng)用中一般采用專家評(píng)分比較法得到。判斷矩陣A具有3個(gè)基本性質(zhì)：aij>0;aij=1/;aii=1。

2.2 單一因素下各指標(biāo)相對(duì)權(quán)重

（1）將矩陣參數(shù)按列進(jìn)行歸一化運(yùn)算

（2）將以上計(jì)算得出的結(jié)果按行相加運(yùn)算

（3）將以上結(jié)果再按列元素歸一化計(jì)算即得權(quán)重Wi，詳細(xì)結(jié)果如表3所示。

2.3 一致性復(fù)核

（1）計(jì)算矩陣A的最大特征根。

（2）計(jì)算一致性估值。

（3）在隨機(jī)一致性表（表4）中查找出Ri，Ri=0.90。

（4）計(jì)算相對(duì)一致性指標(biāo)。

一致性指標(biāo)CR越小，矩陣的一致性就越高。當(dāng)CR<0.1時(shí)，一般認(rèn)為判斷矩陣的一致性可以接受;否則需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行重新賦值運(yùn)算。

通過一致性檢驗(yàn)。

根據(jù)上述的歸一化計(jì)算得出的權(quán)重Wi可見，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響占比的分布為：發(fā)電量損失比>1kW·h可比運(yùn)行費(fèi)用>單位無功耗量>單位裝機(jī)容量人員個(gè)數(shù)，可見其中加強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)日常運(yùn)維管理以提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性最為重要。作為風(fēng)電場(chǎng)的投資管理者，必須深入分析自身管理實(shí)力、發(fā)展需要、開發(fā)類型及行業(yè)趨勢(shì)等，從技術(shù)、質(zhì)量、設(shè)備、人員、管理成本等方面綜合考慮，制定切合實(shí)際的風(fēng)電運(yùn)維計(jì)劃與方案[6]。

3? 提高風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)策與建議

依據(jù)上述模型得出的啟示，風(fēng)電場(chǎng)在實(shí)際運(yùn)營中要以“發(fā)電量”“發(fā)電成本”為核心指標(biāo)，以“有效風(fēng)時(shí)數(shù)”“時(shí)間可利用率”“功率曲線”“廠用電率”“棄風(fēng)率”“技改費(fèi)用”“度電運(yùn)維成本”“綜合成本”等為二級(jí)指標(biāo)，更全面、直觀的反映設(shè)備發(fā)電能力、運(yùn)行檢修管理水平，根據(jù)各場(chǎng)站實(shí)際情況，探索應(yīng)用加權(quán)評(píng)分方法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，有針對(duì)性地制定提高措施。

3.1 提升風(fēng)電設(shè)備的檢測(cè)和監(jiān)控能力

風(fēng)電運(yùn)維的“眼睛”是監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，了解每個(gè)部件的數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)，重點(diǎn)做好關(guān)鍵部件的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，如變頻器、發(fā)電機(jī)、軸承、葉片、齒輪箱等;加強(qiáng)新能源遠(yuǎn)程集控平臺(tái)和遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)使用，強(qiáng)化設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視和數(shù)據(jù)收集，提高監(jiān)測(cè)精度等等。針對(duì)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、葉片系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、變流系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、主控系統(tǒng)等各個(gè)系統(tǒng)建立智能巡檢數(shù)據(jù)模型，采用智能巡檢輔助設(shè)備包括視頻、聲像監(jiān)測(cè)、紅外成像、手持終端等手段，對(duì)運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和收集。

3.2 提高軟件和數(shù)據(jù)分析水平

建立設(shè)備從設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行、維護(hù)、檢修的全鏈條數(shù)據(jù)庫，通過大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)開展風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行和故障特性、趨勢(shì)管理。通過對(duì)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)的進(jìn)行對(duì)比，分析參數(shù)變化趨勢(shì)，或者突變情況，對(duì)設(shè)備存在的缺陷或者可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)判，有針對(duì)性地提出解決方法和預(yù)防方案，達(dá)到問題消除、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防、提高機(jī)組運(yùn)行效率。

3.3 積累問題判別和檢修維護(hù)工作經(jīng)驗(yàn)

風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行中經(jīng)常受地域氣候、地形、檢修周期、部件批次、天氣等因素影響，其性能指標(biāo)、故障停機(jī)情況存在不同差異。要重點(diǎn)從風(fēng)機(jī)功率曲線符合率、風(fēng)機(jī)可利用率、風(fēng)機(jī)平均故障修復(fù)時(shí)間、風(fēng)機(jī)檢修總損失電量率、風(fēng)機(jī)非停次數(shù)5個(gè)維度展示風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)組間存在的差異，對(duì)指標(biāo)較差、可靠性不高的機(jī)組開展專項(xiàng)檢修。通過“精準(zhǔn)施策”來實(shí)現(xiàn)“狀態(tài)檢修”，合理統(tǒng)籌安排檢修計(jì)劃及開展檢修作業(yè)。在日常運(yùn)維中注重經(jīng)驗(yàn)積累，將設(shè)備問題與解決方案做系統(tǒng)對(duì)比，積累經(jīng)驗(yàn)。

3.4 建立科學(xué)運(yùn)維管理體系

一是由各區(qū)域發(fā)電公司為主，加強(qiáng)當(dāng)?shù)仫L(fēng)電場(chǎng)站接入新能源區(qū)域生產(chǎn)運(yùn)營中心工作，積極爭取電網(wǎng)調(diào)度權(quán)，切實(shí)發(fā)揮區(qū)域統(tǒng)籌、統(tǒng)一調(diào)度、檢修維護(hù)等功能。二是由區(qū)域生產(chǎn)運(yùn)營中心牽頭，研究區(qū)域備品備件庫存優(yōu)化管理與調(diào)度，推進(jìn)大部件、易損件、易耗品聯(lián)儲(chǔ)聯(lián)備，發(fā)揮協(xié)同降本增效作用。

3.5 探索采用智能化、數(shù)字化運(yùn)維方法

以打造“智慧運(yùn)維”模式，助力風(fēng)電運(yùn)維發(fā)展的大跨越，降低發(fā)電成本，提高上網(wǎng)電量。力爭實(shí)現(xiàn)每5萬千瓦的可控成本下降20%～40%;每5萬千瓦運(yùn)維人員數(shù)量減少30%～40%;設(shè)備運(yùn)行可利用率大于能量可利用率（實(shí)際發(fā)電量與理論應(yīng)發(fā)電量的比值）;功率曲線達(dá)標(biāo)率大于98%;所有作業(yè)覆蓋率大于90%、預(yù)防性維修占比大于50%。

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