海上風電運維及安全管控策略探討

摘 要：本文首先對目前國內外的海上風電運維的現狀進行了總結，繼而分析了海上風電運維中存在的問題，主要包括海上風機裝備故障率偏高、風機結構地基基礎穩定性差、專用運維船數量嚴重不足、運維團隊及人員專業性不強、風電裝備的遠程狀態監測和預警能力弱，然后分析了產生這些問題的原因，主要包括安全管理體系化和標準化程度不高、自然災害影響巨大、施工現場危險性較大、人員技能及安全意識不足、海上風電機組運維難，最后提出了相應的安全管控策略。

關鍵詞：海上風電；運維；安全管控

我國擁有豐富的風力資源，且已經成為世界上最大的風電市場，在政策的大力支持下，我國風電產業發展迅速。截至2021年底，我國海上風電累計裝機容量約為25.35GW?！笆奈濉逼陂g，我國海上風電新增裝機容量將接近40GW。在“二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，力爭2060年前實現碳中和”目標“能耗雙控”的政策指導下，全國沿海海上風電正在進入大批量裝機的高潮。

在國家政策和市場引導的作用下，我國海上風電行業持續火爆。在裝機容量快速擴張的背景下，風機運維需求也正在快速上漲。與陸上風電相比，海上風電運維難度大、成本投入高、施工風險大、運維人員缺乏經驗。隨著海上風電場逐步走向遠海和深海，風電運維的維度和成本都將會大幅增加，更深層次的安全隱患也逐漸浮出水面，發生了數起引起廣泛關注的事故，如海上風電施工浮吊船“福景001”輪在廣東陽江附近海域走錨遇險事故。因此海洋石油行業的安全管理理念必將和海上風電行業快速融合，為海上風電作業安全提供更有力的保障。

一、海上風電運維及安全管控現狀

國外的海上風電運維起步較早，運維經驗比較豐富，運維模式先進程度也較高，因此對影響運維的環境因素識別能力比較強。隨著海上風電不斷向深海方向發展，海上風電場的離岸距離逐步增加，海況也愈加復雜，風電運維工作要求逐步提高。為提高船舶穩性，船體常采用雙體或三體；為降低船舶重量，船體選用鋁質或玻璃鋼材料；為控制船舶建造和運行成本，通常運維船舶定員保持不超過12人、船長保持在20m左右。與此同時，為了輸送海上風電運維需要的大型備件與設備，而且要方便施工，運維船舶通常使用大面積的甲板，并配備配套的吊機。

近年來，我國的海上風電運維服務才剛剛起步。我國海上風電場設計壽命大多為25年，并網發電后運維的主要模式是風力發電機通過試運營至五年質保期內由風機廠商提供服務，在質保期外由風電場投資開發商自行運維或通過尋找第三方運維服務商提供運維服務。

海上風電的運維成本較高，是同等裝機容量陸上風電的3倍～5倍。主要原因為：一是海上風電所處海洋環境造成設備的可靠性差、故障率高、維修周期長；二是海上風電的遠程故障診斷和預警能力差，導致運維難度大、風險高，從而提高了運維成本。

近幾年，海上風電裝機的快速發展，衍生出來的海上風電運維問題受到了廣泛的關注。但是，目前國內風電運維行業還缺少足夠的專業運維船隊，而且運維從業人員技術水平不高、經驗不足。因此在未來的一段時間內，國內的海上風電運維市場會長期處于供不應求的狀態，未來幾年，我國將會出現多個能夠提供專業化、標準化服務的運維公司。

二、海上風電運維及安全管控存在的主要問題

由于海上風機所處的環境原因，與陸上風電相比，海上風機的運維面臨更多的問題。

（一）海上風機裝備故障率偏高

受海洋環境的影響，特別是海上的波浪、潮汐、鹽霧等因素影響，電氣設備長期在海洋環境下工作，導致風機裝備的故障率居高不下。而且由于海上施工工期短，國產機組的試驗周期短，試驗與論證并不十分充分，從而導致發電機組整機故障率高。

（二）風機結構地基基礎穩定性差

近年來，近海風電基礎結構一般采用固定式樁基礎，也有的采用負壓筒基礎。由于海洋基礎土的復雜性、非線性、可變性、塑性及不均勻性等特點，風電結構受地基的影響很大。同時由于近海海流較大，流體對結構的長期沖刷，又會直接影響到風機基礎的穩定性。近年來也發生過多起由于地基沉降不均勻、基礎土層穿刺以及基礎沖刷等原因引起的風機傾斜現象，甚至引發更大事故。

（三）專用運維船數量嚴重不足

普通運維船利用漁船改造而成，穩性和耐波性差。專門的運維船通常采用雙體或三體船，有較好的穩性和耐波性，配備相應的運維設備，具有成本優勢。但一般運維船的缺點是受海況影響大且承載能力小、不能維修大型的零部件。

（四）運維團隊及人員專業性不強

現階段，海上風電運維團隊很少，且相關人員缺乏海上運維經驗、缺少相關的專業技能培訓，導致其人員專業素質和維護管理能力低、工作效率不高，從而影響風電場的收益。而且目前海上風電運維基本參考陸上風機的經驗，采取定期檢修、突發故障檢修（被動式運維）相結合的運維模式。

（五）風電裝備的遠程狀態監測和預警能力弱

盡管風電設備各廠商尤其是風機組部分關鍵設備或大部件生產商都建立了相關設備的故障診斷和遠程預警能力。但是到目前為止，由于各設備廠商各自的系統、數據交換不暢，以及故障數據積累匱乏等原因，當前海上風機整體的故障診斷和遠程預警體系及水平嚴重不足，從而也導致定期檢測過程中發生過度維修、欠維修及盲目維修等問題。

三、海上風電運維及安全管控問題的原因分析

海上風電屬高風險行業，海上風電項目施工受臺風、風暴潮、海床運移和沖刷等諸多因素的影響較大，具有現場協調難度大、施工經驗不足、搶工期成為常態、海上交通存在較高風險、遇火災無有效辦法等特點。海上風電項目具有獨特的風險：一是項目受自然災害的影響大；二是風險大量存在于項目安裝調試運行的各個環節；三是在安裝調試中因基礎施工質量問題造成在試運行過程中故障頻發甚至設備損壞；四是項目在建設及運行中產生廢水、固體廢料及生活垃圾。導致海上風電運維及安全管控問題的原因，歸結起來主要有以下幾個方面：

（一）安全管理體系化和標準化程度不高

海上風電在我國是新興行業，處于快速擴張階段，有較高的固有風險，產業隊伍的經驗積累不足，風險控制措施亟待不斷總結和完善，本質安全與風險管控遠未形成系統，安全管理模式距離體系化、標準化仍有很長的路要走。

（二）自然災害影響巨大

海上風電面臨惡劣的自然條件，極易受到臺風、潮汐、海嘯、寒潮、鹽霧、覆冰、雷擊等自然災害的影響。作為客觀條件，如何有效應對自然災害的影響，是海上風電行業的必修課。

（三）施工現場危險性較大

施工現場管理存在難度。海上風電的工程較為復雜，經常存在交叉作業，海上風電涉及電焊、吊裝、鉆機作業等特種作業，如吊裝作業特點是吊物體積大、質量大，施工過程存在較大危險。

（四）人員技能及安全意識不足

風電行業的一些從業人員不具備上崗資質、技能缺乏、安全意識淡薄、安全防護不妥、不執行操作規程。海上風電施工要求人員須具備較高的素質，但海上風電工作強度大、生活條件差，存在人員不穩定因素，同時，新員工占比也在不斷加大。

（五） 海上風電機組運維難

海上風電機組長時間處于海水、多鹽的腐蝕環境，風機基礎、設備和線纜的性能容易降低，機組故障率攀升。在機組的質保期內，矛盾不明顯，但保質期后，如果運維力量投入不足，風機的可利用率將會明顯降低。有些運行多年或延遲報廢的風機，關鍵部件性能出現老化，運行故障頻發。

四、海上風電項目安全管控提升策略

海上風電出海面臨著諸多海洋石油行業的固有風險，海洋石油行業半個多世紀積累的良好安全管理實踐，對海上風電業務的順利開展具有一定的借鑒意義。

（一）落實安全生產責任

落實管行業必須管安全、管業務必須管安全、管生產經營必須管安全的“三管三必須”要求，完善全員安全生產責任制，壓實各單位安全環保的主體責任、黨政主要領導的第一責任、業務分管領導和部門的管理責任、生產作業單元的直接責任、基層員工的崗位責任、安全管理部門的監督責任。將安全責任落實到每個部門及崗位，輔以公示、培訓、考核，確保安全生產責任落實落地。

（二）完善安全管理制度

海上風電企業須根據國際職業健康安全標準，結合行業特點，建立適合自身管理要求的質量健康安全管理體系，明確“零事故”目標，建立安全管理組織機構，完善現場監督、安全風險分級管控和隱患排查治理雙重預防機制、作業許可、標準操作、巡檢、消防應急等管理制度。為保證制度的有效執行和持續改進，落實體系內審、外審和第三方審核。

（三）落實安全檢查效果

將安全檢查當作安全管理的重要手段，檢查管理體系的效果及專項工作的落實，將安全風險分級管控和隱患排查治理雙重預防機制的建立及實施作為檢查的重點，切實掌握雙重預防機制實施成效，構筑事故防范的防火墻。各單位以自查自糾為主，上級檢查做到“四不兩直”，曝光未開展檢查或檢查出較大問題的單位。

（四）采取防臺風安全措施

各施工單位應及時獲取臺風預警信息，跟蹤臺風路徑及強度變化，及時應對，將臺風影響降至最低。臺風到來前，風機的葉輪應設置在避風狀態，避免臺風與風機之間的橫向共振導致葉片受損。

（五）建立預警、搜救中心

建立預警中心，通過信息系統實時獲取作業海域的測風塔、水文、船舶、作業人員等數據，信息中心對實時數據進行計算分析并向作業船舶發布預警，同時，信息中心實現對人員出海情況的實時監控。

（六）海上吊裝作業風險管控

吊裝是海上風電最常見的作業，必須切實加強對吊裝的風險管控。一是審查吊裝人員資質證書，召開作業前溝通會，多方溝通作業中的風險，做好安全交底；二是在吊裝中檢查施工船舶、起重機械和作業平臺的穩定性及安全性；三是提前檢查吊裝用到的各類物料；四是審查吊裝方案，逐一確認審查清單；五是針對特殊的海上作業環境，在平臺/船舶插樁之前，核實地質勘查數據，確認基礎牢靠；六是強化作業下方警戒，避免船只或其他人員進入警戒區；七是在交叉作業中，要明確指揮主責，界定兩臺起重機的主要作業區域及警戒線，防止發生交叉作業事故。

（七）編制施工計劃

考慮受潮汐影響的水文變化、風機機位的標高、工程船吃水及移動線路、天氣變化影響，按照項目整體控制編制施工計劃，項目負責人審批，上級審定。在施工之前，開展風險識別及控制措施方案交底。

（八）加強培訓

制定培訓矩陣，明確崗位培訓內容。確保人員持證上崗。確保作業人員能夠充分了解和掌握工作中的風險及控制措施。對培訓的過程和效果嚴格把關，杜絕走過場、假培訓。

近年來我國海上風電事業發展迅猛，而海上風電運維仍處于起步階段。隨著我國海上風機裝機容量的不斷攀升，海上風電運維服務產業逐步繁榮。在未來的5年～10年，我國海上風電運維將進入快速發展期。為了加強海上風電運維及安全管控，還需要著重做好以下幾個方面的配套工作：第一，在風電場全生命周期內，考慮海上風電的運維方案和成本，在實踐過程中逐步優化整體設計方案和運維流程，降低海上風電運維成本。第二，快速發展的海上風電運維產業需要制訂相關的行業標準，提高海上風電運維人員的技術水平。第三，開發新型海上風電運維裝備，提高安全管控能力，更好地提高海上風電場效益。

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