風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行預(yù)防性維護(hù)工程項(xiàng)目績(jī)效評(píng)價(jià)分析

孫海濤

（青島華豐偉業(yè)電力科技工程有限公司）

0 引言

在過(guò)去，風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)通常是事后開(kāi)展，在風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行故障或事故發(fā)生后，依靠現(xiàn)場(chǎng)工作人員排查故障，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)維修計(jì)劃與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不匹配，這種事后維護(hù)方法無(wú)法有效應(yīng)對(duì)風(fēng)電設(shè)備故障情況。目前，我國(guó)部分風(fēng)電企業(yè)采用了風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護(hù)方案，在很大程度上解決了過(guò)去風(fēng)電設(shè)備維護(hù)存在的滯后性弊端。風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護(hù)工程項(xiàng)目主要是安裝風(fēng)塔、開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件、實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，這樣能在風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行中檢測(cè)故障問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備故障的早期預(yù)報(bào)，對(duì)故障部位、嚴(yán)重程度、系統(tǒng)影響情況進(jìn)行分析判斷，從而掌握最佳維護(hù)時(shí)機(jī)。但目前風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護(hù)工程項(xiàng)目績(jī)效評(píng)價(jià)在行業(yè)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各大企業(yè)也在不斷摸索，如何保證預(yù)防性維護(hù)工程績(jī)效評(píng)價(jià)的有效性成為了各大風(fēng)電企業(yè)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。本文對(duì)此提出一種績(jī)效評(píng)價(jià)方案，為該類工程績(jī)效評(píng)價(jià)提供一定參考。

1 風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行預(yù)防性維護(hù)工程相關(guān)概述

風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行預(yù)防性維護(hù)工程（后續(xù)簡(jiǎn)稱“預(yù)防性維護(hù)工程”）建設(shè)十分復(fù)雜，其中包含了多個(gè)項(xiàng)目目標(biāo)，并且不同目標(biāo)的權(quán)重也存在一定的差異［1］。良好的預(yù)防性維護(hù)工程對(duì)保證風(fēng)電設(shè)備良好運(yùn)行有著重要意義，有助于推動(dòng)風(fēng)電企業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展。因此，開(kāi)展預(yù)防性維護(hù)工程要注重長(zhǎng)遠(yuǎn)效益，預(yù)防性維護(hù)工程主要包括安裝測(cè)風(fēng)塔以及軟件開(kāi)發(fā)與使用。軟件系統(tǒng)包括風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助管理風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行，預(yù)防性維護(hù)工程中的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以分析風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，從而對(duì)風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行情況和故障進(jìn)行在線評(píng)估，更好地開(kāi)展風(fēng)電設(shè)備后期預(yù)防性維護(hù)工作。

2 風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行預(yù)防性維護(hù)工程建設(shè)

2.1 測(cè)風(fēng)塔

測(cè)風(fēng)塔可以實(shí)時(shí)顯示氣象信息，包括溫濕度、氣壓、指定高度的風(fēng)速與風(fēng)向，使工作人員實(shí)時(shí)掌握氣象信息，并對(duì)氣象信息變化情況進(jìn)行分析，得出報(bào)表。

2.2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包含了服務(wù)器、交換機(jī)、防火墻、信息備份系統(tǒng)、顯示器、同步器以及測(cè)風(fēng)塔。服務(wù)器負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行以及信息存儲(chǔ)，客戶端借助網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)服務(wù)器。通過(guò)風(fēng)電設(shè)備數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)可以快速掌握風(fēng)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，區(qū)域中心大屏幕可以實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)信息并對(duì)其進(jìn)行控制。系統(tǒng)可以通過(guò)圖表形式呈現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備信息，包括風(fēng)場(chǎng)名稱、風(fēng)機(jī)型號(hào)、風(fēng)機(jī)數(shù)量、參考風(fēng)速、額定功率、輸出功率、風(fēng)機(jī)故障情況、故障風(fēng)機(jī)數(shù)量、設(shè)備狀態(tài)等。其主要顯示功能有：

（1）單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)信息查詢。包括風(fēng)電場(chǎng)名稱、測(cè)風(fēng)塔檢測(cè)的風(fēng)速與方向、設(shè)備運(yùn)行功能、運(yùn)行機(jī)組與停運(yùn)機(jī)組數(shù)量、容量系數(shù)、變電站容量。風(fēng)電場(chǎng)設(shè)置報(bào)警指示燈，可以根據(jù)測(cè)風(fēng)塔采集的溫濕度、壓力、風(fēng)向、電壓、頻率等信息變化情況報(bào)警。

（2）查詢風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行情況。可以顯示風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)量、停機(jī)數(shù)量、通訊中斷風(fēng)機(jī)數(shù)量以及一個(gè)月內(nèi)事件。

（3）列表顯示。采用列表的形式呈現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，包括風(fēng)機(jī)容量、風(fēng)機(jī)狀態(tài)、機(jī)艙風(fēng)速等。

（4）地圖顯示。采用地圖顯示形式呈現(xiàn)風(fēng)機(jī)大概位置，實(shí)時(shí)更新風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率、風(fēng)速等數(shù)據(jù)信息，并以風(fēng)險(xiǎn)程度由高到低（紅、黃、藍(lán)）三種顏色表明風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

（5）風(fēng)機(jī)運(yùn)行查詢。可以詳細(xì)呈現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，結(jié)合風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)部圖所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳感器呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備名稱、風(fēng)機(jī)型號(hào)、運(yùn)行狀態(tài)等。

（6）實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。操作中用戶可以在響應(yīng)的風(fēng)機(jī)信息頁(yè)面查看設(shè)備運(yùn)行情況。

（7）實(shí)時(shí)繪圖。系統(tǒng)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)繪制可視圖。

（8）風(fēng)機(jī)控制。可以遠(yuǎn)程對(duì)風(fēng)機(jī)下達(dá)控制命令，如啟閉機(jī)、復(fù)位等。

2.3 生產(chǎn)運(yùn)行分析系統(tǒng)

如圖所示，該系統(tǒng)可以對(duì)以往采集的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行指標(biāo)和工程管理指標(biāo)，掌握信息變化態(tài)勢(shì)，找出實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)與設(shè)定閾值之間的差異。生產(chǎn)運(yùn)行分析系統(tǒng)功能有：

（1）統(tǒng)計(jì)分析發(fā)電量。可以從單臺(tái)風(fēng)機(jī)或單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)來(lái)分析發(fā)電量，也可以根據(jù)時(shí)間來(lái)分析風(fēng)機(jī)的發(fā)電量，除了分析發(fā)電量還可以分析電路損耗、容量系數(shù)、用電趨勢(shì)等。

（2）統(tǒng)計(jì)分析風(fēng)速。采集發(fā)電量以及風(fēng)速信息，分析二者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，找出風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速變化周期規(guī)律，從而更好地安排風(fēng)電場(chǎng)資源。

（3）生成風(fēng)機(jī)功率曲線。對(duì)風(fēng)機(jī)功率曲線進(jìn)行分析，主要包括同時(shí)間段不同風(fēng)機(jī)、不同時(shí)間段同一風(fēng)機(jī)及不同風(fēng)機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)功率的關(guān)系，同時(shí)可以根據(jù)氣象數(shù)據(jù)信息修正風(fēng)機(jī)功率曲線。

（4）風(fēng)機(jī)停機(jī)時(shí)間。根據(jù)不同時(shí)間段或不同風(fēng)速段，對(duì)風(fēng)機(jī)停機(jī)時(shí)間、類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析在不同時(shí)間、不同風(fēng)況下的風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。可以根據(jù)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)信息，查詢?cè)陲L(fēng)速較大的情況下哪些風(fēng)機(jī)頻繁停機(jī)。

（5）分析統(tǒng)計(jì)可利用率。統(tǒng)計(jì)風(fēng)電設(shè)備故障時(shí)長(zhǎng)、正常運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、檢修時(shí)間、通信中段時(shí)間等。結(jié)合統(tǒng)計(jì)的時(shí)間參數(shù)即可計(jì)算風(fēng)機(jī)可利用率。

（6）故障分析。不同風(fēng)速段停機(jī)故障時(shí)間、故障次數(shù)和故障原因可以用于查詢風(fēng)電設(shè)備的隱含信息。根據(jù)某一個(gè)時(shí)間段分析風(fēng)機(jī)故障損失電量情況，找出影響發(fā)電的因素。

（7）風(fēng)機(jī)故障信息統(tǒng)計(jì)。風(fēng)機(jī)故障統(tǒng)計(jì)主要包括風(fēng)機(jī)故障頻率、故障類型、故障時(shí)間等，統(tǒng)計(jì)單臺(tái)風(fēng)機(jī)歷史故障以及同一類型故障發(fā)生時(shí)的參數(shù)。

（8）風(fēng)機(jī)運(yùn)行故障參數(shù)診斷。統(tǒng)計(jì)在指定條件下風(fēng)機(jī)故障運(yùn)行10min內(nèi)的數(shù)據(jù)變化情況［2］，以便了解風(fēng)機(jī)運(yùn)行故障參數(shù)。

圖 系統(tǒng)軟件整體架構(gòu)

3 績(jī)效評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

3.1 評(píng)價(jià)體系構(gòu)建原則

（1）科學(xué)性

預(yù)防性維護(hù)工程項(xiàng)目評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)結(jié)合風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護(hù)工程的特點(diǎn)而建立，將指標(biāo)與實(shí)際運(yùn)行情況相結(jié)合，彰顯評(píng)價(jià)體系的實(shí)用性，整個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)能對(duì)預(yù)防性維護(hù)工程展開(kāi)客觀描述。

（2）通用可比性

第一，對(duì)同一天同一風(fēng)電設(shè)備的不同時(shí)間點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，確保評(píng)價(jià)指標(biāo)的通用可比性，相關(guān)系數(shù)參數(shù)保持一致，在保持指標(biāo)參照值不變的情況下，對(duì)風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息展開(kāi)對(duì)比分析。第二，查找風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行的共同點(diǎn)，根據(jù)共同點(diǎn)數(shù)據(jù)完善評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，相同性質(zhì)對(duì)比指標(biāo)獲取更加容易，同時(shí)也更易于用于對(duì)比分析。

（3）實(shí)用性

評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取應(yīng)通俗易懂、言簡(jiǎn)意賅，將復(fù)雜信息數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單呈現(xiàn)。評(píng)價(jià)指標(biāo)獲取簡(jiǎn)單，確保評(píng)價(jià)工作順利進(jìn)行，無(wú)論是采用定量指標(biāo)還是定向指標(biāo)，都應(yīng)保證數(shù)據(jù)獲取更加便捷、迅速。績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算方法、評(píng)價(jià)規(guī)則應(yīng)保證規(guī)范化，包括規(guī)范化操作方法、規(guī)范化計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)［3］。

（4）系統(tǒng)性

通過(guò)橫向關(guān)聯(lián)來(lái)反映不同指標(biāo)制約關(guān)系，通過(guò)縱向關(guān)聯(lián)反映不同指標(biāo)包含度。明確既定相同層次指標(biāo)內(nèi)容，確保分界清楚，保障績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)的系統(tǒng)性。

3.2 績(jī)效評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建

結(jié)合風(fēng)電企業(yè)發(fā)展特性，績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建應(yīng)從以下幾點(diǎn)出發(fā)： （1）選擇適合風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)的績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)，預(yù)留改進(jìn)空間，以便后續(xù)改進(jìn)，不斷提升績(jī)效評(píng)價(jià)系統(tǒng)的實(shí)用性。 （2）采用通用的評(píng)估架構(gòu)，便于本企業(yè)與行業(yè)其他企業(yè)對(duì)比。 （3）結(jié)合績(jī)效評(píng)價(jià)結(jié)果改善經(jīng)營(yíng)管理模式。 （4）對(duì)比分析績(jī)效參數(shù)。結(jié)合工程項(xiàng)目績(jī)效評(píng)價(jià)理論，結(jié)合目前風(fēng)電企業(yè)開(kāi)展預(yù)防性維護(hù)工程特點(diǎn)以及績(jī)效評(píng)價(jià)體系，從生產(chǎn)運(yùn)維、設(shè)備可靠性、資源配置、經(jīng)濟(jì)效益四個(gè)方面展開(kāi)評(píng)價(jià)。

3.2.1 生產(chǎn)運(yùn)維水平評(píng)價(jià)

生產(chǎn)運(yùn)維水平評(píng)價(jià)主要的評(píng)價(jià)對(duì)象包括維護(hù)時(shí)間、維護(hù)費(fèi)用、故障修復(fù)率等內(nèi)容［4］。 （1）例行運(yùn)維時(shí)間。例行運(yùn)維時(shí)間是指每臺(tái)風(fēng)電設(shè)備每年的例行運(yùn)維時(shí)間，包括單臺(tái)設(shè)備的歷年運(yùn)維時(shí)間、風(fēng)電機(jī)組歷年運(yùn)維時(shí)間。 （2）部件更換時(shí)間。根據(jù)計(jì)算相關(guān)零部件歷年平均更換時(shí)間和頻率，提前準(zhǔn)備零部件，一旦出現(xiàn)零部件故障，需在48h內(nèi)完成更換工作。（3）平均修復(fù)時(shí)間。通過(guò)運(yùn)行周期內(nèi)設(shè)備總停機(jī)時(shí)間以及風(fēng)電機(jī)組數(shù)量得出平均維護(hù)時(shí)間。 （4）度電運(yùn)行維護(hù)費(fèi)降低率。通過(guò)周期內(nèi)運(yùn)行維護(hù)成本降低額度以及周期發(fā)電量得出度電運(yùn)行維護(hù)費(fèi)降低率。（5）可利用數(shù)量增長(zhǎng)率。結(jié)合風(fēng)機(jī)在線運(yùn)行情況，通常可利用率指標(biāo)達(dá)95%以上即合格，采用預(yù)防性維護(hù)工程可以將其可利用率提升到90%［5］。

3.2.2 設(shè)備可靠性評(píng)價(jià)

（1）發(fā)電量評(píng)價(jià)。可以憑借期望上網(wǎng)用電量與實(shí)際上網(wǎng)用電量之間的差異進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)合當(dāng)年監(jiān)測(cè)的風(fēng)能數(shù)據(jù)、數(shù)字地圖、風(fēng)機(jī)功率曲線、風(fēng)機(jī)布置方案等得出每年風(fēng)電場(chǎng)上網(wǎng)電量。考慮設(shè)備運(yùn)行的綜合折減系數(shù)，估算風(fēng)電場(chǎng)上網(wǎng)電量。

（2）上網(wǎng)電量。該數(shù)據(jù)指標(biāo)是指在某個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)為電網(wǎng)傳送的電能。

（3）損失發(fā)電量降低率。由于風(fēng)速會(huì)直接影響風(fēng)電設(shè)備停機(jī)時(shí)間，可以根據(jù)影響發(fā)電量大小得出發(fā)電量損失。同時(shí)，由于預(yù)防性維護(hù)工程項(xiàng)目績(jī)效評(píng)價(jià)需要有計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行輔助管理，應(yīng)重點(diǎn)考慮應(yīng)用網(wǎng)設(shè)備是否可以讓風(fēng)電設(shè)備可靠運(yùn)行，這也是績(jī)效評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。

3.2.3 資源配置利用評(píng)價(jià)

（1）備品備件庫(kù)存水平。預(yù)防性維護(hù)工程的應(yīng)用，讓風(fēng)電企業(yè)可以有計(jì)劃、有準(zhǔn)備開(kāi)展風(fēng)電設(shè)備運(yùn)維工作，極大地改善了過(guò)去風(fēng)電設(shè)備運(yùn)維時(shí)配件的盲目選擇情況，降低了風(fēng)電企業(yè)備件庫(kù)存壓力［6］。

（2）人員配置水平。通過(guò)風(fēng)電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、運(yùn)行分析系統(tǒng)判定風(fēng)電設(shè)備故障情況，有效減少了人力資源投入和運(yùn)維工作強(qiáng)度，可以有效降低重大故障發(fā)生率，避免發(fā)生大量檢修人員搶修的情況，實(shí)現(xiàn)了人員的優(yōu)化配置。

（3）資源優(yōu)化配置。預(yù)防性維護(hù)工程項(xiàng)目績(jī)效評(píng)價(jià)系統(tǒng)可以有效整合現(xiàn)有資源和原有資源，將其統(tǒng)一納入到數(shù)據(jù)庫(kù)中以供分析和查詢，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。

3.2.4 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

（1）凈現(xiàn)值。在預(yù)防性維護(hù)工程項(xiàng)目投入使用時(shí)，結(jié)合行業(yè)平均折現(xiàn)率及其相關(guān)折現(xiàn)率，得出不同年份凈現(xiàn)值。

（2）內(nèi)部收益率。內(nèi)部收益率是在預(yù)防性維護(hù)工程運(yùn)行中，計(jì)算凈現(xiàn)值為零時(shí)的折現(xiàn)率。內(nèi)部收益率是預(yù)防性維護(hù)工程績(jī)效評(píng)價(jià)中的相對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.3 績(jī)效評(píng)價(jià)方法選取

績(jī)效評(píng)價(jià)方法有很多，包括簡(jiǎn)單加權(quán)和法、層次分析法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊評(píng)價(jià)法。在評(píng)價(jià)方法選取中，模糊評(píng)價(jià)法可以同時(shí)用于主觀指標(biāo)評(píng)價(jià)和客觀指標(biāo)評(píng)價(jià)，由于其具有模糊性特點(diǎn)，因此數(shù)據(jù)選取范圍大、應(yīng)用性廣，特別是在評(píng)價(jià)主觀指標(biāo)時(shí)，可以確保評(píng)價(jià)指標(biāo)的科學(xué)性。考慮到風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護(hù)工程是一個(gè)多目標(biāo)的決策，采用模糊評(píng)價(jià)法可以對(duì)預(yù)防性維護(hù)工程多個(gè)數(shù)據(jù)維度展開(kāi)綜合模糊評(píng)價(jià)，從而得出相對(duì)科學(xué)客觀的結(jié)論。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)介紹風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護(hù)工程項(xiàng)目績(jī)效評(píng)價(jià)的指標(biāo)與方法，分析了預(yù)防性維護(hù)工程績(jī)效評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)理念，可以看到預(yù)防性維護(hù)工程在風(fēng)電設(shè)備運(yùn)維工作中的優(yōu)越性。未來(lái)，風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護(hù)工程還會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，為了更好地保障風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行，加強(qiáng)對(duì)預(yù)防性維護(hù)工程的績(jī)效評(píng)價(jià)有著重要意義。