東海海上風(fēng)電場的運行管理實踐與成果

王 毅，劉志鵬，王 靖，余小明，張 宇

（1.上海綠色環(huán)保能源有限公司，上海 200090；2.華銳風(fēng)電科技（集團(tuán)）股份有限公司，北京 100872；3.上海電力技術(shù)與管理學(xué)院，上海 200025）

上海東海大橋風(fēng)電場是我國第一個大型海上風(fēng)電項目，也是亞洲第一個海上風(fēng)電項目。項目于2010年6月8日完成全部34臺風(fēng)機(jī)的安裝調(diào)試工作，正式并入上海電網(wǎng)；8月31日，完成全部風(fēng)機(jī)的試運行考核，進(jìn)入商業(yè)運行。東海風(fēng)電場項目的安裝調(diào)試成功完成，填補(bǔ)了我國大型海上風(fēng)電場從設(shè)計、制造到安裝、調(diào)試的技術(shù)空白，風(fēng)電場的運行管理將為我國大型海上風(fēng)電場積累寶貴經(jīng)驗。與陸上風(fēng)電場相比，海上風(fēng)電場運行維護(hù)工作還必須考慮風(fēng)、浪、潮汐及海流等的作用和影響，作業(yè)難度更大，制約因素更多。為了確保東海海上風(fēng)電場的安全、高效運行，就必須完善運行管理制度，提高運行維護(hù)水平。本文將結(jié)合東海海上風(fēng)電場的運行實踐，對備品備件及時供給、運行數(shù)據(jù)分析和運行維護(hù)管理模式優(yōu)化等方面的創(chuàng)新工作進(jìn)行介紹。

1 項目概況

東海大橋風(fēng)電場布置在上海市東海大橋東側(cè)距岸線6～12km的上海海域，平均水深10m。風(fēng)電場共安裝34臺3MW海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（機(jī)組分布見圖1），總裝機(jī)容量為102MW。風(fēng)電場設(shè)計年發(fā)電利用小時2 624h，全年上網(wǎng)電量為2.67億kWh。與燃煤電廠相比，風(fēng)電場的運行每年可以減少燃煤折8.6萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，減少燃煤所產(chǎn)生的二氧化硫2 148t，氮氧化合物1 847t，減排二氧化碳23.74萬t。

風(fēng)電場采用35kV電壓等級的集電線路，8臺或9臺風(fēng)電機(jī)組組成一個聯(lián)合單元，通過海底電纜接入岸上110kV升壓變電站，再通過兩回110kV線路接入上海電網(wǎng)。

圖1 東海大橋風(fēng)電場位置及機(jī)組分布示意圖

2 運行管理制度的建設(shè)

為了確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運行，就必須搞好機(jī)組設(shè)備的維護(hù)工作，為此建立了設(shè)備運行維護(hù)管理制度，完善了各種運行維護(hù)技術(shù)手冊，還對運行維護(hù)團(tuán)隊進(jìn)行了專業(yè)知識培訓(xùn)。根據(jù)管理制度，風(fēng)電場的運行維護(hù)分為常規(guī)巡檢、日常故障消缺、定期維護(hù)三部分，要求在良好的定期維護(hù)基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)備消缺，制定周密的定期巡檢維護(hù)計劃，提前對機(jī)組可能存在的問題和故障做出判斷，消除風(fēng)機(jī)缺陷，降低故障隱患發(fā)生的概率。風(fēng)電場的運行維護(hù)實行小組工作制，對運行維護(hù)工作進(jìn)行了量化，運行維護(hù)實現(xiàn)模塊化管理。為了強(qiáng)化團(tuán)隊責(zé)任心，要求運行維護(hù)人員及時分類匯總各項經(jīng)驗并做到信息共享。

在運行過程中，要求運行人員做好運行數(shù)據(jù)的分析工作，積極摸索風(fēng)機(jī)隨季節(jié)變化的出力規(guī)律，并在這個基礎(chǔ)上進(jìn)一步制定合理的定期維護(hù)工作時間表。例如把定期檢修維護(hù)安排在小風(fēng)、無風(fēng)情況下進(jìn)行，可以實現(xiàn)設(shè)備綜合利用率最大化，減少資源的浪費。

3 運行狀況分析

日常運行中，對風(fēng)機(jī)主要子系統(tǒng)如變槳系統(tǒng)、齒輪箱系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行參數(shù)進(jìn)行重點監(jiān)控。圖2至圖5是2010年10月25日4：00到26日20：00幾個主要設(shè)備的運行記錄，在這期間機(jī)組輸出的有功功率保持在3MW。

可以看出，機(jī)組在長時間滿功率運行的狀態(tài)下，機(jī)組齒輪箱、軸承、發(fā)電機(jī)等關(guān)鍵部件運行平穩(wěn)、振動噪聲低、溫升正常；機(jī)組的實際功率曲線與設(shè)計功率曲線吻合度較好，機(jī)組的可利用率較高、發(fā)電量較高，機(jī)組運行可靠。

4 運行效果

功率曲線和可利用率是對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組性能考核的關(guān)鍵指標(biāo)。圖6是根據(jù)實際運行數(shù)據(jù)得到的34號機(jī)組的功率—風(fēng)速曲線，很有代表性。從風(fēng)電場目前設(shè)備運行情況來看，功率曲線滿足設(shè)計要求。

圖6 34號機(jī)組的功率曲線

進(jìn)入商業(yè)運行以來機(jī)組運行平穩(wěn)可靠，風(fēng)機(jī)月平均可利用率近95%，發(fā)電量達(dá)到設(shè)計要求；2010年12月14日風(fēng)電場曾創(chuàng)造了單日發(fā)電量達(dá)223萬kWh的紀(jì)錄。

5 有待解決的問題

海上風(fēng)電場不同于陸上風(fēng)電場，氣候條件、潮汐變化、船舶等多種因素的制約，使得運維人員難以到達(dá)風(fēng)機(jī)塔筒對風(fēng)機(jī)進(jìn)行消缺、檢修。特別是海上風(fēng)電場安全生產(chǎn)管理目前還只能借鑒火電模式，安全生產(chǎn)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)有待完善和進(jìn)一步系統(tǒng)化，同時還要制定符合海上風(fēng)電場的應(yīng)急預(yù)案。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分布于海上，場區(qū)內(nèi)的環(huán)境條件特殊，應(yīng)充分考慮海浪、臺風(fēng)、雨雪、高溫、嚴(yán)寒、雷電等惡劣氣象條件對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響，制定符合海上風(fēng)電場的巡檢制度，同時探索狀態(tài)檢修規(guī)程的編制，降低事故及一類障礙發(fā)生率。

海纜由于所處的環(huán)境條件，維護(hù)保養(yǎng)工作極為困難，一旦發(fā)現(xiàn)損壞，很難進(jìn)行維修。因此，加強(qiáng)對海纜的運行維護(hù)管理工作極為重要。

6 結(jié)語

東海大橋風(fēng)電場作為我國第一個大型海上風(fēng)電場，其安裝、調(diào)試、并網(wǎng)發(fā)電及成功運營，標(biāo)志著我國已具備海上風(fēng)電場開發(fā)設(shè)計、大型海上風(fēng)機(jī)裝備設(shè)計制造能力和海上風(fēng)電場運營管理能力。通過一年的實踐為我國海上風(fēng)電場的運行管理積累了許多有益的經(jīng)驗。

風(fēng)電場必須認(rèn)真做好運行維護(hù)管理，才能確保風(fēng)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運行，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可利用率及供電可靠性，保證風(fēng)電場輸出電能質(zhì)量符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在運行實踐中必須加強(qiáng)安全生產(chǎn)制度的建設(shè)，不斷推進(jìn)管理的標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化及現(xiàn)代化，帶動和強(qiáng)化安全生產(chǎn)工作，確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。因此要進(jìn)一步建立健全風(fēng)電場安全考核管理制度，嚴(yán)格監(jiān)督“兩票三制”的執(zhí)行情況，從根本上杜絕誤操作發(fā)生。輸變電設(shè)備的運行維護(hù)工作也是確保風(fēng)電場的安全穩(wěn)定運行的主要組成部分，必須緊緊圍繞技改、設(shè)備消缺、維護(hù)、預(yù)防性試驗、繼電保護(hù)和自動裝置定期檢驗等認(rèn)真開展工作，確保機(jī)組在大風(fēng)季節(jié)到來時處于良好的狀態(tài)。為了做好風(fēng)電場運行維護(hù)工作，還要加強(qiáng)電力可靠性管理，建立可靠性效益評價系統(tǒng)，提高電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運行水平和可靠性管理水平。為此必須推行備件聯(lián)合儲備，建立合理的基本定額，通過國產(chǎn)化、同類型替代，拓寬采購渠道，提高供應(yīng)及時性。同時加強(qiáng)與風(fēng)機(jī)制造廠商的溝通合作，加大缺陷治理力度，完善備品備件管理制度，全面提高風(fēng)機(jī)的可利用率。還要加強(qiáng)與氣象預(yù)報部門的聯(lián)系，根據(jù)氣象部門提供的海浪、臺風(fēng)、雨雪、高溫、嚴(yán)寒、雷電等氣象信息，及時采取預(yù)控措施，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全。

完善培訓(xùn)考核機(jī)制，實施“三級”培訓(xùn)，加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人員的基本知識學(xué)習(xí)，加強(qiáng)崗位操作人員的基本技能訓(xùn)練，有利于積極探索海上風(fēng)電場的運維模式，提高設(shè)備可利用率，創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為我國海上風(fēng)電開發(fā)作貢獻(xiàn)。