風(fēng)電場運維管理的三個轉(zhuǎn)變

文 | 王宏智 李松

風(fēng)電場運維管理的三個轉(zhuǎn)變

文 | 王宏智 李松

攝影：付長超

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

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

風(fēng)電場的運維管理

在風(fēng)電場建成投產(chǎn)之后，包括風(fēng)電機組、控制系統(tǒng)及并網(wǎng)設(shè)施等在內(nèi)的整個風(fēng)電場均處于運行狀態(tài)。作為風(fēng)電場的運營方，需要對整個風(fēng)電場運營的環(huán)境、設(shè)備設(shè)施及軟件系統(tǒng)進行維護和管理，特別是對風(fēng)電機組的維護。風(fēng)電機組維護的好壞直接影響到發(fā)電量的多少和經(jīng)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(fēng)電場運維管理的目的在于不斷地提高和確保設(shè)備的可利用率，在整個風(fēng)電場的生命周期內(nèi)，使設(shè)備始終保持安全穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而提高風(fēng)電場的發(fā)電量和發(fā)電效率。

風(fēng)電場運維管理主要包括以下幾個方面：

（1） 風(fēng)電場設(shè)備的運維管理：制定風(fēng)電機組的運維計劃、定期運維、突發(fā)性故障的預(yù)防和處理等。

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

（3） 信息化平臺的建設(shè)：數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析、設(shè)備故障分析系統(tǒng)等。

（4） 人力資源的管理：技能培訓(xùn)、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(fēng)電場以及風(fēng)電機組之間的差異顯著，比如運營環(huán)境、風(fēng)電場規(guī)模以及機組的可靠性等，加之運維管理方面的經(jīng)驗也不足，運維管理呈現(xiàn)出各種各樣的問題。根據(jù)筆者對國內(nèi)大量的風(fēng)電運營商和風(fēng)電場訪問和觀察，主要問題可以歸結(jié)為以下三個方面：

（一）被動型運維方式

被動型運維方式，即當(dāng)問題發(fā)生以后才采取解決措施，具體表現(xiàn)為預(yù)防性維護不到位、運維計劃不完整以及計劃執(zhí)行不嚴格。目前普遍的做法是：結(jié)合主機廠家的建議和自身的經(jīng)驗，風(fēng)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?qū)崿F(xiàn)。以風(fēng)電機組主齒輪箱為例，根據(jù)主機廠家的建議，現(xiàn)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(nèi)部關(guān)于齒面、軸承磨損狀況的監(jiān)測同樣重要。特別是隨著運行年限的增長，對于箱體內(nèi)部齒輪和軸承的直接監(jiān)測十分必要。實際操作過程中，由于短期成本的壓力、技術(shù)手段的限制或者經(jīng)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(yù)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(nèi)部狀態(tài)，做到問題早期預(yù)防、早期發(fā)現(xiàn)。否則，當(dāng)問題發(fā)生時，往往已經(jīng)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(xiàn)在大多數(shù)風(fēng)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(fēng)電場面臨的運營環(huán)境差異顯著。在云貴高原，受高海拔的影響，晝夜溫差大，風(fēng)電機組葉片容易出現(xiàn)結(jié)冰和霜凍的現(xiàn)象。葉片的結(jié)冰會影響機組的發(fā)電效率，同時隨著機組的運轉(zhuǎn)，被甩出的冰塊會造成安全隱患。在葉輪運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，人工的巡檢難以發(fā)現(xiàn)初期結(jié)冰以及結(jié)冰的程度。在一些區(qū)域，受惡劣天氣的影響，運維人員甚至難以靠近機組?，F(xiàn)在全國所面臨的霧霾天氣，也給現(xiàn)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(fēng)，更會給運維人員的定期檢修帶來挑戰(zhàn)。在春季和夏季，溫度變化快，空氣對流顯著，經(jīng)常出現(xiàn)雷雨天氣，風(fēng)電機組遭到雷擊的現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)在對人員、備品備件、數(shù)據(jù)和信息等采取了傳統(tǒng)的粗放型計劃管理方式。目前國內(nèi)比較突出的運維管理問題就是當(dāng)風(fēng)電機組運行中出現(xiàn)問題后，備品備件短缺、專業(yè)知識和經(jīng)驗不足以及供應(yīng)商關(guān)系的不穩(wěn)定等因素造成停機時間過長。究其本質(zhì)，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(fēng)電場地理條件以及前期爆發(fā)式增長的約束，具有豐富經(jīng)驗的運維技術(shù)人員普遍欠缺，現(xiàn)場技術(shù)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(xué)有效的管理手段。除少數(shù)大的開發(fā)商正在進行的集中式備品備件管理外，絕大多數(shù)風(fēng)電場仍處于自顧自的狀態(tài)。對風(fēng)電機組供應(yīng)商的管理，比如葉片、齒輪箱、發(fā)電機等的供應(yīng)商管理方式簡單，對供應(yīng)商資源的利用也不充分。同時，由于缺少對風(fēng)電機組狀態(tài)全方位、持續(xù)的監(jiān)測和掌握，包括對歷年機組運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、故障診斷報告的梳理，運維管理者缺乏一套科學(xué)高效的系統(tǒng)性管理方式。

運維管理的三個轉(zhuǎn)變

風(fēng)電場的運維管理是一項綜合的系統(tǒng)性工作。被動、間斷和粗放式的管理方式將會極大地影響風(fēng)電場的運營效率。隨著裝機規(guī)模的不斷擴大和風(fēng)電機組運行年限的不斷增加，風(fēng)電場運維管理方式亟待變革。除了依賴于風(fēng)電技術(shù)的不斷進步和機組智能化，國內(nèi)風(fēng)電場運維管理水平的提高，關(guān)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(fēng)電場運維管理的轉(zhuǎn)變。

（一）從被動型運維方式向主動型運維方式的轉(zhuǎn)變

主動型運維方式更加強調(diào)運維計劃的預(yù)防性和前瞻性。風(fēng)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(yù)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(fā)生的可能性，無論是質(zhì)保期內(nèi)還是質(zhì)保期外，都是十分必要的。為了確保和提高風(fēng)電設(shè)備的可利用率，風(fēng)電場運維管理者要主動去了解風(fēng)能資源的基本情況，逐步培養(yǎng)風(fēng)能資源預(yù)報的能力，建立有效的預(yù)報系統(tǒng)。對于風(fēng)電機組的維于以往發(fā)生的故障，要及時進行分析和總結(jié)，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(tǒng)性的技術(shù)培訓(xùn)，運用知識管理手段提高運維人員的整體運維技術(shù)水平。

表1 運維管理方式的比較

小結(jié)

護而言，特別是葉片、主軸、主齒輪箱、發(fā)電機等大部件，應(yīng)制定和實施主動性的預(yù)防性維護措施。運維管理者還應(yīng)主動建立和維護自己的風(fēng)電機組部件供應(yīng)鏈系統(tǒng)，有效利用供應(yīng)鏈資源，建立運維技術(shù)專家?guī)?。另外，要主動關(guān)注運維技術(shù)的最新發(fā)展和變化，及時更新運維技術(shù)和管理方式，提高運維效率。

（二）從間斷型運維方式向持續(xù)型運維方式的轉(zhuǎn)變

持續(xù)性運維方式是未來發(fā)展的主流，全方位的風(fēng)電機組在線監(jiān)測系統(tǒng)將會給風(fēng)電場的運維工作帶來革命性的變化。全方位的機組智能監(jiān)測系統(tǒng)能夠監(jiān)測整個機組的傳動鏈，從轉(zhuǎn)子葉片開始，包括轉(zhuǎn)子主軸軸承、主齒輪箱、聯(lián)軸器、發(fā)電機以及塔筒等。通過傳感器進行數(shù)據(jù)的測量和收集，通過數(shù)據(jù)的處理和交換及時和風(fēng)電機組主控進行聯(lián)系，根據(jù)機組傳動鏈的不同狀態(tài)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(jié)果和維護建議。持續(xù)型的運維方式可以通過對風(fēng)電機組進行全方位全天候的不間斷監(jiān)測，降低機組問題擴大的風(fēng)險，并降低維修成本。特別是對海上風(fēng)電機組來說，機組的運行狀態(tài)故障診斷和監(jiān)控系統(tǒng)要求能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制，持續(xù)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(zhuǎn)變

隨著運營經(jīng)驗的不斷積累，風(fēng)電場的運維管理要不斷地向精益化生產(chǎn)方向轉(zhuǎn)變。精益化管理的核心在于通過對運維現(xiàn)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(gòu)建一個完整有效的風(fēng)電場運維信息管理平臺，對于風(fēng)電場歷年的運行數(shù)據(jù)要進行統(tǒng)計和分析，不斷地修正和改進風(fēng)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(xù)和精益化的管理方式具有顯著的特點和優(yōu)點，見表1。

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

（作者單位：上海博世力士樂液壓及自動化有限公司）