海上風(fēng)電場運(yùn)行維護(hù)策略優(yōu)化

王衍飛 明軍

【摘 要】海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速，海上風(fēng)電場的運(yùn)行維護(hù)要求也隨之不斷提高，但是目前海上風(fēng)電場的運(yùn)行維護(hù)依舊存在些許問題，有待改善。因此，本文通過對海上風(fēng)電場運(yùn)行維護(hù)存在的問題的具體分析，提出了一些優(yōu)化策略。

【關(guān)鍵詞】海上風(fēng)電場；運(yùn)行維護(hù)；優(yōu)化策略

一、海上風(fēng)電場運(yùn)行維護(hù)的特點(diǎn)

（一）海上風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)要求更高

受海洋的影響，海上風(fēng)電機(jī)組對技術(shù)的要求逐漸提高，因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)充分考慮海上侵蝕、船舶運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)因素。海上風(fēng)電機(jī)組的安裝地點(diǎn)相對空曠，很容易受到天氣因素的影響，所以需要采取更加先進(jìn)的技術(shù)手段，以此保障風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

（二）海上風(fēng)電場維護(hù)受環(huán)境影響的程度更大

海上風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)組設(shè)備數(shù)量較多，分布的區(qū)域也比較廣泛，具有點(diǎn)多、面廣等特點(diǎn)，這就直接導(dǎo)致了風(fēng)電機(jī)組的有效維護(hù)和管理會(huì)遇到阻礙。海上風(fēng)電場還受海洋氣候的影響，會(huì)在很大程度上縮短海上風(fēng)電機(jī)組的維護(hù)作業(yè)時(shí)間，還會(huì)對風(fēng)電機(jī)組的有效維護(hù)造成影響。

（三）海上風(fēng)電場運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用更高

伴隨著海上風(fēng)電機(jī)組功率容量趨向大型化發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組的體積也隨之增大，這就給直接加大了風(fēng)電機(jī)組維護(hù)的難度。海上的自然條件十分惡劣，從而使得風(fēng)電機(jī)組的故障率相對較高，但是海上作業(yè)必須依賴船舶，經(jīng)常會(huì)需要一些專門的海上工程起重船舶等大型設(shè)施設(shè)備，不僅工程量大，費(fèi)用也相當(dāng)高，再加上天氣條件的影響，導(dǎo)致無法及時(shí)開展工作，以至于帶來很大的經(jīng)濟(jì)和人力損失。

二、海上風(fēng)電場運(yùn)行維護(hù)的現(xiàn)狀分析

（一）缺乏先進(jìn)的管理方法和信息技術(shù)手段

使用風(fēng)電發(fā)力是一個(gè)非常典型的現(xiàn)象，現(xiàn)代管理模式和信息技術(shù)環(huán)境下的裝備產(chǎn)業(yè)，尤其是先進(jìn)制造裝備業(yè)，都已經(jīng)具備了與企業(yè)資源管理相似的運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)，但是目前風(fēng)電產(chǎn)業(yè)卻依舊沒有投入運(yùn)行。

（二）風(fēng)電場運(yùn)行和維護(hù)存在脫節(jié)問題

在風(fēng)電機(jī)組供應(yīng)商設(shè)置的技術(shù)掩護(hù)下，風(fēng)電業(yè)主幾乎不會(huì)單獨(dú)對風(fēng)電場進(jìn)行管理。并且，風(fēng)電機(jī)組的供應(yīng)商所提供的維護(hù)系統(tǒng)與運(yùn)行系統(tǒng)之間也是相互獨(dú)立的，只能夠滿足銷售合同的技術(shù)要求，卻十分不利于風(fēng)電業(yè)主開展深層次的信息分析或利用。

（三）設(shè)備供應(yīng)商在產(chǎn)業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位

風(fēng)電開發(fā)的過程中，業(yè)主太過依賴設(shè)備供應(yīng)商的技術(shù)支持，反而忽視了自身在技術(shù)上的創(chuàng)新，這就直接導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)鏈上的知識(shí)共享和業(yè)務(wù)協(xié)作出現(xiàn)嚴(yán)重的缺失現(xiàn)象。

（四）風(fēng)電場運(yùn)行和維護(hù)的成本重視問題

建設(shè)大型風(fēng)電場需要投資巨額資金，設(shè)備采購和建設(shè)成本非常高，不僅如此，風(fēng)電場的運(yùn)行維護(hù)成本也不斷地上升，占據(jù)了總成本的很大一部分。目前，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)內(nèi)部對運(yùn)行維護(hù)明顯不夠重視。

（五）存在重視風(fēng)電場建設(shè)而輕視運(yùn)行管理的現(xiàn)象

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展初始階段，為了能夠快速在市場上占據(jù)有利地位，風(fēng)電機(jī)組制造商和風(fēng)電運(yùn)營商都開始加強(qiáng)了對風(fēng)電主機(jī)生產(chǎn)和風(fēng)電工程建設(shè)的重視，但是在后期的運(yùn)行維護(hù)上還缺乏精細(xì)化管理。

三、海上風(fēng)電場運(yùn)行維護(hù)的優(yōu)化策略

（一）預(yù)防性維護(hù)策略

預(yù)防性維護(hù)是指在部件發(fā)生故障之間就對其進(jìn)行維護(hù)，以此保證風(fēng)電機(jī)組能夠正常運(yùn)行。預(yù)防性維護(hù)主要包括調(diào)整、潤滑、檢查、擦拭和定期拆修更換等活動(dòng)，還可以細(xì)化為時(shí)間維護(hù)和狀態(tài)維護(hù)，即計(jì)劃維護(hù)和視情維護(hù)策略。其中計(jì)劃維護(hù)主要是通過對設(shè)備的故障規(guī)律的認(rèn)識(shí)，不論設(shè)備處以何種狀態(tài)，都要按照既定的時(shí)間進(jìn)行維護(hù)，這一維護(hù)策略的優(yōu)化主要集中在維護(hù)周期上。而視情維護(hù)策略主要是在設(shè)備中安裝數(shù)據(jù)采集裝置，并根據(jù)具體的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行維護(hù)。計(jì)劃維護(hù)是以理論上的設(shè)備故障規(guī)律進(jìn)行維護(hù)的策略，但是在實(shí)際情況中自然會(huì)存在一些小偏差，尤其是海上風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行是在相對惡劣的環(huán)境下。因此必須與視情維護(hù)策略相結(jié)合，當(dāng)進(jìn)入海上運(yùn)行維護(hù)活動(dòng)時(shí)，可以統(tǒng)一維修具有故障相關(guān)性的部件，這樣一來，不但能夠分?jǐn)偣潭ňS護(hù)費(fèi)用，還能夠降低故障的發(fā)生頻率。

（二）機(jī)會(huì)維護(hù)策略

機(jī)會(huì)維護(hù)策略主要就是在某一部件發(fā)生故障時(shí)，其余部件同時(shí)也獲取了提前預(yù)防性維護(hù)的機(jī)會(huì)，通過對部件滿足維護(hù)條件的具體判斷，制定出相應(yīng)的維護(hù)策略。而且機(jī)會(huì)維護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)維護(hù)固定成本的分?jǐn)?，但是在具體的維護(hù)過程中，需要攜帶的設(shè)施設(shè)備相對較多，這就對船只的要求也越來越高，并在很大程度上提高了維護(hù)成本。

（三）事后維護(hù)策略

所謂事后維護(hù)策略就是設(shè)備發(fā)生故障之前，對其進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，直到設(shè)備發(fā)生故障之后，再進(jìn)行具體的海上維護(hù)。但是故障發(fā)生具有很大的隨機(jī)性，所以不具備充足的時(shí)間進(jìn)行提前準(zhǔn)備，所以事后維護(hù)策略只適用于重要程度低和維護(hù)成本低的設(shè)施設(shè)備。而且維護(hù)策略的執(zhí)行，還會(huì)受氣候和船只等因素的影響。海上風(fēng)電的氣候條件相當(dāng)特殊，因此可及性是海上風(fēng)電維護(hù)必須考慮的因素。

四、海上風(fēng)電場運(yùn)行維護(hù)的發(fā)展

（一）利用激光雷達(dá)等實(shí)現(xiàn)后維護(hù)

激光雷達(dá)是一種比較成熟的遙感技術(shù)，主要是用過發(fā)射脈沖光束，對氣象、海浪、潮汐和風(fēng)向等風(fēng)電產(chǎn)業(yè)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，能夠在海上風(fēng)電場的風(fēng)能資源的評(píng)估和運(yùn)行維護(hù)上應(yīng)用，尤其是在功率曲線驗(yàn)證和尾流監(jiān)測上，可以對風(fēng)機(jī)功率表現(xiàn)實(shí)現(xiàn)快速評(píng)估和診斷，以此降低運(yùn)行維護(hù)成本。

（二）建立風(fēng)電場遠(yuǎn)程運(yùn)營新模式

目前，我國的海上風(fēng)電場一直在進(jìn)行大規(guī)模的規(guī)劃和建設(shè)，隨之帶來的問題主要有缺乏高能力和高素質(zhì)的運(yùn)行維護(hù)人才。如果能夠建立健全的風(fēng)電場遠(yuǎn)程運(yùn)行新模式，利用收集到的振動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行數(shù)據(jù)，對風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的異常分析和劣化監(jiān)視報(bào)警功能，或者具備專業(yè)的技術(shù)人員解決現(xiàn)場故障，并制定出各種預(yù)防性的運(yùn)行維護(hù)策略，能夠在很大程度上降低海上風(fēng)電場的運(yùn)行維護(hù)資金和人力物力投入。

（三）建立海上風(fēng)電場成本模型和運(yùn)行維護(hù)優(yōu)化策略

未來海上風(fēng)電場的離岸距離和海水深度的增加，安裝和運(yùn)行維護(hù)成本都會(huì)隨之出現(xiàn)上升。如果能夠在風(fēng)力機(jī)的尺寸和可靠性的支持下，選擇科學(xué)合理的抵達(dá)風(fēng)電場和維護(hù)風(fēng)電場的方式方法，通過離岸距離、水深以及風(fēng)電場的規(guī)模等因素，建立新型的海上風(fēng)電場成本模型，以此指導(dǎo)海上風(fēng)電場的運(yùn)行維護(hù)。同時(shí)，還能夠預(yù)計(jì)海上風(fēng)電場的可利用率，優(yōu)化運(yùn)行維護(hù)策略。根據(jù)我國海上風(fēng)電場建立合適的成本模型，選擇合理地運(yùn)行維護(hù)優(yōu)化策略，勢必會(huì)在一定程度上降低海上風(fēng)電場的運(yùn)行維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電場的快速發(fā)展。

五、結(jié)語

綜上所述，海上風(fēng)電場其自身的天氣和水文特性，促使海上風(fēng)機(jī)機(jī)組的故障率居高不下，成本較高等現(xiàn)象屢見不鮮。為此，我國必須切實(shí)結(jié)合海上風(fēng)電場的實(shí)際情況，優(yōu)化運(yùn)行維護(hù)模式，提高運(yùn)行維護(hù)管理水平，為實(shí)現(xiàn)更好地利用海上風(fēng)能資源奠定良好的基礎(chǔ)。相信在不斷地完善和創(chuàng)新下，我國的海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)一定會(huì)實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展的。

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