海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)問題策略探索

龍?jiān)矗ㄆ翁铮╋L(fēng)力發(fā)電有限責(zé)任公司 吳益航

我國海上風(fēng)能資源豐富，且主要分布常規(guī)能源相對匱乏的東南沿海地區(qū)，該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、電網(wǎng)架構(gòu)完善，完全滿足海上風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)和并網(wǎng)。根據(jù)中國"十二五"可再生能源規(guī)劃，2015年我國海上風(fēng)力電裝機(jī)500萬千瓦，規(guī)劃到2020年海上風(fēng)電裝機(jī)3000萬千瓦。在這個相對陌生的領(lǐng)域，有必要深入分析和探索適合我國海域?qū)嶋H管理和運(yùn)維的模式，提高海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備運(yùn)行和維修水平，降低事故突發(fā)率，提高海上風(fēng)電發(fā)電效率和效益。

1 海上風(fēng)電運(yùn)行和維護(hù)特點(diǎn)

1.1 相關(guān)維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)

海上風(fēng)電開發(fā)不同于陸地風(fēng)電，其對于技術(shù)的依賴性相對更高，標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)苛。雖然我國具有一定的海洋開發(fā)基礎(chǔ)，但在海上風(fēng)電的研究上，仍與世界發(fā)達(dá)國家存在技術(shù)差距，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)相對匱乏。尤其是遠(yuǎn)離陸地的條件下，海上氣候條件、水文條件、海水侵蝕、機(jī)件運(yùn)輸、設(shè)備安裝、日常管理等各項(xiàng)問題接踵而來，對于海上風(fēng)電平臺的運(yùn)行和維護(hù)都提出了較高的要求。

同時，在海上風(fēng)電的運(yùn)行模式與陸地風(fēng)電存在著明顯的差異性，針對海洋環(huán)境如何高效運(yùn)行成為初期開發(fā)與后期運(yùn)維亟待解決的首要問題。

1.2 受環(huán)境因素干擾明顯

海上風(fēng)電開發(fā)有其特殊性，具有廣闊的開發(fā)利用空間，同時海上風(fēng)電機(jī)組又具有分布范圍廣、管理層面多、維護(hù)難度大等特點(diǎn)。相較于陸地而言，涉及海洋的管理實(shí)施難度較大，海洋水文、氣象環(huán)境更為復(fù)雜，季風(fēng)、臺風(fēng)等海洋氣候交替，海水對于風(fēng)電設(shè)備的侵蝕等，加之水上交通與人力限制，大大壓縮海上風(fēng)電日常維護(hù)與管理有效作業(yè)時間，遇特殊氣象條件（如大霧、臺風(fēng)）更會直接影響海上運(yùn)行與維護(hù)工作的開展。

1.3 運(yùn)行維護(hù)成本費(fèi)用高

海上風(fēng)電設(shè)備屬于高端制造設(shè)備，其部分核心部件開發(fā)與生產(chǎn)在我國仍具有局限性，海上風(fēng)電為獲取更高效益逐步加大機(jī)組容量、機(jī)身體型，當(dāng)然也加大后續(xù)日常維護(hù)難度和維護(hù)成本。在維護(hù)的過程中，需要運(yùn)用大量的運(yùn)輸船舶、起重船舶以及專用工程設(shè)備，維護(hù)價格居高不下。海洋天氣、環(huán)境變化莫測，很多時候甚至出現(xiàn)無功而返的情況。

海上風(fēng)電設(shè)備維護(hù)效率較低，外加各種不確定因素的影響，導(dǎo)致設(shè)備故障率上升。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，海上風(fēng)電平臺運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，相較于陸地風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高2～4倍。

2 海上風(fēng)電運(yùn)行和維護(hù)現(xiàn)狀

2.1 技術(shù)管理經(jīng)驗(yàn)缺乏

我國在高端制造業(yè)方面，在近年來的開發(fā)研究中取得了令人矚目的成果，但設(shè)備的研發(fā)-投放-改進(jìn)是一個閉環(huán)過程，海上風(fēng)電的后期應(yīng)用與改進(jìn)環(huán)節(jié)，由于立足我國海洋環(huán)境的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)較為缺乏，暫不足以支撐改進(jìn)實(shí)現(xiàn)很好的閉環(huán)。

風(fēng)電行業(yè)雖在我國已歷時二十余載，但主要集中于陸地風(fēng)電，離岸風(fēng)電受發(fā)展時間限制，暫缺乏針對性的應(yīng)用技術(shù)與管理系統(tǒng)，完全依賴傳統(tǒng)管理無法滿足現(xiàn)有需求。在當(dāng)前的環(huán)境中，我國海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)管理還處于初級階段，對于運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)均有所欠缺，急需引進(jìn)或創(chuàng)新更為切實(shí)有效的海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)技術(shù)。

2.2 重開發(fā)輕維護(hù)

一直以來，我國就將新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展作為重要的建設(shè)基礎(chǔ)，把“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”作為發(fā)展的理念指引，投入大量資金，以產(chǎn)品開發(fā)作為重中之重，迅速占領(lǐng)國內(nèi)外市場，提升國際競爭力。

反觀產(chǎn)品后續(xù)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸則略顯滯后，比如海上風(fēng)電領(lǐng)域，在產(chǎn)品質(zhì)量與開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新上，都屬于國際領(lǐng)先產(chǎn)水平，而后期海上風(fēng)電管理、運(yùn)維技術(shù)卻無法及時與前期的先進(jìn)性保持一致，為此反而增加了后期的管理、維護(hù)風(fēng)險與成本。

2.3 過度依賴和受制于市場

海上風(fēng)電開發(fā)平臺，技術(shù)含量高，核心構(gòu)造復(fù)雜，但得益于各方有效分工合作，使我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迅速規(guī)?；l(fā)展，改善我國能源問題。但從長遠(yuǎn)來看，海上風(fēng)電行業(yè)受技術(shù)渠道制約性仍然存在，如運(yùn)行與維護(hù)過程，所涉及的領(lǐng)域繁多，核心技術(shù)自主化能力不足，大量的設(shè)備仍需依賴于供應(yīng)商的技術(shù)，造成海上風(fēng)電建設(shè)中不確定因素增加，投資風(fēng)險增大。因此有必要形成有機(jī)、全面協(xié)調(diào)機(jī)制，促進(jìn)自身運(yùn)行維護(hù)能力提升。

2.4 運(yùn)行與維護(hù)未有效統(tǒng)一

現(xiàn)階段我國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展符合我國基本國情和政策促進(jìn)，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)建設(shè)受到廣泛的關(guān)注和重視，海上風(fēng)電已成為新能源行業(yè)新寵，在資金投入上不惜一擲千金，部分海域開發(fā)成本甚至突破2萬元/kW。

前期海上風(fēng)電建設(shè)步伐加快，高端裝備投入動輒數(shù)十億元，但其對于后期運(yùn)行和維護(hù)的投入?yún)s屈指可數(shù)，運(yùn)行、維護(hù)仍處于傳統(tǒng)陸上風(fēng)電水平，運(yùn)維停留于日常維護(hù)或事后檢修，缺乏科學(xué)性的統(tǒng)籌，未針對海上風(fēng)電的特殊性，有效統(tǒng)一運(yùn)行與維護(hù)，探索運(yùn)、維新技能，創(chuàng)新管理模式，提高運(yùn)維效率，降低設(shè)備故障水平。

3 海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)策略探索

3.1 實(shí)行運(yùn)行維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化管理

3.1.1 安全管理實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)

海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)，涉及面廣、內(nèi)容雜、風(fēng)險大，在進(jìn)行作業(yè)實(shí)施的過程中，安全管理工作內(nèi)容顯得尤為重要。海上風(fēng)電作業(yè)環(huán)境相對惡劣，其不確定或危險系數(shù)明顯高于陸上風(fēng)電。因此，在海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)作業(yè)中，要充分考慮安全作業(yè)因素，確保作業(yè)安全。對于所涉及的所有作業(yè)專業(yè)，要切實(shí)抓好安全管理，使用具有相關(guān)海上作業(yè)資質(zhì)的工程船舶人員進(jìn)行施工作業(yè)，同時還應(yīng)做好應(yīng)急物資儲備，具備工程設(shè)備操作、應(yīng)急搶險等多方面能力。

在海上作業(yè)開工前，應(yīng)開展安全教育培訓(xùn)、應(yīng)急預(yù)案演練、安全設(shè)備使用及作業(yè)流程規(guī)范等，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際制定安全操作規(guī)程，全方位多角度進(jìn)行安全隱患排查，形成安全監(jiān)督管理機(jī)制，確保作業(yè)過程中設(shè)備、人員安全。

3.1.2 運(yùn)維船舶管理標(biāo)準(zhǔn)

海上風(fēng)電作業(yè)需要大量依賴于船舶、設(shè)備機(jī)件，不僅包括前期建設(shè)吊裝階段，也包括后續(xù)的日常運(yùn)行與維護(hù)。海上風(fēng)電運(yùn)維主要依靠船舶及其附屬機(jī)件，這也是目前國內(nèi)海上運(yùn)維與管理的主要承載工具，在實(shí)施過程中海上風(fēng)電機(jī)組分布范圍廣，作業(yè)面大，也對船舶及其附屬機(jī)件管理的水平提出更高要求，既要保證在有效作業(yè)時間內(nèi)安全返還，也要保證運(yùn)維質(zhì)量可靠，不留下檢修隱患。

由此，也就要求在作業(yè)前，除了履行相關(guān)作業(yè)簽發(fā)、許可和安全交底手續(xù)外，應(yīng)形成有效的運(yùn)輸管理方案與執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，按照運(yùn)維需要對船舶進(jìn)行統(tǒng)一管理與調(diào)度，做好風(fēng)險防范與應(yīng)急處置預(yù)案，同時加強(qiáng)人員與船舶臺賬管理，全面記錄船舶、人員、設(shè)備的使用情況，做到用有標(biāo)準(zhǔn)、查有依托、防有措施，確保在海上風(fēng)電維護(hù)工作高標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)。

3.1.3 作業(yè)流程管控標(biāo)準(zhǔn)

海上風(fēng)電運(yùn)維作業(yè)與陸地作業(yè)具有明顯差異，陸地風(fēng)電設(shè)備運(yùn)維基本能夠充分利用設(shè)備、人員快速開展工作，而海上風(fēng)電則并非如此，其作業(yè)難度起點(diǎn)高，設(shè)備與人員投入有限，由于海洋環(huán)境氣候因素，作業(yè)的時間無法有效保證，極有可能出現(xiàn)作業(yè)中斷情況，無功而返。

因此，進(jìn)行海上風(fēng)電運(yùn)行及維護(hù)，應(yīng)根據(jù)作業(yè)實(shí)際，制定合理化、科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化的維護(hù)作業(yè)流程，嚴(yán)格實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)管理，按照所需物料、運(yùn)輸調(diào)度、人員分工、運(yùn)維步驟等方面的特點(diǎn)，形成有條不紊的維護(hù)實(shí)施方案，保障突發(fā)情況下有序收尾，切實(shí)提高海上風(fēng)電作業(yè)流程管控機(jī)制，實(shí)現(xiàn)維護(hù)流程標(biāo)準(zhǔn)化。

3.2 確保運(yùn)行維護(hù)后勤保障到位

3.2.1 物料儲備充足

考慮海上風(fēng)電運(yùn)維的特殊性，在海況、環(huán)境受制的條件下，確保在有效的作業(yè)時間完成既定運(yùn)維任務(wù)，充足物料儲備保障必不可少。

海上風(fēng)電的運(yùn)維物料儲備需進(jìn)行科學(xué)全面的籌劃，根據(jù)裝機(jī)容量、機(jī)組數(shù)量與維護(hù)周期，利用大數(shù)據(jù)管理與分析，提供可靠的量化參考，同時根據(jù)日常的維護(hù)情況統(tǒng)計(jì)，將外界因素影響降到最低，從而制定出行之有效的物料備件管理儲備方案，核對物料備件儲備定額，設(shè)定物料備件偏少警戒線，確保在進(jìn)行運(yùn)行與維護(hù)過程中，物料備件充足卻不會過量儲備，增強(qiáng)風(fēng)電平臺零部件的合理管控，確保資金的有效利用，減少因過量儲備所造成的不必要損失。

3.2.2 運(yùn)行維護(hù)調(diào)度精準(zhǔn)

海上風(fēng)電的運(yùn)行與維護(hù)工作除執(zhí)行陸上風(fēng)電維護(hù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)考慮海況、水文、交通、氣候等因素，這些都對運(yùn)行維護(hù)調(diào)度的精準(zhǔn)性提出挑戰(zhàn)。如遭遇特殊情況，則需通過合理調(diào)度，進(jìn)行有效的處理與維護(hù)，努力減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

為此，必須建立行之有效的調(diào)度管理辦法，及時掌握相應(yīng)海上風(fēng)電的氣象、水文資料，研究其相關(guān)的規(guī)律，并建立數(shù)據(jù)分析監(jiān)測，對每個運(yùn)維項(xiàng)目的作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行事先預(yù)習(xí)，確保合理的調(diào)度，以降低成本消耗與時間浪費(fèi)，同時也能夠最大程度確保設(shè)備與人身安全。

3.3 加大運(yùn)行維護(hù)智能化水平

3.3.1 綜合信息的智能化

隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及與應(yīng)用，我國在各領(lǐng)域的智能化水平都在顯著提升，其中也包括海上風(fēng)電的應(yīng)用。就目前實(shí)際情況而言，我國的海上風(fēng)電建設(shè)開發(fā)時間不長，各方面經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)不夠充分，對于智能化管理的水平仍處于發(fā)展階段，但卻具有極大的提升和發(fā)展空間。

要實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電綜合信息的智能化管理，還需要進(jìn)行各要素的統(tǒng)籌，如風(fēng)電設(shè)備檔案的建立、人員信息管理、設(shè)備維護(hù)登記信息、氣象監(jiān)測信息等全要素，通過各子系統(tǒng)的規(guī)范與智能構(gòu)建，以促進(jìn)海上風(fēng)電的綜合信息智能化管理水平的提升。

同時，還需要根據(jù)船舶、備件、人員、設(shè)備等資源的有效分配，通過大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)綜合性的統(tǒng)籌，以確保運(yùn)行維護(hù)工作高效開展。

3.3.2 監(jiān)控與運(yùn)行的智能化

海上風(fēng)電處于快速發(fā)展階段，各方對于運(yùn)行與維護(hù)的技術(shù)探索研究仍在加速進(jìn)行，就目前的管理現(xiàn)狀來看，對于海上風(fēng)電的運(yùn)行與維護(hù)監(jiān)控依然沿用傳統(tǒng)陸上風(fēng)機(jī)的方法手段，針對海上風(fēng)電的特性仍缺乏行之有效的監(jiān)控措施。

基于此，建立有效的監(jiān)控與運(yùn)行智能化平臺十分迫切，雖然我國在海上風(fēng)電的運(yùn)行與維護(hù)領(lǐng)域缺乏先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)借鑒，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)積累，但在長期的探索過程中也形成了相關(guān)的技術(shù)開發(fā)能力，結(jié)合綜合信息智能平臺的應(yīng)用，加強(qiáng)對于設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控則事半功倍。

利用監(jiān)控與運(yùn)行管理的智能化，能夠讓海上風(fēng)電平臺的運(yùn)行數(shù)據(jù)與控制端形成聯(lián)通對接體系，讓管理者能夠全面掌握平臺的運(yùn)行狀態(tài)，對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)警與防范，并利用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，為后續(xù)的智能化平臺研究提供參考。

3.3.3 故障診斷與監(jiān)測智能化

海上風(fēng)電相比陸上風(fēng)電投資更大，后期如何運(yùn)行與維護(hù)好這些動輒上億的設(shè)備設(shè)施成為重點(diǎn)考慮的問題。按照傳統(tǒng)運(yùn)維模式，主要靠人員經(jīng)驗(yàn)判斷，有時不夠科學(xué)、經(jīng)濟(jì)，甚至可能出現(xiàn)誤判、氣候、交通等方面問題，維護(hù)成本高昂且效率不高。對此，急需利用有效的故障輔助系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)避。

海上風(fēng)電機(jī)組從海纜、基礎(chǔ)、塔筒到機(jī)艙，其各個部件緊密相連，一旦重要部件出現(xiàn)故障，將影響整機(jī)甚至臨近饋線機(jī)組的可靠運(yùn)行。如開展海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測，有利于精確掌握其服役狀態(tài)，掌握其全壽命期的應(yīng)力、應(yīng)變、振動、傾斜、腐蝕、波浪力等的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并及時進(jìn)行預(yù)警，避免因海上風(fēng)電基礎(chǔ)失效造成較大經(jīng)濟(jì)損失。

如通過海纜智能監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測海纜的擾動、溫度、載流量、埋深等運(yùn)行參數(shù)，并基于AIS（AIS系統(tǒng)能實(shí)時跟蹤、采集船舶的AIS信號），配合全球定位系統(tǒng)（GPS），實(shí)時掌握海纜附近海面的船舶資訊，對可能發(fā)現(xiàn)錨害進(jìn)行跟蹤與預(yù)警。

如通過智能化的故障診斷與監(jiān)測系統(tǒng)，則能夠?qū)崟r顯示風(fēng)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并對故障進(jìn)行細(xì)致的描述，讓管理者能夠快速進(jìn)行針對性的維護(hù)決策，提升緊急搶修、日常維護(hù)的效率，減少大量的運(yùn)行費(fèi)用與維護(hù)難度，從而實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電的智能化管理。