質(zhì)量為本，打造可靠環(huán)保風(fēng)電工程

文 | 陳長春

2017年，隨著各級政府環(huán)評、審批工作的收緊，再加上市場緊縮，風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展再次放緩。具體來講， 2017年1月－9月，全國累計新增吊裝容量僅為17.6GW，同比下滑23%；新增并網(wǎng)容量9.7GW，同比下滑12%；國內(nèi)招標(biāo)總量約16GW，同比下滑15%左右；全國風(fēng)電完成投資397億元，同比下降14.1%。

裝機(jī)量在下降，但風(fēng)電發(fā)電量、平均利用小時數(shù)等卻在提升，2017年1月－9月，全國風(fēng)電發(fā)電量累計2128億千瓦時，同比增長26%；全國風(fēng)電場平均利用小時數(shù)1386h，同比增長135h，這一方面體現(xiàn)了棄風(fēng)限電的情況在好轉(zhuǎn)（同比下降6.7%），另一方面也說明風(fēng)電機(jī)組本身發(fā)電性能在提升。

不過，即使風(fēng)電機(jī)組本身發(fā)電性能在提升，國內(nèi)對于風(fēng)電的其他負(fù)面評價還依舊存在，如噪聲、視覺污染，占用大片土地，不穩(wěn)定、不可控，成本高，影響鳥類等。針對這些負(fù)面評價，作為風(fēng)電整機(jī)裝備企業(yè)，中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司風(fēng)電事業(yè)部（下稱“中車株洲所風(fēng)電”）除了基于產(chǎn)品功能不斷提升產(chǎn)品發(fā)電能力、產(chǎn)品可靠性外，還從環(huán)境、居民等各相關(guān)方的角度去重新定義質(zhì)量，并與風(fēng)電場建設(shè)單位、風(fēng)電場運(yùn)營單位一起提升整體風(fēng)電工程質(zhì)量，打造可靠環(huán)保風(fēng)電工程。

可靠環(huán)保風(fēng)電工程的定義及特征

可靠環(huán)保風(fēng)電工程是從兩個維度定義的：一是從設(shè)備及工程的維度，要做到可靠，也就是在設(shè)備及工程20年的設(shè)計壽命內(nèi)，通過規(guī)范有效的運(yùn)行維護(hù)，設(shè)備及工程可以按照既定設(shè)計參數(shù)指標(biāo)等運(yùn)行，達(dá)成設(shè)備及工程的各項(xiàng)運(yùn)行目標(biāo)。二是從環(huán)境和社會的維度，要做到環(huán)保，確保不造成水土流失、不產(chǎn)生噪聲污染、不影響居民及動物等、不對環(huán)境（土壤、空氣等）產(chǎn)生有害物質(zhì)及廢棄物質(zhì)污染、不給社會帶來過多的資源重復(fù)投入及浪費(fèi)。

也就是說，可靠性環(huán)保風(fēng)電工程的特征有如下兩點(diǎn)：

（1）設(shè)備及工程可靠，能在規(guī)定的時間內(nèi)（20年）、在規(guī)定的條件（對應(yīng)的風(fēng)電場自然環(huán)境及客戶運(yùn)行要求）下實(shí)現(xiàn)既定設(shè)計功能，達(dá)成風(fēng)電場運(yùn)行目標(biāo)。

（2）環(huán)境親和性強(qiáng)，不給環(huán)境帶來環(huán)保方面的負(fù)面影響，甚至還能美化環(huán)境，真正達(dá)到清潔能源的效果。

可靠環(huán)保風(fēng)電工程的實(shí)現(xiàn)路徑

為了打造可靠環(huán)保的風(fēng)電工程，中車株洲所風(fēng)電自2016年以來，以質(zhì)量為本，開展了大量工作，也取得一定效果。

一、將環(huán)境、居民等各相關(guān)方需求及期望定義為產(chǎn)品質(zhì)量的一部分

2017年，中車株洲所風(fēng)電通過ISO9001－2015版體系換版認(rèn)證。在2015版質(zhì)量管理體系中，關(guān)系管理是七大質(zhì)量管理基本原則之一；在標(biāo)準(zhǔn)條款中，也特別明確提出“4.2 理解相關(guān)方的需求和期望”的要求。

作為風(fēng)電整機(jī)裝備提供商，中車株洲所風(fēng)電的相關(guān)方主要包括：產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)相關(guān)方（技術(shù)提供商、物料供應(yīng)商、運(yùn)輸業(yè)務(wù)提供商等），風(fēng)電場建設(shè)相關(guān)方（地方政府、風(fēng)電場建設(shè)單位、風(fēng)電場吊安裝單位等）、風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行相關(guān)方（風(fēng)電場生產(chǎn)單位、地方政府、電網(wǎng)/電力公司、附近居民、生態(tài)環(huán)境等）。針對這些相關(guān)方的需求和期望，在質(zhì)量管理過程中需要進(jìn)行識別、定義，并提前制定標(biāo)準(zhǔn)要求，將相關(guān)要求嵌入到產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過程，確保相應(yīng)需求及期望能夠得到滿足。

例如風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行噪聲問題，因?yàn)闀绊懜浇用裆睿诤仙絽^(qū)一些風(fēng)電場會遇到居民投訴。對于此種情況，中車株洲所風(fēng)電組織設(shè)計人員進(jìn)入風(fēng)電場現(xiàn)場實(shí)測風(fēng)電機(jī)組噪聲，結(jié)合自身感受，對標(biāo)環(huán)評標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化內(nèi)部產(chǎn)品設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，將噪聲削減設(shè)計、噪聲檢測等納入到產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程，確保最終出廠的產(chǎn)品能夠滿足居民等相關(guān)方的需求。此外，還將風(fēng)電機(jī)組設(shè)計及風(fēng)電機(jī)組機(jī)位設(shè)置作為一個整體考慮，結(jié)合機(jī)位設(shè)置的特殊情況優(yōu)化對應(yīng)風(fēng)電機(jī)組噪聲設(shè)計，若無法通過合理的風(fēng)電機(jī)組噪聲設(shè)計滿足對應(yīng)機(jī)位點(diǎn)的需求，則優(yōu)化機(jī)位設(shè)置，避免風(fēng)電機(jī)組機(jī)位離居民住宅太近。

又比如風(fēng)電場建設(shè)對植被的影響問題，為了做到讓路能夠修窄一點(diǎn)，吊裝平臺能夠修小一點(diǎn)，中車株洲所風(fēng)電2017年在進(jìn)行2MW系列產(chǎn)品以及3MW平臺產(chǎn)品開發(fā)過程中，特別組織對運(yùn)輸工藝及吊安裝工藝等進(jìn)行評審，其中3MW平臺產(chǎn)品就考慮了分體運(yùn)輸、吊裝的方案。

2018年及以后，中車株洲所風(fēng)電將持續(xù)加強(qiáng)對相關(guān)方需求的識別，系統(tǒng)優(yōu)化對應(yīng)的產(chǎn)品設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及檢測標(biāo)準(zhǔn)，明確對風(fēng)電場建設(shè)的特定需求，確保能夠滿足環(huán)境、居民等相關(guān)方的需求和期望。

二、將產(chǎn)品質(zhì)量管理從t＝0時往t＜0及t＞0扎實(shí)拓展

對于風(fēng)電機(jī)組來說，t＝0時的質(zhì)量是指風(fēng)電機(jī)組交付給業(yè)主時的質(zhì)量，即240考核驗(yàn)收時的質(zhì)量；而t＜0及t＞0時的質(zhì)量分別是風(fēng)電機(jī)組240考核驗(yàn)收以前及以后的生命周期質(zhì)量。中國風(fēng)電行業(yè)目前幾乎所有的風(fēng)電機(jī)組均還未達(dá)到20年壽命期，前期采取t=0時的質(zhì)量來評價各整機(jī)廠交付的產(chǎn)品，很多都是合格的；但隨著時間的推移，陸續(xù)爆發(fā)出一些影響產(chǎn)品正常運(yùn)行的質(zhì)量問題。少數(shù)整機(jī)廠/部件提供商因?yàn)閠＞0時爆發(fā)的批量質(zhì)量問題而導(dǎo)致公司經(jīng)營走入困境，同時也因?yàn)閱栴}無法有效、快速修復(fù)影響了風(fēng)電場投資方的收益。因此，整機(jī)企業(yè)不僅僅需要管理好t＝0時的質(zhì)量，還要通過加強(qiáng)t＜0及t＞0時的產(chǎn)品質(zhì)量管理來最終保障好產(chǎn)品交付后的生命周期質(zhì)量。

要保障好產(chǎn)品交付后的生命周期質(zhì)量，需要重點(diǎn)從如下三個方面開展工作：

（1）針對t＜0的質(zhì)量管理，要做到在設(shè)計前端考慮部件、系統(tǒng)的壽命，通過FMEA分析識別部件、系統(tǒng)等可能會出現(xiàn)的故障模式，形成預(yù)防措施或風(fēng)險管控措施，通過仿真分析、可靠性預(yù)計、可靠性試驗(yàn)與驗(yàn)證等方法確認(rèn)并優(yōu)化部件、系統(tǒng)等的壽命。風(fēng)電機(jī)組作為復(fù)雜的機(jī)械電氣一體化系統(tǒng)，因受限于國內(nèi)風(fēng)電機(jī)組市場需求（市場需求新機(jī)型推出速度快、銷售價格低），如果要進(jìn)行全面的可靠性試驗(yàn)，時間和成本方面都無法滿足。因此，充分的可靠性預(yù)計、分配，可靠性試驗(yàn)系統(tǒng)策劃、仿真以及風(fēng)電場運(yùn)行驗(yàn)證等方法都是保障產(chǎn)品可靠性的有效方法。

（2）針對t＞0的質(zhì)量管理，在無法有效做到設(shè)計前端預(yù)測及試驗(yàn)驗(yàn)證的情況下，充分收集公司及行業(yè)內(nèi)曾經(jīng)出現(xiàn)過的產(chǎn)品故障及產(chǎn)品質(zhì)量問題，分析其故障機(jī)理及問題發(fā)生原因，形成設(shè)計優(yōu)化方案及質(zhì)量管控優(yōu)化方案等，避免類似問題的重復(fù)發(fā)生。國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)在快速發(fā)展的過程中，出現(xiàn)了一些典型、共性質(zhì)量問題，這些為整個行業(yè)質(zhì)量與可靠性提升提供了很好的原始資料。每個企業(yè)都可以在這些問題的分析、解決中獲得很多經(jīng)驗(yàn)。2017年，中車株洲所風(fēng)電發(fā)動全員，共同梳理、識別風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中典型故障及批量質(zhì)量問題（5臺及以上風(fēng)電機(jī)組共性質(zhì)量問題），組建專項(xiàng)團(tuán)隊(duì)，對這些問題進(jìn)行攻關(guān)分析并形成解決與實(shí)施方案。典型問題包括風(fēng)電機(jī)組漏油漏脂問題、風(fēng)電機(jī)組虛報故障問題、變槳系統(tǒng)問題等，均從原理層面進(jìn)行分析及驗(yàn)證，形成了有效解決方案。一方面大幅改善已投運(yùn)風(fēng)電機(jī)組的可利用率、MTBF指標(biāo)，另一方面也為新產(chǎn)品優(yōu)化提供很多具體的方案，最終取得了新開發(fā)機(jī)型調(diào)試后運(yùn)行故障次數(shù)連續(xù)數(shù)月為0的好效果（目前還在持續(xù)驗(yàn)證中）。

（3）構(gòu)建風(fēng)電整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)評估系統(tǒng)（t＞0時），進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測及定期評估，對評估發(fā)現(xiàn)的問題予以及時處理，并將問題解決方案轉(zhuǎn)化為設(shè)計準(zhǔn)則，嵌入到正常產(chǎn)品開發(fā)流程中。風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)評估系統(tǒng)也是風(fēng)電機(jī)組的體檢系統(tǒng)，體檢的目的同樣是為了預(yù)防，在問題快要發(fā)生但還未發(fā)生的時候采取行動，或者是基于指標(biāo)的趨勢去判斷風(fēng)電機(jī)組可能出現(xiàn)的問題，并提前采取措施，從而提升運(yùn)行質(zhì)量及可靠性。

以上內(nèi)容可用圖1表達(dá)： t＝0時以合格率來評價；t＜0時，要通過可靠性設(shè)計與驗(yàn)證保障t＞0時，產(chǎn)品在生命周期內(nèi)的合格率水平均能得到保障；而t＞0時，要通過故障數(shù)據(jù)分析、運(yùn)行數(shù)據(jù)分析來識別問題及潛在問題，并及時有效解決，同時將解決措施反饋回t＜0時進(jìn)行新產(chǎn)品改進(jìn)與提升，保障產(chǎn)品質(zhì)量水平的持續(xù)迭代提升。

圖1 產(chǎn)品生命周期質(zhì)量管理

總的來說，保障好t＞0時的產(chǎn)品質(zhì)量，就是要做到提前預(yù)測及預(yù)防、從根本上解決、實(shí)時監(jiān)測與改進(jìn)。這也是目前中車株洲所風(fēng)電采取的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)質(zhì)量及可靠性提升思路與方案，后續(xù)需持續(xù)扎實(shí)推進(jìn)。

三、可制造性、可維護(hù)性、簡統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計促進(jìn)生命周期更“節(jié)能環(huán)保”

資源（不論是人力資源還是物資資源），對于整個社會來說都是有限的。節(jié)能環(huán)保不僅僅體現(xiàn)在如何讓客戶通過最低的價格采購到最高性價比的風(fēng)電機(jī)組，也體現(xiàn)在企業(yè)自身如何用最低的成本制造出高可靠性的產(chǎn)品，還體現(xiàn)在風(fēng)電機(jī)組投入運(yùn)行后，企業(yè)自身以及客戶能夠如何用最低的運(yùn)維成本保障最好的運(yùn)行效能。這就要求企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計前端考慮可制造性、可維護(hù)性以及簡統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。具體表現(xiàn)為：

（1）通過可制造性設(shè)計提升風(fēng)電機(jī)組制造過程質(zhì)量及效率。如，考慮員工加工難度，合理優(yōu)化產(chǎn)品部件組合及產(chǎn)品布局；考慮試驗(yàn)電量消耗等，采取增加變頻變流電路以及非阻性負(fù)載等方式設(shè)計試驗(yàn)系統(tǒng)；結(jié)合生產(chǎn)線投入需求，合理優(yōu)化設(shè)計；推行三維設(shè)計及三維工藝，通過三維模擬驗(yàn)證可制造性等。

（2）通過可維護(hù)性設(shè)計、遠(yuǎn)程智能運(yùn)維等方法，降低企業(yè)自身及客戶運(yùn)維成本，提升運(yùn)維效率。這就要求企業(yè)對產(chǎn)品的運(yùn)維需求進(jìn)行充分識別，結(jié)合運(yùn)維需求系統(tǒng)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計及運(yùn)維方案。在遠(yuǎn)程智能運(yùn)維方面，搭建機(jī)組智能自校系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)離線或在線判別，通過樣機(jī)驗(yàn)證自校系統(tǒng)，提高故障預(yù)測模型準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組質(zhì)量監(jiān)控和預(yù)測，并對關(guān)鍵部件實(shí)行壽命預(yù)測；將運(yùn)維流程及方法與定檢維護(hù)需求及典型故障排查需求結(jié)合起來，指導(dǎo)運(yùn)維人員快速運(yùn)維。此外，遠(yuǎn)程智能運(yùn)維及風(fēng)電機(jī)組壽命評價、預(yù)測技術(shù)的推行，可以讓風(fēng)電場在運(yùn)行過程中減少人工運(yùn)維成本，提升風(fēng)電機(jī)組智能水平，讓風(fēng)電機(jī)組能夠?qū)崿F(xiàn)與環(huán)境更進(jìn)一步融合。

（3）簡統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計是產(chǎn)品質(zhì)量可靠性提升、成本下降、效率提升的基礎(chǔ)，也是生命周期“節(jié)能環(huán)?！钡幕A(chǔ)，需要持續(xù)扎實(shí)推行。具體如，2017年，中車株洲所風(fēng)電將物料質(zhì)量KPI指標(biāo)納入研發(fā)質(zhì)量保證管理辦法，實(shí)施月度管控，實(shí)現(xiàn)同一平臺機(jī)型的訂單產(chǎn)品物料復(fù)用率達(dá)88.3%。試點(diǎn)M20以下小型緊固件的簡統(tǒng)化工作，綜合技術(shù)、質(zhì)量、商務(wù)等角度對緊固件進(jìn)行簡統(tǒng)規(guī)約，使緊固件種類縮減近50%。物料復(fù)用率的提升，促進(jìn)了整個供應(yīng)鏈的成本下降，同時也提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

四、以市場為導(dǎo)向，以顧客為關(guān)注焦點(diǎn)，打造實(shí)用可靠及環(huán)境親和性風(fēng)電工程

二十世紀(jì)初，丹麥等國在多風(fēng)的海島和偏僻的鄉(xiāng)村使用小型風(fēng)電機(jī)組，體現(xiàn)的就是以市場為導(dǎo)向，以顧客為關(guān)注焦點(diǎn)的原則。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入中國后，早期充分利用內(nèi)蒙古等地較好的風(fēng)能資源去替代煤電，減輕給環(huán)境帶來的污染，滿足國內(nèi)供電市場需求，這體現(xiàn)的也是以市場為導(dǎo)向。到現(xiàn)在，風(fēng)電進(jìn)入山區(qū)、平原，甚至城市，同樣充分考慮的還是市場需求。

2017年10月31日，國家發(fā)展改革委、國家能源局正式印發(fā)《關(guān)于開展分布式發(fā)電市場化交易試點(diǎn)的通知》，將國內(nèi)風(fēng)電市場化推上新的日程。各建設(shè)單位、整機(jī)裝備提供商、地方政府，均在積極行動以發(fā)掘分布式風(fēng)電可以給企業(yè)、社會帶來的效益與價值。整機(jī)裝備提供商作為風(fēng)電的核心技術(shù)提供商，需要在這個新日程中積極行動起來，聯(lián)合建設(shè)單位、地方政府，依托技術(shù)創(chuàng)新及運(yùn)維管理變革等，打造真正具備實(shí)用可靠及環(huán)境親和性的風(fēng)電工程。而在此過程中，前述技術(shù)、管理方法都需要用起來，但同時應(yīng)該重點(diǎn)結(jié)合分布式風(fēng)電的不同客戶、相關(guān)方以及分布式運(yùn)維的成本、效率等各方面需求，結(jié)合分布式風(fēng)電與鄉(xiāng)鎮(zhèn)、城市居民以及工業(yè)用電更加貼近、系統(tǒng)穩(wěn)定性及可靠性要求更高的特點(diǎn)，持續(xù)開展技術(shù)及管理創(chuàng)新與變革。

總結(jié)與展望

自20世紀(jì)初到現(xiàn)在，風(fēng)電以清潔、可再生等特點(diǎn)在服務(wù)著世界各地有能源需求及環(huán)境優(yōu)化需求的國家及居民。風(fēng)電技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)階段，其性價比正在形成與煤電、水電的競爭優(yōu)勢。同時，因?yàn)轱L(fēng)能資源的普遍性，相較水電，風(fēng)電更加不受自然環(huán)境的約束。除了中國以及已經(jīng)開拓風(fēng)電市場的國家，世界上還有不少缺乏煤炭、水力等資源的國家。因此，只要真正以質(zhì)量為本，關(guān)注市場與環(huán)境需求，聚焦技術(shù)與管理，將環(huán)境親和性需求納入到風(fēng)電工程設(shè)計及管理優(yōu)化的范疇，持續(xù)開展技術(shù)及管理創(chuàng)新與變革，風(fēng)電定將持續(xù)以清潔的姿態(tài)服務(wù)社會。