中國海上風(fēng)電運維困境何解

文 | 金孝龍 周衛(wèi)星

我國已經(jīng)成為全球海上風(fēng)電第三大國，到2020年建設(shè)及建成項目超過800萬千瓦，海上運維市場巨大。盡管我國海上風(fēng)電運維能力已經(jīng)得到大幅提升，但隨著海上風(fēng)電裝機(jī)的增加，同時在“競價上網(wǎng)”的背景下，海上運維仍遇到不少困難和挑戰(zhàn)。

2018年，我國海上風(fēng)電新增裝機(jī)約180萬千瓦，同比增長50%，累計裝機(jī)達(dá)到460萬千瓦，裝機(jī)少于英國、德國，位列全球第三。目前還有多個海上風(fēng)電項目在開工建設(shè)，到2020年建設(shè)及建成項目超過800萬千瓦?！讹L(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中“開發(fā)建設(shè)1000萬千瓦、建成500萬千瓦”的目標(biāo)可以較好地實現(xiàn)。

目前，我國海上風(fēng)電開發(fā)正處于由近海到遠(yuǎn)海、由淺水到深水、由起步到規(guī)?；_發(fā)的關(guān)鍵階段，海上運維能力已得到大幅提升。隨著海上風(fēng)電數(shù)量的增加，同時在“競價上網(wǎng)”的背景下，海上運維仍遇到不少困難。

現(xiàn)狀與困難

國內(nèi)海上風(fēng)電項目運行周期大多為25年，運維的主要模式為：前5年由整機(jī)廠商提供質(zhì)保服務(wù)，出保后20年風(fēng)場開發(fā)商會請新的服務(wù)商提供運維服務(wù)，運維服務(wù)商包括整機(jī)廠商、專業(yè)運維公司、開發(fā)商工程團(tuán)隊等。海上風(fēng)電整體運行維護(hù)成本較高，是陸上風(fēng)電的2倍以上，這一方面是海上風(fēng)電特殊環(huán)境影響（如高鹽霧高濕度對設(shè)備的影響，天氣因素對維修窗口期的影響），另一方面也受到機(jī)組可靠性尚未充分驗證、運維團(tuán)隊專業(yè)性還需提升、遠(yuǎn)程故障診斷和預(yù)警能力還不健全等因素影響。

從運行業(yè)績來看，國內(nèi)部分海上機(jī)組還沒有經(jīng)過充分的驗證。由于項目經(jīng)驗較少，海上風(fēng)電機(jī)組在產(chǎn)品設(shè)計和制造階段對全生命周期成本、特殊海洋環(huán)境條件（如涂層和防腐）的適應(yīng)性設(shè)計等方面因素考慮不足，同時海上風(fēng)機(jī)樣機(jī)也缺少長時間運行的驗證，在風(fēng)場投入運行后故障較多，增加了運維成本。

當(dāng)前海上項目施工及運維，缺乏有效的、具備可操作性的規(guī)范。開發(fā)商、施工單位、設(shè)計院、整機(jī)廠商等都按照各自的理解進(jìn)行項目施工運維，造成接口不清晰、行為不一致，給項目的后續(xù)運維增加了難度。同時，海上運維人員缺乏有效的技能培訓(xùn)和海上標(biāo)準(zhǔn)文件指導(dǎo)，導(dǎo)致其專業(yè)素質(zhì)和管理能力欠缺，機(jī)組維修周期過長造成發(fā)電量損失，影響項目發(fā)電收益。

此外，大部件更換成本巨大。無論是在海上風(fēng)電相對成熟的歐洲，還是快速發(fā)展的中國，因為大部件供應(yīng)鏈可靠性低，甚至整機(jī)設(shè)計的缺陷，導(dǎo)致大部件需要在海上進(jìn)行更換。除了大部件本身的成本外，還要考慮大型吊裝船施工手續(xù)及費用、海上運輸費用、養(yǎng)殖戶補(bǔ)償，以及天氣窗口因素等，甚至長時間停機(jī)造成的發(fā)電量損失等，都增加了海上風(fēng)電的運營成本。

當(dāng)前，海上風(fēng)機(jī)的維護(hù)模式仍以定期維護(hù)和故障檢修的“被動式運維”為主。雖然開發(fā)商、整機(jī)廠商以及部分關(guān)鍵部件生產(chǎn)商都逐步開始建立故障診斷和遠(yuǎn)程預(yù)警能力，但受限于海上風(fēng)機(jī)運行數(shù)據(jù)積累、經(jīng)驗知識庫的匱乏等原因，當(dāng)前體系和水平尚不足以支撐海上運維成本的大幅降低。

管理經(jīng)驗及應(yīng)對措施

基于以上的現(xiàn)實困境，可以從以下方面來提升海上風(fēng)電的運維能力，從而降低海上風(fēng)電項目運維成本。

1、選用經(jīng)過實踐驗證的海上機(jī)組

很多新推出的海上產(chǎn)品，在并網(wǎng)前兩年不會有問題，但隨后在很多細(xì)節(jié)上，比如涂層、防腐、大部件可靠性等問題上逐漸暴露；經(jīng)過長期運行驗證過的海上機(jī)組才能具有高可靠性。

2、整機(jī)廠商應(yīng)建立全面的質(zhì)量管理體系

需建立供應(yīng)鏈質(zhì)量管理體系、運維質(zhì)量管理體系以及整機(jī)設(shè)計、生產(chǎn)、制造等質(zhì)量管理體系。在風(fēng)場發(fā)現(xiàn)的問題，要通過成熟可靠的管理體系，進(jìn)行徹底的根本原因分析，從源頭和設(shè)計上進(jìn)行解決，并實現(xiàn)產(chǎn)品的快速迭代更新。

3、設(shè)立運維作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

通過總結(jié)海上運維實踐經(jīng)驗，建立一整套行業(yè)統(tǒng)一的海上運維作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，對海上項目施工及運維作業(yè)的安全（如出海作業(yè)人員資質(zhì)、培訓(xùn)要求，海上人員交通船的資質(zhì)準(zhǔn)入、硬件配置、出海條件等）、技術(shù)（如驗收規(guī)范、海上防腐、電氣防護(hù)）、質(zhì)量要求進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定。

4、系統(tǒng)培訓(xùn)運維團(tuán)隊

建設(shè)具備成熟的海上EHS規(guī)范以及運維技能培訓(xùn)的海上風(fēng)電培訓(xùn)中心，為海上開發(fā)商、整機(jī)廠商及零部件供應(yīng)商、安裝公司、監(jiān)理、第三方運維公司等所有海上運維人員提供培訓(xùn)，帶動中國整個海上風(fēng)電運維能力的提升和改進(jìn)。同時，在每一個海上項目實施前，開發(fā)商、監(jiān)理、安裝公司全體作業(yè)人員應(yīng)接受至少3輪的安裝、調(diào)試、運維的作業(yè)技術(shù)交底及技能、安全培訓(xùn)。

5、推廣“一站式”大部件更換服務(wù)

通過狀態(tài)監(jiān)測的振動預(yù)警系統(tǒng),對關(guān)鍵部件早期故障進(jìn)行預(yù)警；開展大部件故障空中維修、更換工藝的研發(fā)，降低運維成本；整合安全、船舶、工藝技術(shù)、工裝工具、物料、人員等要素，提供一站式大部件更換服務(wù)，增加發(fā)電收入，降低運維周期。

6、依托數(shù)據(jù)中心建設(shè)現(xiàn)場故障預(yù)警診斷能力，實現(xiàn)智慧運維

圖 智慧運維應(yīng)用模塊

通過多數(shù)據(jù)源的風(fēng)電運維大數(shù)據(jù)的采集、分析和計算（包括SCADA 數(shù)據(jù)、風(fēng)功率預(yù)測數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、預(yù)防性試驗數(shù)據(jù)，以及歷史維護(hù)記錄、異常運行記錄、故障檢修記錄、缺陷記錄等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)），實現(xiàn)專家知識庫的積累和工單推送，實現(xiàn)各類故障預(yù)警、智能診斷和壽命預(yù)測等功能，指導(dǎo)運維人員進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，也方便運維相關(guān)方對整個風(fēng)場的運行業(yè)績進(jìn)行有效評估，優(yōu)化運維策略。

未來趨勢

隨著我國海上風(fēng)電建設(shè)規(guī)模的增加，海上運維市場也將不斷增長，運維能力、運維規(guī)模、運維模式都會有很大的增長，運維成本也將逐步降低，為海上風(fēng)電“平價上網(wǎng)”發(fā)揮重要的作用。

海上風(fēng)電行業(yè)將會愈加關(guān)注全生命周期整體解決方案。除了關(guān)注質(zhì)保期內(nèi)的風(fēng)機(jī)運維，整機(jī)廠商和開發(fā)商也越來越重視海上風(fēng)電全生命周期的運維解決方案。從歐洲的發(fā)展趨勢看，整機(jī)廠商與開發(fā)商簽訂“5+N”的長期運維協(xié)議，即將5年質(zhì)保期后的運維繼續(xù)交由整機(jī)廠商，保證風(fēng)場運行穩(wěn)定和發(fā)電效率。

同時，海上風(fēng)電場達(dá)到設(shè)計使用壽命后，一般有三種選擇方案：一是更換部分設(shè)備進(jìn)行壽命延長從而繼續(xù)發(fā)電；二是風(fēng)場設(shè)施全部更換，用新的單機(jī)容量更大的機(jī)組替換舊的設(shè)施；三是完全退役。未來行業(yè)將從項目的規(guī)模和類型、離岸距離、風(fēng)資源、法規(guī)政策、電價、運營成本、盈利能力評估以及原有基礎(chǔ)設(shè)施可以重復(fù)使用的程度等因素綜合考慮判斷何種方案。

深遠(yuǎn)海運維模式和裝備能力提升將是下一階段發(fā)展重點。海上風(fēng)電將向更遠(yuǎn)、更深的海域發(fā)展，將有更多的深遠(yuǎn)海運維模式和裝備出現(xiàn)，以實現(xiàn)運維效率的最大化。如基于“服務(wù)作業(yè)母船（SOV）”的深遠(yuǎn)海運維方案，實現(xiàn)50～60名運維工程師長時間同時在海上進(jìn)行作業(yè)、住宿、生活，并且提供移動倉儲服務(wù)，確保工具、物料滿足運維需求。同時，未來會有更多的專業(yè)化、智能化海上運維裝備研制推出，從而實現(xiàn)海上運維的降本增效。如空中維修更換大部件的工裝工具、水下檢測機(jī)器人、無人機(jī)智能巡檢、波浪補(bǔ)償棧橋、海上換油裝備等。

海上風(fēng)電運維市場將是由整機(jī)廠商、風(fēng)場開發(fā)商自有運維公司、專業(yè)運維公司共同參與。質(zhì)量、技術(shù)、供應(yīng)鏈因素和海上風(fēng)機(jī)集群式規(guī)模效應(yīng)（依托蘇閩粵形成“供應(yīng)鏈-制造-運維”三類基地協(xié)同），將使得整機(jī)廠商在海上運維領(lǐng)域優(yōu)勢凸顯。長遠(yuǎn)來看，未來海上風(fēng)電運維將仍以整機(jī)廠商為主；但開發(fā)商成立專門的運維公司（或者與整機(jī)廠商合資運營），也會占據(jù)一定的市場份額。專業(yè)運維公司運維憑借在某一專項技術(shù)細(xì)分領(lǐng)域的優(yōu)勢，將是未來海上運維生態(tài)圈的重要補(bǔ)充。

未來，海上風(fēng)電行業(yè)將從粗放型向精益化運維方式的轉(zhuǎn)變。海上運維因出海窗口期的原因，存在人員工時浪費、停機(jī)時間過長等情形。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(biāo)準(zhǔn)化。同時，通過智慧運維管理平臺，形成故障預(yù)警、智能診斷、運維策略優(yōu)化、解決方案和備件庫存控制的“一站式”運維服務(wù)，實現(xiàn)效益增值。