風(fēng)電場如何“后”發(fā)制勝

孫一琳

2020年上半年，我國風(fēng)電累計并網(wǎng)容量達到2.16億千瓦。可以說，在并網(wǎng)運行后，風(fēng)電機組才算正式開始它的“一生”。期間的表現(xiàn)如何，既是由“基因”，即設(shè)計研發(fā)的優(yōu)劣決定的，更取決于“后天努力”的程度，即運維和技術(shù)改造的水平。

受制于早期技術(shù)和經(jīng)驗等的不足，我國風(fēng)電后市場面臨較大壓力。為實現(xiàn)我國提出的“30·60”目標，風(fēng)電企業(yè)在繼續(xù)加大創(chuàng)新力度，提高機組可靠性的同時，也應(yīng)將保障機組的安全、穩(wěn)定運行，挖掘存量機組降本增效的潛力作為下一步發(fā)展的著力點，做到“后”發(fā)制勝。至于制勝的途徑，在CWP 2020上，與會嘉賓分享了各自的經(jīng)驗。

充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值

目前，大部分風(fēng)電場都擁有一套數(shù)字化管理系統(tǒng)，借此可以看到現(xiàn)場運維人員的一天是如何工作的：早上睜開眼睛，會看到手機APP為其派發(fā)的工單提醒，包括故障處理所需的圖紙、文件以及耗材和備件存儲量?？梢愿鶕?jù)提示規(guī)劃的路線快速地找到所需備件，并根據(jù)APP給出的故障處理指導(dǎo)進行維護或檢修。

數(shù)字化平臺還承擔(dān)著更廣泛的功能。維斯塔斯的管理系統(tǒng)可以收集每個現(xiàn)場人員在處理不同故障時的表現(xiàn)，據(jù)此判斷是否需要對該人員進行培訓(xùn)，或者針對工作流程進行優(yōu)化。

在大數(shù)據(jù)得到廣泛應(yīng)用的背景下，風(fēng)電行業(yè)取得了跨越式進展，但不可否認的是，數(shù)據(jù)的價值在后市場中還有更多可挖掘的空間。

中車株洲電力機車研究所有限公司風(fēng)電事業(yè)部數(shù)據(jù)分析工程師陳剛指出，現(xiàn)有運維方式存在很多弊端，以定期檢修、故障檢修為主，容易出現(xiàn)過維修、欠維修及盲目維修等問題。電量損失來源復(fù)雜多樣，難以精準定位，無法確定精準、有效的優(yōu)化項。此外，同一座風(fēng)電場的同類機型，一般采用相同的控制策略及控制參數(shù)。由于地形、環(huán)境等的差異，部分機組控制策略及參數(shù)仍然存在一定的優(yōu)化空間。

因此，需要依據(jù)風(fēng)電場的運行場景和風(fēng)電機組特性，持續(xù)完善大數(shù)據(jù)運維平臺。上海電氣風(fēng)電集團股份有限公司數(shù)字化產(chǎn)品總監(jiān)孫佳林認為，在平臺的設(shè)計上應(yīng)主要考慮以下4點：第一，如何平衡載荷與發(fā)電量，最大限度挖掘機組性能。第二，如何提高機組可靠性，提升故障預(yù)警準確率，做到真正意義上基于狀態(tài)的運維。第三，如何做好機組運行后評估，實現(xiàn)機組設(shè)計的快速迭代。第四，如何幫助風(fēng)電產(chǎn)品具備可持續(xù)的增值空間。

據(jù)明陽智慧能源集團股份公司海上方案設(shè)計工程師張馳介紹，后評估是指在風(fēng)電場運行一段時間后，對項目的運行、效益、作用和影響進行系統(tǒng)、客觀的分析和總結(jié)，包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)篩選處理、函數(shù)計算等。做好這項工作的意義在于，首先是對區(qū)域風(fēng)況進行驗證，能有效提高運維人員對真實風(fēng)況的認識，據(jù)此修正尾流、湍流模型以及參數(shù)設(shè)置等。其次是對機組性能以及項目設(shè)計進行驗證，最終指導(dǎo)優(yōu)化調(diào)整控制參數(shù)、改進機型設(shè)計，減小項目設(shè)計的不確定性，提升投資效益及管理水平。

還有一項常常被大家忽視、但極為關(guān)鍵的工作是數(shù)據(jù)的選取，這也是大量存量數(shù)據(jù)資產(chǎn)還沒有真正發(fā)揮作用的根源所在。

中國船舶集團海裝風(fēng)電股份有限公司工程師胡號朋表示，在數(shù)據(jù)的選擇上，應(yīng)涵蓋風(fēng)電機組的設(shè)計數(shù)據(jù)、零部件結(jié)構(gòu)型號數(shù)據(jù)、技術(shù)改造數(shù)據(jù)、運維工單、人員數(shù)據(jù)、車船數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)，以及維修專家知識庫等，其中的重點是風(fēng)電機組運行數(shù)據(jù)。由于風(fēng)電場運行情況復(fù)雜，不同廠家、數(shù)控版本，甚至網(wǎng)絡(luò)通信、傳感器的不穩(wěn)定等因素都會影響數(shù)據(jù)的準確性和完整度，因此，這些運行數(shù)據(jù)的獲取將是下一步需要攻克的重點。

在數(shù)據(jù)的存儲與調(diào)用上，胡號朋建議行業(yè)在開發(fā)邏輯上統(tǒng)一調(diào)用一系列接口服務(wù)，以為各類數(shù)據(jù)從不同部門、企業(yè)的集中調(diào)用提供便利，以此為基礎(chǔ)，才能開發(fā)出高效、準確的數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)。

利用多種工具提高運維效率

近幾年，為了提升運維效率，風(fēng)電后市場引入了很多新工具。在現(xiàn)階段，這些工具因較高的成本和相對較低的使用頻率未能得到推廣，但未來隨著后市場的爆發(fā)，它們將有機會被大規(guī)模應(yīng)用。

截至2019年年底，我國有40余萬支葉片在運行。隨著投用葉片數(shù)量的攀升，以及風(fēng)輪直徑的增大，葉片的故障和損傷成為每個風(fēng)電場都無法回避的問題。對葉片進行狀態(tài)監(jiān)測，并及時進行維護，能有效提升機組的發(fā)電量和可靠性。

北京國電思達科技有限公司技術(shù)主任吳士華介紹了一種風(fēng)電機組巡檢模式—— 以無人機搭配專業(yè)檢測儀器取代常規(guī)吊籃、高倍望遠鏡或長焦相機的巡檢方式。這樣做，一方面，節(jié)省了大量人力；另一方面，能夠高效地展開巡檢工作，形成圖像的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，有助于建立葉片的運行檔案?！盁o人機傳回數(shù)據(jù)后，利用葉片識別系統(tǒng)，可以實現(xiàn)缺陷的識別和拼接處理，對葉片的健康程度做出準確評估?！?/p>

可達性差一直是海上風(fēng)電運維的最大難題。據(jù)了解，西門子歌美颯擁有的運維母船（SOV），具有多現(xiàn)場服務(wù)能力，包括進行年度定檢，以及停留在風(fēng)電場與集控中心進行通信，結(jié)合普通運維船展開工作。據(jù)測算，在這種工作模式下，3組運維人員僅需40天即可完成80臺機組的海上運維工作。當(dāng)然，如此海上運維“利器”的價格自然不菲，需要行業(yè)結(jié)合成本和運維模式等客觀差異分析其可行性。

構(gòu)建專業(yè)人員培養(yǎng)體系

隨著后市場價值的進一步顯現(xiàn)，行業(yè)對相應(yīng)人才的培養(yǎng)理念漸漸發(fā)生著轉(zhuǎn)變，構(gòu)建專業(yè)人員培養(yǎng)體系成為重中之重。

中國廣核控股有限公司新能源學(xué)院常務(wù)副院長康書亭，在CWP 2020期間舉辦的全球風(fēng)能組織（GWO）中國委員會年會上分析了當(dāng)前我國風(fēng)電后市場人才隊伍建設(shè)中遇到的挑戰(zhàn)：在人員能力方面，行業(yè)高速發(fā)展，而從業(yè)人員的成長速度慢；有經(jīng)驗的技能人員加速轉(zhuǎn)向管理崗位，加劇技能人才稀釋；新能源場站運維作業(yè)跨專業(yè)，綜合技能要求高，缺少具有操作能力、解決問題能力、系統(tǒng)分析能力的高級工程師。

在人才培養(yǎng)工作層面，培養(yǎng)周期長，培訓(xùn)工作專業(yè)性強，人才自主培養(yǎng)成本高；新能源發(fā)電相關(guān)工種的職業(yè)培訓(xùn)及能力評價標準尚未完全建立；行業(yè)具有實戰(zhàn)經(jīng)驗和理論高度的教員稀缺；運維后市場對服務(wù)商的能力要求越來越高，現(xiàn)有培訓(xùn)質(zhì)量跟不上；前期處于粗放式發(fā)展，行業(yè)對人才培養(yǎng)及培訓(xùn)工作重視不夠。

此外，在人才隊伍建設(shè)中存在幾個常見的誤區(qū)。一是通過“拿人”快速組建自己的運維隊伍。新疆金風(fēng)科技股份有限公司培訓(xùn)產(chǎn)品總監(jiān)張阿李表示，“這種方式能夠快速解決短期問題，但是絕不可能成為可持續(xù)、可依賴的路徑。長此以往，給企業(yè)帶來的惡果便是企業(yè)人才培養(yǎng)能力缺失?！?/p>

二是人才培養(yǎng)采用培訓(xùn)上課的單一模式。一線的培訓(xùn)受客觀條件限制，人員分散，集中培訓(xùn)難度較高，在企業(yè)普遍意識到人員培訓(xùn)重要性的情況下，“任務(wù)”式培訓(xùn)也成為一種無奈的行業(yè)現(xiàn)狀。

張阿李根據(jù)金風(fēng)科技培訓(xùn)體系建設(shè)的多年經(jīng)驗，總結(jié)出“培養(yǎng)為業(yè)務(wù)服務(wù)，管理為培養(yǎng)服務(wù)”的方針。短期內(nèi)以項目為主，基于業(yè)務(wù)需求進行人員能力摸底，結(jié)合實操和直播等方式，利用信息化和多樣化培訓(xùn)的手段實施培訓(xùn)。既能保障機組的順利運轉(zhuǎn)，又可優(yōu)化隊伍結(jié)構(gòu)，提升技術(shù)能力。長期則基于管理體系的完善，構(gòu)建支撐業(yè)務(wù)發(fā)展的人才系統(tǒng)。

以新技術(shù)賦能老舊機組

在經(jīng)年累月的運行中，風(fēng)電機組逐漸暴露出很多不足。比如早期風(fēng)電機組的設(shè)計和制造水平參差不齊，普遍存在發(fā)電效率低、故障率高、安全風(fēng)險大的問題。有些老舊機組還面臨著備品備件供應(yīng)困難、運維難度大的問題。此外，不斷更新的政策和并網(wǎng)標準也對機組提出了新的要求。以更先進的技術(shù)和理念賦能老舊機組，在保證安全的前提下，使之充分釋放創(chuàng)新的活力，將是后市場下一階段的重點。

圍繞葉片，偏航、變槳系統(tǒng)以及控制策略等展開技術(shù)改造，可以有效地提升機組的發(fā)電性能。葉片的技改手段包括葉尖小翼技術(shù)、后緣襟翼技術(shù)、葉尖延長技術(shù)、渦流發(fā)生器技術(shù)等?？刂撇呗詢?yōu)化包括引入柔性轉(zhuǎn)速控制、先進控制算法等。

為提升風(fēng)電場運行的安全性，企業(yè)也做出了諸多探索。如為避免并網(wǎng)接觸器出現(xiàn)觸點粘連等故障，對機組并網(wǎng)回路進行優(yōu)化。針對可能出現(xiàn)的火災(zāi)隱患，將無源和有源自動消防系統(tǒng)配合使用，實現(xiàn)消防滅火與風(fēng)電機組控制聯(lián)動。針對南方地區(qū)覆冰嚴重的風(fēng)險，在葉片中安裝加熱器、散熱風(fēng)扇、熱風(fēng)傳導(dǎo)管道等，將加熱的空氣通過管道傳到葉尖位置，通過熱空氣加熱葉片，從而起到防冰、除冰的效果。

目前，有眾多企業(yè)能夠針對存量機組的不同需求制定全方位、系統(tǒng)性、定制化的解決方案。從提供設(shè)計方案到具體的工程施工，再到后期的運行維護，技術(shù)創(chuàng)新的力量正扎扎實實地落到后市場的每一個環(huán)節(jié)上。