全面平價時代風(fēng)電運維成本控制初探

岳輝

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2103-5640-1632

摘? 要：風(fēng)電全面進入平價上網(wǎng)時代，加強風(fēng)電場日常管理成為降低成本、提高效益、規(guī)避風(fēng)險的重要手段。因此如何降低風(fēng)電運行度電成本，不僅關(guān)系著風(fēng)電企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營，更關(guān)系著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。本文通過定量分析方法探討了如何對風(fēng)電場進行有效的運營管理以提高經(jīng)濟效益的途徑，根據(jù)各場站實際情況，探索應(yīng)用加權(quán)評分方法對指標(biāo)進行綜合評價，有針對性地制定提高措施。

關(guān)鍵詞：平價時代? 風(fēng)電場? 運維管理? 成本控制

中圖分類號：F275 ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）03（c）-0056-04

Discussion on the Cost Control of Wind Power Operation and Maintenance in the Era of Full Parity

YUE Hui

（Hubei Energy Group， Wuhan， Hubei Province， 430077 China）

Abstract： Wind power has entered the era of parity on the grid. Strengthening the daily management of wind farms has become an important means to reduce costs， improve efficiency， and avoid risks. Therefore， how to reduce the cost of wind power operation is not only related to the production and operation of wind power enterprises， but also related to the long-term development of the wind power industry. This paper discusses how to conduct effective operation and management of wind farms to improve economic benefits through quantitative analysis methods. According to the actual conditions of each station， explore the application of weighted scoring methods to comprehensively evaluate indicators， and formulate improvement measures in a targeted manner.

Key Words： Parity era; Wind farm; Operation and maintenance; Cost control

自2021年起，國家不再補貼新核準(zhǔn)的集中式陸上風(fēng)電項目，所有項目通過競爭進行配置，確定上網(wǎng)電價，且申報電價不得高于國家規(guī)定的同類資源區(qū)標(biāo)桿上網(wǎng)電價，后者比之前的固定上網(wǎng)電價補貼低55%。這標(biāo)志著風(fēng)電正式進入全面平價時代。在無補貼的情況下，行業(yè)對于發(fā)電效率提升、度電成本下降和經(jīng)濟效益要求更高。因此如何降低風(fēng)電運行度電成本，不僅關(guān)系著風(fēng)電企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營，更關(guān)系著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

1? 風(fēng)電場運行主要經(jīng)濟指標(biāo)

1.1 發(fā)電量

發(fā)電量是風(fēng)電場運行的最基礎(chǔ)、最重要的指標(biāo)，盡可能提高發(fā)電量是風(fēng)電場運維管理的出發(fā)點和最終目標(biāo)。2020年9月，財政部、國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于促進非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見有關(guān)事項的補充通知》，明確了風(fēng)電補貼的“合理利用小時”和“全生命周期”，因此盡量提高風(fēng)電發(fā)電量，提前收回投資，對于生產(chǎn)經(jīng)營更為重要。對于不同的風(fēng)電場，發(fā)電水平并不代表管理水平， 因為在設(shè)計階段由于資源和地域不同，機組本身的各項運行參數(shù)就存在著差異，但是對于一個給定的風(fēng)電場來說，增加其發(fā)電量就是提高運行經(jīng)濟性[1]。因此，為便于橫向?qū)Ρ?，采用發(fā)電損失比指標(biāo)來衡量某個風(fēng)電場發(fā)電運行情況是較為合理可行的：

風(fēng)電場發(fā)電損失包括：主變壓器功率損失、計劃停機損失、出線損失、故障停機損失、無功功率吸收、廠用電量、氣候影響停機損失、電網(wǎng)故障停機損失等，其中電量的損失取這些項目之和。停機時發(fā)電損耗根據(jù)機組設(shè)計指標(biāo)，按發(fā)電方式，根據(jù)停機期間的風(fēng)速記錄計算而得出;主變壓器電量損耗、線路功率損耗、輸出有功功率和廠用電消耗可計算根據(jù)儀表記錄的數(shù)據(jù)進行簡單計算得到[2]。

1.2 無功損耗

風(fēng)力發(fā)電的間歇性、波動性、隨機性等不確定特性是其最大的固有缺陷， 也是制約風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展的最大問題。風(fēng)電場的無功補償能力不足會吸收電網(wǎng)的無功功率，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓下降。同時，因為功率的原因還會被電網(wǎng)罰款;風(fēng)電場無功補償容量過大，尤其是動態(tài)無功補償容量過大，會造成風(fēng)電場運行成本過高或長期閑置設(shè)備，影響項目的經(jīng)濟性。因此，風(fēng)電場必須從管理還有技術(shù)上找到辦法，盡量減少對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。因此，應(yīng)將無功功率消耗作為評價風(fēng)電場運行管理水平的指標(biāo)之一[3-4]。

無功耗用評價采用單位無功耗量指標(biāo)。單位無功耗量定義為風(fēng)電場每向電網(wǎng)供 1 kW·h的有功電量時吸收的電網(wǎng)無功電量 kvar·h 數(shù)：

風(fēng)電場無功損耗主要由4部分構(gòu)成：風(fēng)電場送出線路、箱式變壓器、升壓變壓器、集電線路，以上各值均需按工程具體參數(shù)根據(jù)相應(yīng)公式計算得出。

1.3 運行費

減少成本就是增厚利潤。降低風(fēng)電場運行費用、降低生產(chǎn)成本可以相應(yīng)地提高其經(jīng)濟性。一般認(rèn)為，由于工資水平和地理位置的差異，工資和運輸成本不具有可比性，在比較風(fēng)電場運營成本時應(yīng)予以剔除。因此，采用每kW·h可比運行費用指標(biāo)較為合適：

這里的可比運行費僅指備品備件、工器具、生產(chǎn)用交通工具、消耗品、設(shè)備維護及設(shè)備修理費用6項，其中重點是提前判斷故障以減少備件損耗，分析物資消耗規(guī)律實現(xiàn)精準(zhǔn)采買，降低庫存資金占用。

1.4 人員效率

通過采用現(xiàn)代化的管理手段和方法，來提升運行和管理的水平，就可以降低運行管理人員的數(shù)量，以此來減少總體勞動成本、生產(chǎn)成本投入， 提高場站運行經(jīng)濟性。人員效率一般采用單位千瓦配置人員個數(shù)指標(biāo)來評價， 計算方法如下：

2? 風(fēng)電場運行經(jīng)濟性評價

針對以上影響風(fēng)電場經(jīng)濟運行的關(guān)鍵因素，我們采用定量和定性相結(jié)合的分析方法，對風(fēng)電場的發(fā)電情況、無功耗用、運行費用及人員效率等4項主要指標(biāo)進行綜合評價（見圖1），以期對風(fēng)電場運行經(jīng)濟性量化分析與評價有所幫助[5]。

2.1 構(gòu)建判斷矩陣

使用l～9的比例標(biāo)度來賦值，通過對比指標(biāo)層2個因素和之間哪個對經(jīng)濟性影響大，借助對事物影響判斷時習(xí)慣采用的“相同、較強、強、很強及極強”5個等級的定性方法，將影響判斷數(shù)量化，在相鄰兩級間插入中間數(shù)值，形成9個級別與給定的l～9標(biāo)度相對應(yīng)。l～9級標(biāo)度定義見表l。

通過以上方法可以得出成對比較矩陣，即判斷矩陣A（見表2），表中的數(shù)值是基于隨機列舉分析判斷，實際應(yīng)用中一般采用專家評分比較法得到。判斷矩陣A具有3個基本性質(zhì)：aij>0;aij=1/;aii=1。

2.2 單一因素下各指標(biāo)相對權(quán)重

（1）將矩陣參數(shù)按列進行歸一化運算

（2）將以上計算得出的結(jié)果按行相加運算

（3）將以上結(jié)果再按列元素歸一化計算即得權(quán)重Wi，詳細(xì)結(jié)果如表3所示。

2.3 一致性復(fù)核

（1）計算矩陣A的最大特征根。

（2）計算一致性估值。

（3）在隨機一致性表（表4）中查找出Ri，Ri=0.90。

（4）計算相對一致性指標(biāo)。

一致性指標(biāo)CR越小，矩陣的一致性就越高。當(dāng)CR<0.1時，一般認(rèn)為判斷矩陣的一致性可以接受;否則需要對判斷矩陣進行重新賦值運算。

通過一致性檢驗。

根據(jù)上述的歸一化計算得出的權(quán)重Wi可見，對風(fēng)電場經(jīng)濟運行影響占比的分布為：發(fā)電量損失比>1kW·h可比運行費用>單位無功耗量>單位裝機容量人員個數(shù)，可見其中加強風(fēng)電場日常運維管理以提高運行經(jīng)濟性最為重要。作為風(fēng)電場的投資管理者，必須深入分析自身管理實力、發(fā)展需要、開發(fā)類型及行業(yè)趨勢等，從技術(shù)、質(zhì)量、設(shè)備、人員、管理成本等方面綜合考慮，制定切合實際的風(fēng)電運維計劃與方案[6]。

3? 提高風(fēng)電場運行經(jīng)濟性對策與建議

依據(jù)上述模型得出的啟示，風(fēng)電場在實際運營中要以“發(fā)電量”“發(fā)電成本”為核心指標(biāo)，以“有效風(fēng)時數(shù)”“時間可利用率”“功率曲線”“廠用電率”“棄風(fēng)率”“技改費用”“度電運維成本”“綜合成本”等為二級指標(biāo)，更全面、直觀的反映設(shè)備發(fā)電能力、運行檢修管理水平，根據(jù)各場站實際情況，探索應(yīng)用加權(quán)評分方法對指標(biāo)進行綜合評價，有針對性地制定提高措施。

3.1 提升風(fēng)電設(shè)備的檢測和監(jiān)控能力

風(fēng)電運維的“眼睛”是監(jiān)測和監(jiān)控，了解每個部件的數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)，重點做好關(guān)鍵部件的狀態(tài)監(jiān)測，如變頻器、發(fā)電機、軸承、葉片、齒輪箱等;加強新能源遠(yuǎn)程集控平臺和遠(yuǎn)程診斷平臺使用，強化設(shè)備運行監(jiān)視和數(shù)據(jù)收集，提高監(jiān)測精度等等。針對風(fēng)電機組發(fā)電機系統(tǒng)、葉片系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、變流系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、主控系統(tǒng)等各個系統(tǒng)建立智能巡檢數(shù)據(jù)模型，采用智能巡檢輔助設(shè)備包括視頻、聲像監(jiān)測、紅外成像、手持終端等手段，對運行情況和數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和收集。

3.2 提高軟件和數(shù)據(jù)分析水平

建立設(shè)備從設(shè)計、制造、安裝、運行、維護、檢修的全鏈條數(shù)據(jù)庫，通過大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)開展風(fēng)電機組運行和故障特性、趨勢管理。通過對設(shè)備的運行參數(shù)的進行對比，分析參數(shù)變化趨勢，或者突變情況，對設(shè)備存在的缺陷或者可能發(fā)生的故障進行預(yù)判，有針對性地提出解決方法和預(yù)防方案，達到問題消除、風(fēng)險預(yù)防、提高機組運行效率。

3.3 積累問題判別和檢修維護工作經(jīng)驗

風(fēng)電機組運行中經(jīng)常受地域氣候、地形、檢修周期、部件批次、天氣等因素影響，其性能指標(biāo)、故障停機情況存在不同差異。要重點從風(fēng)機功率曲線符合率、風(fēng)機可利用率、風(fēng)機平均故障修復(fù)時間、風(fēng)機檢修總損失電量率、風(fēng)機非停次數(shù)5個維度展示風(fēng)機的運行情況，可以發(fā)現(xiàn)機組間存在的差異，對指標(biāo)較差、可靠性不高的機組開展專項檢修。通過“精準(zhǔn)施策”來實現(xiàn)“狀態(tài)檢修”，合理統(tǒng)籌安排檢修計劃及開展檢修作業(yè)。在日常運維中注重經(jīng)驗積累，將設(shè)備問題與解決方案做系統(tǒng)對比，積累經(jīng)驗。

3.4 建立科學(xué)運維管理體系

一是由各區(qū)域發(fā)電公司為主，加強當(dāng)?shù)仫L(fēng)電場站接入新能源區(qū)域生產(chǎn)運營中心工作，積極爭取電網(wǎng)調(diào)度權(quán)，切實發(fā)揮區(qū)域統(tǒng)籌、統(tǒng)一調(diào)度、檢修維護等功能。二是由區(qū)域生產(chǎn)運營中心牽頭，研究區(qū)域備品備件庫存優(yōu)化管理與調(diào)度，推進大部件、易損件、易耗品聯(lián)儲聯(lián)備，發(fā)揮協(xié)同降本增效作用。

3.5 探索采用智能化、數(shù)字化運維方法

以打造“智慧運維”模式，助力風(fēng)電運維發(fā)展的大跨越，降低發(fā)電成本，提高上網(wǎng)電量。力爭實現(xiàn)每5萬千瓦的可控成本下降20%～40%;每5萬千瓦運維人員數(shù)量減少30%～40%;設(shè)備運行可利用率大于能量可利用率（實際發(fā)電量與理論應(yīng)發(fā)電量的比值）;功率曲線達標(biāo)率大于98%;所有作業(yè)覆蓋率大于90%、預(yù)防性維修占比大于50%。

參考文獻

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