風力發(fā)電場運維管理的有效措施研究

李向小

(內蒙古龍源新能源發(fā)展有限公司)

0 引言

隨著我國經濟發(fā)展水平的提升, 對電力能源的需求量也在逐步增加, 作為一種新興發(fā)電模式, 風力發(fā)電技術可以將空氣動力轉化為機械能, 有效實現對電力能源的供應。當前, 我國風力發(fā)電場的數量及規(guī)模均在增大, 機組運行呈現出復雜性、多樣性的特點,這也給風力發(fā)電場運維管理提出更高要求?；诖?應以風力發(fā)電場運行現狀為出發(fā)點, 提出切實可行的運行管理機制, 為風力發(fā)電場高效運行提供保障。

1 風力發(fā)電場概況

某風電公司于2012 年5 月1 日開工, 2013 年12月15 日首個風力發(fā)電場投運, 當前有A、B 兩個風力發(fā)電 場。其 中 A 風 電 場 裝 機130 臺, 容 量 為121.5MW, 投運5 年后已經退出質保期, 當前由檢修人員進行維護工作; B 風電場裝機264 臺, 容量為400MW, 當前正投入使用中。為符合電網質量標準, 該風電公司積極推進安全生產與設備整治, 同時以經濟效益為中心, 全面扎實做好各項運維管理工作。

2 風力發(fā)電場運維管理要點

2.1 加強數據收集與管理

風力發(fā)電場運維管理工作中最關鍵的就是做好數據收集與分析工作, 包括風速數據、溫度數據、電流電壓數據、風機振動數據等, 通過上述數據可以了解風電機組的運行狀況。為確保風力發(fā)電場的穩(wěn)定運行, 運維管理人員應加強對相關數據的記錄、整理與分析, 進而判斷風機運行狀況及設備穩(wěn)定性, 并制定出針對性運維檢修方案, 對可能出現的問題提前做好準備措施。

2.2 加強頻發(fā)故障的分析與處理

風電機組運行過程中難免會受到外界環(huán)境、工藝技術等因素的影響而出現頻發(fā)故障, 而且因對風力發(fā)電機的全面運行維護管理不到位, 機組長時間服役也會出現不同的老化和故障問題。(如表1 所示) 為盡可能控制其對機組的不良影響, 運維管理人員應對這部分故障進行分析總結, 并結合現場實際情況與設備運行狀態(tài)提出相應的維修整改措施。

表1 風力發(fā)電機部件故障概率與停機時間占比

3 風力發(fā)電場運維管理面臨的挑戰(zhàn)

3.1 機組設備多, 管理難度大

結合該風電公司風電場運行情況來看, 由于設備臺數較多, 導致管理難度增加, 同時面臨較大的作業(yè)危險系數。每一臺風機運行期間都可作為單一的發(fā)電單元, 由于周圍環(huán)境、設計情況、工藝技術存在差異, 不同風機出現故障的類型與概率也不相同, 這導致風力發(fā)電場的運維工作往往處于分散狀態(tài), 給運維管理人員帶來了很大挑戰(zhàn)[1]。首先, 風機自身結構決定很多風機運維管理工作都需要在高空完成, 大大提升了作業(yè)危險系數; 其次, 在環(huán)境因素影響下, 風機內部呈現出“冬冷夏熱”的環(huán)境特點, 同時若風速條件不滿足機組登塔、出艙要求, 也會給運維管理工作帶來不利影響; 最后, 風電機組具有設計復雜、涉及面廣的特點, 發(fā)電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等需要相關人員同時完成運維任務, 這對人員專業(yè)能力提出較高要求。綜合來看, 在多方面因素的影響下, 風力發(fā)電場運維管理工作的不確定性大大增加, 且工作難度進一步提升。

3.2 專業(yè)運維管理人才不足

運維管理人才不足也是阻礙風力發(fā)電場運維管理工作開展的重要因素。一方面, 風電行業(yè)作為新興行業(yè)在我國發(fā)展時間較短, 經驗積累不足且崗位穩(wěn)定性差, 降低了相關工作對專業(yè)人才的吸引力。另一方面, 風力發(fā)電場位置偏遠, 工作環(huán)境較為惡劣, 加上運維管理工作難度大, 對人員專業(yè)水平要求高, 導致技術人才與管理人才工作意愿降低, 最終導致風力發(fā)電場運維管理人才短缺, 并給其安全運行帶來安全隱患[2]。

3.3 運維管理模式存在滯后性

上文提到, 該風電公司風力發(fā)電場運行近10 年,部分管理制度與管理模式不滿足當前的發(fā)展要求, 實踐中逐漸顯露弊端。與此同時, 風力發(fā)電場的很多管理模式都是直接應用火電廠現成的管理經驗, 存在與風電場實際運維需求不匹配的情況, 很大程度上限制了其綜合效能的發(fā)揮。

4 風力發(fā)電場運維管理的優(yōu)化舉措

4.1 基礎管理

開展風力發(fā)電廠運維基礎管理工作可以從以下幾方面入手: (1) 完善運維管理制度。制度是管理工作的重要基礎, 為提升管理水平, 應針對風力發(fā)電場內現有的基礎標準、管理標準、技術標準等進行優(yōu)化與完善, 切實提高其合理性與可行性, 確保其可以真正起到指導生產、規(guī)范操作的作用。(2) 構建綜合管理體系。在進行運維管理工作過程中, 應結合運行現狀構建保證和監(jiān)督兩大體系, 并作用于機構設置、技術管理、人員管理中。全體員工應樹立安全管理和質量管理科學意識, 將安全生產作為運維管理的核心。(3) 落實班組建設工作。班組作為風電公司內部最基層的組織單位在機組運維管理工作中發(fā)揮重要作用, 只有完善班組建設, 才能為風力發(fā)電場高效運行提供保障。在此期間, 風電公司各部門都應參與到班組管理工作中, 有效針對安全、生產、設備、績效等方面實現統(tǒng)一管理, 加強溝通交流與協(xié)助配合, 實現班組建設工作的標準化、規(guī)范化、精細化發(fā)展。

4.2 檢修管理

風力發(fā)電場投運前, 設計風電機組使用壽命為20 年, 年可利用率為95%, 為實現上述關鍵目標,應切實做好檢修管理工作。一方面, 應采取有效措施延長不可修復系統(tǒng)使用年限至20 年; 另一方面, 應提高可修復系統(tǒng)的維修性與維持能力。一般來說, 風力發(fā)電場檢修工作可分為技術領域與管理領域, 其中技術領域包括故障檢測、隔離、拆裝、修復等, 針對風電機組實際運行情況制定可行的檢修計劃, 全面推進狀態(tài)檢修。在此期間, 應引入科學的測試儀器與分析方法, 促進數據分析質量與設備檢修質量的提升。而管理領域主要包括維修方案與大綱制定等, 針對風力發(fā)電場實際情況探索合理有效的檢修模式, 實現在線、離線檢測手段的綜合應用, 進而有效提升機組系統(tǒng)運行的可靠性與經濟性。在開展檢修管理期間, 應貫徹“預防為主、計劃檢修”原則, 在保證檢修質量的前提下加強工期與成本管理, 從而提出與風力發(fā)電場運行相適應的檢修方案優(yōu)化組合。

4.3 安全管理

安全管理是運維管理的重要組成部分, 考慮到風電產業(yè)的特殊性, 風力發(fā)電場應充分提升度安全管理的重視, 同時將“預防為主, 綜合治理”原則落實到各個管理流程中, 有效開展安全隱患預防工作, 降低發(fā)生安全事故的概率。首先, 應根據現場實際構建相應的安全管理機構并設置專門的安全管理崗位。風力發(fā)電場內部設置專職安全員, 班組內部設置兼職安全員, 實現對安全管理工作有效落實。風力發(fā)電場安全生產應做到全員參與, 形成完善化的安全網絡。其次, 落實安全生產責任制, 將具體安全管理責任落實到部門與個人, 同時執(zhí)行配套的獎懲制度, 以提升相關人員的安全意識與責任意識, 確保安全生產穩(wěn)定落實, 避免流于形式。再次, 在風力發(fā)電場內部構建安全評價標準, 聘請專家到現場開展安全評價工作, 明確存在的問題與隱患, 第一時間進行整改。最后, 圍繞機組運行現狀編制安全技術措施, 將安全生產作為第一要義, 切實提升相關舉措的科學性與指導性。

4.4 運行管理

風力發(fā)電場運行期間, 需要根據實際情況實施有效的運行管理工作, 落實可行的管理標準制度并做好復查修訂工作。在此期間, 應對具體的運行規(guī)程加以完善, 提升機構設置與崗位配置的合理性。風電公司管理層應在風力發(fā)電場運行管理中充分發(fā)揮職能, 制定切實可行的運行方案。具體來看, 管理層需要關注的工作包括(1) 定期預測風電機組功率, 優(yōu)化風電機運行狀態(tài), 確保與節(jié)能降耗目標相適應; (2) 采取對標管理手段, 吸收其他單位的先進經驗, 并結合自身實際情況做出科學調整; (3) 風力發(fā)電場運行期間應做好數據收集與分析工作, 結合實際情況對相關標桿值進行科學調整; (4) 針對風電廠運行制定長效管理機制, 不斷積累管理經驗并應用于生產實踐中; (5) 制定具體的生產指標并實施日跟蹤, 定期進行分析總結, 落實立體交叉監(jiān)管模式; (6) 圍繞安全生產、節(jié)能降耗管理目標設置責任機制, 針對不同管理階段設置針對性工作目標, 實現對標管理與生產管理的有機結合。

4.5 設備管理

風力發(fā)電場機組設備較多, 設備管理也貫穿于運維管理的全過程。為降低機組設備出現安全故障的概率, 運維管理人員應定期進行設備維護工作, 對與存在的問題與隱患進行及時整改。隨著信息技術水平的提升風力發(fā)電場設備管理模式也逐漸向數字化、信息化、智能化方向發(fā)展, 可通過構建風力發(fā)電場數據庫實現設備數字化操控與遠程維護指導, 促進運維管理效率的提升[3]。以風力發(fā)電機葉輪故障檢修為例, 葉輪出現故障后容易造成機組失速、失穩(wěn)等現象, 為保證風力發(fā)電機運行質量, 可以通過信息技術搭建故障監(jiān)測預警體系, 實現對風力發(fā)電機運行狀態(tài)的實時監(jiān)控與信息反饋。為進一步提升信號傳遞的穩(wěn)定性, 還可以針對風電機組安裝風能監(jiān)測裝置(如圖1 所示),有效對風電設備運行狀況進行監(jiān)測與維護, 運維管理人員也可以及時根據裝置反饋情況了解機組運行狀態(tài), 一旦出現故障可第一時間采取維護措施, 最大限度上提升風力發(fā)電機運行安全性與可靠性[4]。

圖1 風能監(jiān)測裝置結構示意圖

4.6 人員管理

運維管理人員是風力發(fā)電場運維管理工作主體,為提升管理成效, 應定期開展相應的培訓學習活動,促進其技術水平與專業(yè)能力的提升。結合風電場崗位實際來看, 人員培訓管理工作主要包括以下幾方面:(1) 到崗培訓。新入職員工正式到崗前, 需要先參加到培訓, 培訓內容包括基礎理論知識和操作技巧等, 確保對機組基本結構、工作原理等產生基本了解。到崗培訓工作應由技術部門專門人員負責, 完成培訓后組織理論與操作考試, 通過后即可進入后續(xù)培訓工作。(2) 實習培訓。新員工在初步了解風力發(fā)電場生產概況后, 可以參與到生產實際的培訓中, 由值班長指導員工完成實際工作, 增強對機組結構、運行原理、運維手段的掌握, 逐步提升相關人員的實踐操作能力。(3) 員工崗位培訓。員工正式進入崗位后, 也需要開展相應的培訓工作。培訓內容應同生產實際緊密結合, 通過多種形式提高員工能力與素質,為風電場安全生產提供保障。

5 結束語

綜上所述, 做好運維管理工作是提升風力發(fā)電場運行效率與質量的關鍵手段。本文以某風電公司為例, 對風力發(fā)電場運維情況加以分析, 仍面臨一定的問題與挑戰(zhàn)。因此應充分認識到運維管理對風電產業(yè)發(fā)展的意義, 有序落實基礎管理、檢修管理、安全管理、運行管理、設備管理、人員管理等多方面工作, 同時應積極推進科技創(chuàng)新與管理創(chuàng)新, 進一步為風力發(fā)電場經濟效益與社會效益的共同發(fā)展奠定基礎。