莊甦

（中國航天萬源國際（集團）有限公司，北京 100176）

我國在經(jīng)濟發(fā)展的進程中非常注重新技術(shù)和新設(shè)備的創(chuàng)新和應用，尤其是在風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)，依靠先進的設(shè)備和技術(shù)，降低運營成本，不斷提高運行效率。一個風電投資項目，除了質(zhì)量優(yōu)良的發(fā)電設(shè)備做保障，還需要風電場全生命周期的度電成本優(yōu)化，在設(shè)備運維、保養(yǎng)等方面，加強科學管理，加大科技創(chuàng)新，不斷開展更深層次的研究工作，使風力發(fā)電設(shè)備在額定運轉(zhuǎn)時期內(nèi)發(fā)揮最佳性能。關(guān)于風力發(fā)電設(shè)備運維和檢修存在的問題及其問題產(chǎn)生的主要原因等必須結(jié)合風場實際開展具體化分析，并研究制定出問題的解決方案和有效的管理措施。

1 風力發(fā)電設(shè)備運維中存在的常見問題以及主要誘因

1.1 投入的運維資金不足

我國風電平價上網(wǎng)時代的到來，使得企業(yè)更加追求優(yōu)質(zhì)設(shè)備和低成本投入。風力發(fā)電項目全生命周期主要是項目投資開發(fā)、風場工程建設(shè)和設(shè)備安裝、生產(chǎn)運維三個階段。在項目投資預算確定的前提下，項目竣工投產(chǎn)后，生產(chǎn)運維的管理水平和工作效率直接決定了項目的效益。然而，由于前期風資源開發(fā)、風電場建設(shè)以及設(shè)備采購的資金投入巨大，以及生產(chǎn)運行階段不確定因素的出現(xiàn)，都會造成運維資金不足的問題，從而影響運維工作不能順利實施，結(jié)果帶來風機故障率高，停機成本增加，運行效率低，發(fā)電量少，企業(yè)效益下降。據(jù)統(tǒng)計，陸上風電的運維費用一般占到度電成本（每千瓦時）的10%～15%。

1.2 配備的運維人員短缺

由于風電涉及多學科多專業(yè)，運維人員要具備一定的理論和實操技能，我國風力發(fā)電發(fā)展較晚，管理人員多是從火電或者水電轉(zhuǎn)行過來，風電場管理經(jīng)驗不足，運維人員能力參差不齊、技術(shù)人才培養(yǎng)不成體系，這些因素導致了我國風電設(shè)備故障較多，處理故障時間較長等，影響了風電機組的運行效率。質(zhì)保期內(nèi)，風力發(fā)電機組的運維服務(wù)由主機廠負責。隨著裝機量的增加，主機廠只能抽調(diào)工廠機械、電器方面的裝配工人輪換崗位，充實風場運維隊伍，但是這些人不具備登高作業(yè)等特殊技能和資質(zhì)，經(jīng)過專業(yè)培訓合格后才能上崗工作，顯然這樣的運維隊伍是不穩(wěn)定的，也給風場安全運營帶來了風險；出質(zhì)保后，由風電場自己負責組織運維隊伍或者外包。風電場規(guī)模不斷擴大，風電場對運行管理人員的需要和具有足夠能力運維技術(shù)人員的配置均受到投資成本的限制，人員嚴重不足。加上運維工作環(huán)境艱苦，工作負荷重，待遇不高，危險系數(shù)大，因此，運維人員的流動率比較高。風電后市場對運維人員的巨大需求，必然帶來運維技術(shù)人員局部缺失的局面。

1.3 管理與技術(shù)方面的落后

風電場的運維工作是一項系統(tǒng)工程，主要關(guān)注風電場的設(shè)備管理、技術(shù)管理、人員管理、備品備件管理和安全管理等。風力發(fā)電設(shè)備運行維護是重要的工作內(nèi)容，風力發(fā)電機組涉及機械結(jié)構(gòu)、機械傳動、液壓潤滑、電力電子、高低壓電氣控制、各類傳感器、通信傳輸、檢測技術(shù)等各方面的專業(yè)知識，可能還會有不同機型，對設(shè)備維護人員提出了較高的要求，一旦運維人員的知識技能不足，就會延誤故障的發(fā)現(xiàn)和排除，增加停機成本，甚至發(fā)生事故。

我國在風電運維模式和管理上還是粗放型的，運維人員是否按照風機運維手冊的要求操作，當天的工作計劃完成狀況和問題解決的成度等等，均無法得到及時有效的監(jiān)管，有些錯誤操作不能得到及時提醒和糾正，可能導致風力發(fā)電機組性能受到影響，不僅難以達到預期的發(fā)電量，還會造成嚴重的生產(chǎn)事故。

2 解決運維問題的舉措和方法

2.1 運用全壽命周期管理理念，構(gòu)建合理的運維模式體系

我國風電場裝機的容量不斷擴大,運行風電機組的數(shù)量逐年增加，風電場的運行已經(jīng)進入規(guī)模化的發(fā)展階段,全壽命周期的投資理念已經(jīng)逐漸被業(yè)內(nèi)接受，不僅要選好設(shè)備，更要用好設(shè)備，風電設(shè)備運維管理狀況成為當下行業(yè)關(guān)注的重點。學習國外先進的管理經(jīng)驗，基于大數(shù)據(jù)和云計算，采用系統(tǒng)診斷、風險評估、可靠性分析、壽命管理、預知性維修、整體解決等風電運維策略，加強設(shè)備管理與技術(shù)提升、優(yōu)化工作環(huán)境與資源配置、構(gòu)建合理運維模式與體系，改變“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的落后管理方式，從被動式運維向主動式運維、智慧運維轉(zhuǎn)變，做到有計劃的“預防式”保障服務(wù)，既有“急診式”維修又要做“體檢式”預防。運維管理是風電場工作中的一項重要任務(wù),不僅是提升設(shè)備利用率,提高設(shè)備安全性、穩(wěn)定運行,降低各種能耗的前提,而且還是風電場獲得更多經(jīng)濟效益的保障.

2.2 運用新技術(shù)提高運維工作效率和有效監(jiān)管

風電場事故不僅與整機質(zhì)量有關(guān),而且與企業(yè)的管理體制、風電場管理與運維人員的規(guī)范操作有著密不可分的關(guān)系。風電場維護檢修人員的安全意識、技術(shù)水平和責任心,對保證風電機組正常運行及風電機組的安全有著最為直接、關(guān)鍵的作用。作為風險較高的發(fā)電企業(yè)，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，除了完善各項制度，更需在技術(shù)上加以提高。我國風電運行階段的監(jiān)測手段主要集中于電氣設(shè)備，對一些風電的主要部件，特別是關(guān)系到風電設(shè)備壽命、運行隱患的關(guān)鍵部件如發(fā)電機主軸、軸承、齒輪箱、葉片等缺乏有效的、系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測，導致運行階段對風電設(shè)備的了解始終處于被動和局限的狀態(tài)，無法跟蹤故障的發(fā)展趨勢，不能預先發(fā)現(xiàn)并提前排除故障隱患。運維工作主要是依靠相關(guān)人員的責任意識和專業(yè)水平及時發(fā)現(xiàn)隱患并加以排除。然而，對設(shè)備的定期巡檢要1-2 個月才進行一次，有限的運維人員，惡劣的氣候條件、高空場地條件、人員技術(shù)水平、工具狀況以及人員身體狀況等各種因素的存在，使得風力發(fā)電設(shè)備常常處于亞健康狀態(tài)運行，無法保障全生命周期效益最大化。

隨著各種技術(shù)手段和管理模式的優(yōu)化，后市場運維也早已經(jīng)不是單純的對設(shè)備的檢修維護。數(shù)字化工具和檢測設(shè)備、5G 技術(shù)和光纖通信、北斗衛(wèi)星技術(shù)應用和人工智能穿戴設(shè)備使運維檢測和檢修水平的質(zhì)量有了巨大的提升空間。數(shù)字化風電場運營管理，大數(shù)據(jù)挖掘、智能分析與診斷、故障預警、故障預測、故障庫、備件庫的建立，實現(xiàn)了預防性檢修、備件供應、風功率預測、電力交易等平臺管理功能。數(shù)字化力矩扳手可以記錄每一顆螺栓力矩信息，并及時上傳到數(shù)據(jù)中心，匯總后的數(shù)據(jù)用于設(shè)備壽命周期的計算分析；北斗定位系統(tǒng)高精度靜態(tài)定位方法對風電機組基礎(chǔ)沉降進行有效監(jiān)測；光纖檢測不僅可以探知重要結(jié)構(gòu)部件細微應力變化，還可以反映傳動部件溫升的變化情況；智能穿戴設(shè)備成為運維人員不可或缺的裝備，它成為高精尖技術(shù)在運維管理應用的新平臺，不僅使運維管理信息化，可視化，智能化，也使運維人員有了更加安全的保障，大大提高了風力發(fā)電設(shè)備運維的效率和可靠性。

先進技術(shù)的應用，使得運維人員能夠更好地把握設(shè)備的運行狀況，制定合理的檢修維修計劃和資源配置計劃，縮短排除故障的時間，提高風機的發(fā)電效率，無人值守風機未來可期。

2.3 全面提高運維人員的技能水平

風電場運維工作最突出的矛盾是運維人員的專業(yè)素質(zhì)不能滿足風電場日益發(fā)展的要求，而運維工作必須依靠人員之間的協(xié)同配合。對運維人員的培訓主要是兩個大的方面，一是接受風電場全面、系統(tǒng)和嚴格的安全生產(chǎn)培訓，加強安全生產(chǎn)意識，提高安全生產(chǎn)技能，取得安全生產(chǎn)資質(zhì)；二是接受技術(shù)和技能培訓，全面了解風力發(fā)電設(shè)備知識，掌握相關(guān)專業(yè)技能，具備發(fā)現(xiàn)問題和排除故障的能力。定期組織技術(shù)交流，運維經(jīng)驗交流，知識和技能大賽等，都可以促進和提高運維人員運維水平和工作質(zhì)量，從而保證風電設(shè)備的健康運行。

運維人員雙向代培，也成為主機廠和風電場相互交流，確保風電場安全生產(chǎn)，共同提高風電設(shè)備運行效率的手段。主機廠為客戶風電場代培運維技術(shù)人員，便于出質(zhì)保后的運維工作無縫銜接；客戶風電場為主機廠代培運維管理人員，確保風場管理要求和各項安全生產(chǎn)制度的有效落實。隨著風電后服務(wù)市場的蛋糕越來越大，主機廠已經(jīng)調(diào)整了發(fā)展戰(zhàn)略，利用主機廠的技術(shù)優(yōu)勢、產(chǎn)品優(yōu)勢和供應鏈優(yōu)勢，組織更加專業(yè)的運維隊伍，將主營業(yè)務(wù)延伸到了風機出質(zhì)保后的運維服務(wù)市場，運維人員整體技術(shù)水平得以保障。

3 結(jié)語

我國風電起步晚，技術(shù)發(fā)展速度快，行業(yè)缺乏相關(guān)標準，這勢必給運維帶來一定壓力，有的來自市場環(huán)境的不規(guī)范、產(chǎn)業(yè)鏈上的技術(shù)不成熟，有的來自于管理方面的經(jīng)驗不足、風電設(shè)備維護體系不完善等。部分企業(yè)片面追求當期發(fā)電量，整體呈現(xiàn)粗放式經(jīng)營，運維計劃不合理，資源配置不當，風電設(shè)備運行不穩(wěn)定，設(shè)備故障頻出。隨著我國風電裝機數(shù)量超過十萬臺，運行規(guī)模的增長，以及風電設(shè)備大型化的發(fā)展趨勢，未來風電設(shè)備運維的問題將會越來越復雜，解決這些問題需要從多方面著手，對現(xiàn)有的風電運維方案進行全面和系統(tǒng)的優(yōu)化。后期的智能化運維和資產(chǎn)優(yōu)化管理，提升風電場安全運行下的能量可利用率，是風電投資項目全生命周期重要的組成部分。