李炳花

（中國(guó)廣核新能源控股有限公司，北京100070）

1 引言

電能是現(xiàn)代社會(huì)最重要的能源形式之一，各行各業(yè)的生產(chǎn)、人們的日常生活都離不開電能的供應(yīng)。傳統(tǒng)的火力發(fā)電方式會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，一旦碳排放量超過(guò)一定數(shù)值，全球溫度將會(huì)再度上漲，人類屆時(shí)將面臨新的環(huán)保危機(jī)。因此，盡一切可能減少碳排放量是可持續(xù)發(fā)展理念的主旋律之一。鑒此，風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔發(fā)電方式受到了前所未有的關(guān)注。為了提高風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益，必須全面提高運(yùn)維管理水平。

2 風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理工作中存在的問題

2.1 針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備全壽命周期的運(yùn)維意識(shí)不足

風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維管理工作是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，特別是設(shè)置在我國(guó)西北與北方地區(qū)的大型風(fēng)電場(chǎng)，超出質(zhì)保期限之后的定檢等運(yùn)維工作均通過(guò)招投標(biāo)、詢價(jià)采購(gòu)等形式與第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)合作開展。由此造成的后果是，風(fēng)電場(chǎng)與第三方運(yùn)維機(jī)構(gòu)的工作目標(biāo)不一致——為了保證發(fā)電量，運(yùn)維合同中擬定的檢修運(yùn)維方案需要雙方根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況不斷協(xié)調(diào)，可能無(wú)法按照全壽命周期的運(yùn)維理念實(shí)施。如果風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維管理工作并未委派第三方負(fù)責(zé)，業(yè)主方將面臨運(yùn)維成本高、檢修人員缺乏的困難，導(dǎo)致犧牲設(shè)備定期檢修運(yùn)維時(shí)間的現(xiàn)象更加嚴(yán)重。此外，隨著出質(zhì)保風(fēng)電場(chǎng)的大量增加，重大設(shè)備質(zhì)量問題仍未得到根本控制，質(zhì)保后運(yùn)維工作仍然面臨巨大難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。

2.2 設(shè)備故障處理處于“被動(dòng)狀態(tài)”

由于風(fēng)電場(chǎng)日常運(yùn)維工作量大，導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)有些機(jī)組設(shè)備出現(xiàn)故障，已經(jīng)嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)時(shí)才“被迫”維護(hù)，導(dǎo)致出質(zhì)保后設(shè)備生產(chǎn)商與風(fēng)電場(chǎng)之間的技術(shù)交流出現(xiàn)斷層，風(fēng)電場(chǎng)也未能針對(duì)機(jī)組設(shè)備故障的成因進(jìn)行仔細(xì)分析和如實(shí)記錄，致使風(fēng)電機(jī)組的“一機(jī)一檔”設(shè)備健康管理工作無(wú)法深入開展，直接影響設(shè)備的可利用率。

2.3 隨著使用時(shí)間的累積，備品備件儲(chǔ)備難度加大

任何設(shè)備都有壽命周期，如果前期維護(hù)工作不到位，則設(shè)備隱藏的損毀之處會(huì)越來(lái)越多。事實(shí)上，隨著使用時(shí)間的累積，運(yùn)維人員按需儲(chǔ)存?zhèn)淦穫浼碾y度會(huì)逐漸加大。具體表現(xiàn)在如下方面：

1）當(dāng)前，風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的備品備件對(duì)生產(chǎn)廠商的依賴性極大，除了從原廠購(gòu)置零部件之外，運(yùn)維采購(gòu)負(fù)責(zé)人員很難在市場(chǎng)中成功尋找到其他廠家生產(chǎn)的替代零部件。

2）設(shè)備更新?lián)Q代的速度正在逐漸提升，加之很多零部件的供應(yīng)商出現(xiàn)“整合”情況，導(dǎo)致一些零部件已經(jīng)陷入停產(chǎn)、停售狀態(tài)。面對(duì)此種情況，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維工作陷入了僵局：（1）若是沿用當(dāng)前的機(jī)組設(shè)備，需要額外支出成本，用以購(gòu)買市場(chǎng)存量越來(lái)越少或處于壟斷狀態(tài)的老型號(hào)設(shè)備零部件；（2）如果對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行退役報(bào)廢處理（同時(shí)需引入新設(shè)備），或是進(jìn)行改造處理，短期內(nèi)支出的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)購(gòu)買老型號(hào)零部件的成本；（3）隨著出質(zhì)保風(fēng)電場(chǎng)數(shù)量和機(jī)組類型不斷增多，業(yè)主需要管理的備品備件數(shù)量愈發(fā)繁雜，對(duì)信息化手段等提出了更高的要求，因此，運(yùn)維管理的采購(gòu)工作面臨極大的問題。

3 優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理體系，提高經(jīng)濟(jì)效益的有效方式

3.1 完善風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理安全性評(píng)價(jià)和技術(shù)監(jiān)督工作體系

實(shí)際上，風(fēng)電場(chǎng)提高風(fēng)電設(shè)備運(yùn)維管理質(zhì)量的核心目的在于使設(shè)備時(shí)刻處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而保證穩(wěn)定發(fā)電，避免經(jīng)濟(jì)效益受到削減。在此基礎(chǔ)上，若能不斷提高設(shè)備性能，風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電能力（發(fā)電效率）也會(huì)隨之提升，最終實(shí)現(xiàn)提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。由此可見，完善風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理安全評(píng)價(jià)和技術(shù)監(jiān)督工作體系存在必要性。具體而言，可采取以下措施：（1）在場(chǎng)區(qū)內(nèi)構(gòu)建安全監(jiān)控體系，通過(guò)信息化手段對(duì)風(fēng)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)力強(qiáng)度、設(shè)備負(fù)載量、是否存在故障等信息進(jìn)行全面監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)需根據(jù)實(shí)際情況對(duì)單臺(tái)或整組風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟停操作，進(jìn)而對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行即時(shí)檢修[1]。（2）整合風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)并校驗(yàn)其準(zhǔn)確性，周期性導(dǎo)出平均風(fēng)速、有效風(fēng)速等信息，進(jìn)而與風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)塔及有關(guān)部門圍繞數(shù)據(jù)進(jìn)行全面校驗(yàn)，分析風(fēng)能變化趨勢(shì)，做好一切運(yùn)維準(zhǔn)備工作，如在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，風(fēng)力持續(xù)處于較高水平，意味著設(shè)備負(fù)載量會(huì)大幅度增加。在此情況下，運(yùn)維人員必須依照歷史記錄，提前準(zhǔn)備好備品備件，并制定系統(tǒng)性的設(shè)備故障檢測(cè)與零部件先后更換方案，避免出現(xiàn)大量設(shè)備集中運(yùn)維的情況。

3.2 制定運(yùn)維管理及運(yùn)維采購(gòu)紅線事項(xiàng)，嚴(yán)格遵照風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理體系開展工作

風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理人員必須科學(xué)制定風(fēng)險(xiǎn)紅線事項(xiàng)，并遵守運(yùn)維采購(gòu)工作規(guī)程，嚴(yán)格遵照風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理體系開展相關(guān)工作[2]。風(fēng)電場(chǎng)安全運(yùn)維評(píng)價(jià)工作的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示[3]。左下角閉環(huán)中提到的“評(píng)價(jià)”需要按照安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)開展現(xiàn)場(chǎng)自查評(píng)價(jià)，主要內(nèi)容包含加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目檢修運(yùn)維階段危險(xiǎn)源的辨別，預(yù)防并控制可能出現(xiàn)的設(shè)備故障，提前制定應(yīng)急處理機(jī)制?；谠撃康木幹骑L(fēng)電場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)紅線事項(xiàng)后，所有運(yùn)維環(huán)節(jié)均需嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)程。風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理體系成功構(gòu)建的目的在于提高運(yùn)維檢修效率，希望最大限度地提高設(shè)備檢修成功率。圍繞該體系開展的相關(guān)工作在生產(chǎn)計(jì)劃、安全保障、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)、有效手段等方面的結(jié)構(gòu)體系如圖2所示。

圖1 風(fēng)電場(chǎng)安全運(yùn)維評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理體系與其他控制環(huán)節(jié)關(guān)系示意圖

3.3 多措并舉加強(qiáng)運(yùn)維期采購(gòu)集約化管理水平

為提升風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維期經(jīng)濟(jì)效益，確保備品備件及時(shí)、價(jià)廉的供給。首先，應(yīng)制定完備的集約化采購(gòu)策略及標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)維采購(gòu)工作程序，可以通過(guò)簽訂框架協(xié)議的形式保證同一風(fēng)機(jī)品牌備件的高效供應(yīng)，也可以通過(guò)集中采購(gòu)對(duì)某些通用性強(qiáng)的易耗品（如碳刷、濾芯）及油品形成規(guī)模采購(gòu)。其次，完善的供應(yīng)商尋源機(jī)制可以解決部分老舊或壟斷備件的替代問題。最后，完備的信息化手段，例如，電子商城等采購(gòu)平臺(tái)，是“互聯(lián)網(wǎng)+”形勢(shì)下加強(qiáng)備件聯(lián)儲(chǔ)供應(yīng)的良好實(shí)踐。

3.4 圍繞風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備“退役改造”提升經(jīng)濟(jì)效益開展相關(guān)工作

3.4.1 我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)1.5 MW及以下機(jī)組未來(lái)10年分階段退役改造需求的潛力預(yù)測(cè)

目前，我國(guó)已經(jīng)成為全球最大的風(fēng)電市場(chǎng)，我國(guó)設(shè)定的目標(biāo)為：在2030年前使碳排放量達(dá)到峰值，之后逐漸降低；到2060年前后，全面成長(zhǎng)為實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)的中堅(jiān)力量。截至2020年年初，我國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)容量已達(dá)到2.1×108kW[3]。按照風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)期20～25年的一般標(biāo)準(zhǔn)，大量風(fēng)電設(shè)備除了常規(guī)運(yùn)維之外，未來(lái)10年內(nèi)分階段退役及改造相關(guān)需求值得審慎考慮。如圖3、圖4所示，我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)各容量分類的機(jī)組設(shè)備在未來(lái)10年內(nèi)面臨的改造壓力較大。

圖3 2021—2025年我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組設(shè)備分階段退役及改造面臨壓力預(yù)估

圖4 2026—2030年我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組設(shè)備分階段退役及改造面臨壓力預(yù)估[4]

3.4.2 圍繞原有機(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造方案的成效預(yù)估

目前，我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組設(shè)備整體運(yùn)維的備選方案中的第一個(gè)方案即為對(duì)所有風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組設(shè)備進(jìn)行全面改造（少量已經(jīng)徹底達(dá)到退役報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備除外）。具體的運(yùn)維改造思路為：繼續(xù)使用原有塔筒、電氣設(shè)備，只擴(kuò)大設(shè)備葉片長(zhǎng)度等，可提高機(jī)組設(shè)備的單位發(fā)電效率，同時(shí)減少資金投入。但是，此方法無(wú)法增加設(shè)備使用壽期。

3.4.3控制發(fā)電及改造總規(guī)模的前提下，部分機(jī)組提前退役并更換新機(jī)組的成效預(yù)估

我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組設(shè)備整體運(yùn)維的備選方案的第二種改造方案為，對(duì)每年的總體改造規(guī)模進(jìn)行控制，對(duì)一些剩余價(jià)值不高的機(jī)組設(shè)備進(jìn)行提前報(bào)廢（退役）處理，在成本及經(jīng)濟(jì)效益得到有效控制的情況下完成新設(shè)備的更換。比如，將風(fēng)電場(chǎng)中1/2或1/3的1.5 MW機(jī)組設(shè)備替換為更高容量（如3 MW、5 MW等）的變槳風(fēng)電機(jī)組，將原有設(shè)備作為一種備用發(fā)電設(shè)備，投資成本可控制，收益可期。

3.4.4 所有機(jī)組一次性提前退役并更換新機(jī)組的成效預(yù)估

如果一次性對(duì)所有機(jī)組設(shè)備進(jìn)行提前退役，全部更換為新的機(jī)組，則根據(jù)我國(guó)現(xiàn)實(shí)情況，盡管長(zhǎng)期收益率加上原項(xiàng)目殘值也較為可觀，但前期投資巨大，僅靠風(fēng)電企業(yè)幾乎無(wú)法承受。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組設(shè)備的運(yùn)維管理工作開展模式影響風(fēng)電場(chǎng)短期利益和長(zhǎng)期利益。如果缺乏良好的運(yùn)維機(jī)制，追求短期利益而忽視運(yùn)維管理工作，則風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益無(wú)法得到保證。因此，注重“當(dāng)下”便是注重“長(zhǎng)遠(yuǎn)”，運(yùn)維管理工作不可忽視。