海上风电运维的策略研究
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作者:徐华利
摘 要：在总发电成本中，海上风电运行维护成本约占其中的28%～33%，其局限了海上风电产业的后续发展。实践积累作为起步阶段风电运维的主要方式，通过问题的发现与解决，为其日后稳定发展奠定扎实的基础。
关键词：海上风电 运维成本 维护措施
随着经济全球化的带来，可持续发展的战略理念已经无法满足于当下传统电力行业，风电产业应运而生，逐渐取代了传统电力行业，占领了电力发展的主要地位。风电产业主要分为陆地与海洋两部分，由于陆地风电占地面积对土地面积要求较大，而在当前土地资源较为珍贵的前提下开展海上风电模式，对其使用频率逐年下降。海上风电与陆地风电的不同在于其污染小且拥有丰富的资源，但就目前而言，其实际运维成本相对较高，使其发展受限。
1 海上风电运维的特点
运行在海上极端恶劣环境中的海上风电机组，使其设备故障率逐年增高，在设备发生故障后，运行维护成员的安排、相应设备的补充、合理数量船只等一系列补救措施进行海上作业，除却昂贵的费用外，还受制于海上风速、风向及浪高等恶劣气候条件。较差的海上可进入性，使其船舶机组故障停机后，只能等待合适的天气才能执行海上维护任务，使机组故障停机时间被迫延长，进而造成极大的发电损失[1]。这些原因是造成过高海上风电运行维护成本的主要原因。因此，想要使海上运性维护成本降低，对适合海上气候环境的风电机组进行考虑与设计，使机组的可靠性得以提升，对运行维护的措施进行优化与完善。
2 海上风电作为的难点
（1）自然条件差。制约出海主要是由于台风、大雾及海浪等原因造成其航行时间缩短，这一原因使得海上运维风电管理与陆地风电运维相同，不合理的出海分布时间占其总出海作业的89%以上，因其作业的年均时间多集中在4～9月份，总出海时间约为155d。（2）交通不便。船舶作为海上风电作业的主要交通工具，其特点是机动性差、通勤时间长，若航行至暗礁或养殖区等危险位置，则会产生一定的安全隐患。终止夜间作业，缩短海上作业时间是避免此类问题出现的唯一办法。（3）盐雾腐蚀。海上的特点即是高湿度、高盐分，容易溶蚀基础平台与相关设备，因此，把控设备防腐等级，采用防腐设备，以防腐工作的有效开展为前提，使风机内部散热系统的合理性与标准性得到保证，但会增加设备采购及运维成本。（4）过多的监控设备。复杂且恶劣的海上风电作业环境，使其运维成本极大，且逐年增加的设备维护难度，使海上运维风电机组监控和坚实设备过多。
3 海上风电运维的有效措施
3.1 机会维护策略
当某一部件发生故障时，预防性维护机会分布给其余部件是机会维护策略的基本，通过对相应维护条件的情况判断部件的可执行性，进而做出与其相关的决策[2]。机会维护的优点在于其能够统一进行多种维护措施，对固定维护的费用进行分摊;以“机会”对各个机组进行联系，优化风电机组维护策略。其中目标函数为评价费用率，优化对象为风电关键部件的预防性维护数据与机会数据，进而搭建机会维护模型。机会维护策略中，以计划维护与事后维护相结合为主，通过役龄递减因子与故障递增因子的引入，组合机会维护的方法，对最优方案进行选择，但在执行前应当查看其是否满足其维护役龄;或者，计划维护与状态检测相机和，通过维护策略的优化，对单台风机进行优化维护，但缺点在于其不能将其优势充分发挥。优化与维护海上风电机组，使机会维护的优势得以发挥。机会维护的程表较低，在风电机组部件发生故障后，通过“区别对待”的方式，采用多种方法对其余损坏部件或正常部件进行维护，并通过不同机会维护阈值对故障机组与其他机组进行优化维护策略。维护固定成本分摊是机会维护的主要功能，但在维护时，需要携带较多配件，因此，其对船舶提出极高的要求，也使得维护成本提升。就目前而言，机会维护策略仅仅受限于经济相关方面，如果忽略其维护的相关性与随机性，其是一项较为完美的海上风电运维措施。
3.2 预防维护策略
在相关部件发生故障前对其进行维护是预防性维护的基本特点，保证风电机组能够维持正常运行状态[3]。调整、检查、定期拆修等是预防性维护的内容，而计划维护与视情维护是预防维护下的两个部分。（1）计划维护策略。认识风电设设备的规律，无论处在何种状态的设备，在对其进行维护时应按照预先规定的时间进行，半年、1年、5年都是计划维护中常用周期。優化研究作为计划维护策略中的一部分，其主要对计划维护周期进行优化，如果选择不恰当的计划维护周期则容易出现维护不足或过度维护的情况出现，从而出现维护成本过高，或维护可靠性够低的情况出现。对风电老化过程进行构建，模拟老化故障、随机故障，创设关于计划维护的网络结构图时应当以风电机组的可靠性模型为基础，在评价指标中以可用度为前提，对计划维护的时间间隔进行优化。计及齿轮箱的更换成本与故障后成本在成本函数中需要提前对齿轮箱计划维护时间间隔进行优化，进而降低系统单位时间内的维护成本。出于对完全维护的考虑，即便修复如新，对计划维护采用优化的周期间隔，但在时间中，不断增加的计划维护次数，使设备的故障率也在不断增加，因此，在计划维护时采用周期维护的方式，会发生过度维护或维护不足的情况。（2）视情维护策略。在运性设备中对数据采集装置进行安装是视情维护策略的主要表现方式，其根据船舶的实际运行情况对其做出相关安排与维护。虽然计划维护在理论中是设备故障安排维护的主要策略，但在实际情况中，在恶劣环境中运行的海上风电机组，由于风速、海浪过大、过激的情况使设备加速恶化，因此，保守的计划维护措施是不够的。根据对海上风电厂的运性周期成本进行分析，并将仅使用计划维护策略与仅采用事情维护策略的相关指标进行经济可靠性对比发现，视情维护成本低与计划维护成本，但安全性、可靠性高于计划维护成本。但其中存在最为主要的问题则是状态监测设备的成本极高，但却并非适用于所有部件中。海上风电机组作为复杂性的多部件运行系统，在工作中多发生混合性故障，单一故障的出现率较低，但当前较少有混合性故障的针对性研究。在实际情况中，具体运行维护测试的制定受混合故障诊断技术的影响，因此，在对海上风电运行维护中，通过统一维修的方式对具有相关故障的部件进行维护，不仅能够分摊固定维护的费用，还是短期内多发故障的可能性得以降低。
4 结语
在海上风电运维中其主要特点则是极易受天气影响，过于恶劣的环境使其可进入性差，而这个特点无疑提高了海生风电机组的顺利运行与维护的苦难程度。近年来，稳步发展的海上风电规模，使风电机组的趋势逐步向大容量并网靠近，通过有效的运维管理，使其可靠性与安全性得以提升，进而成为新能源建设中的重点。有效施行台账、计划及安全等管理措施，并予以防台预控模式，使海上风电运维始终保持稳定运行状态。
参考文献
[1] 周琼芳.基于平价上网的海上风电运维策略分析[J].科技创新与应用，2019（22）：126-128.
[2] 步文智.海上风电运维人员安全管理难点和相应对策探讨[J].决策探索（中），2019（6）：6-7.
[3] 许元军.海上风电运维市场的新契机与对策[J].中国市场，2016（19）：63-64.
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