電力市場環(huán)境下的風(fēng)電場“運檢維”管理

尹浩霖，賈嶸，董開松，李濤濤，馬富齊

（1.中國電力建設(shè)股份有限公司，北京 100101；2.西安理工大學(xué)，陜西西安 710048；3.國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅蘭州 730050）

電力市場環(huán)境下的風(fēng)電場“運檢維”管理

尹浩霖1，賈嶸2，董開松3，李濤濤2，馬富齊2

（1.中國電力建設(shè)股份有限公司，北京 100101；2.西安理工大學(xué)，陜西西安 710048；3.國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅蘭州 730050）

近幾年風(fēng)力發(fā)電快速發(fā)展，然而由于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備技術(shù)不過硬，以及地區(qū)消納和電力送出建設(shè)不配套，導(dǎo)致風(fēng)電場出現(xiàn)設(shè)備故障率高，出現(xiàn)大面積棄風(fēng)和窩電現(xiàn)象。首先對風(fēng)電場“運檢維”管理現(xiàn)狀進行了詳細的介紹；其次，針對電力市場對風(fēng)電場“運檢維”管理的影響，從風(fēng)力發(fā)電行業(yè)、風(fēng)電場運行管理、風(fēng)電場檢修管理與風(fēng)電場維護管理4個方面進行了詳細的闡述；再次，詳細討論了電力市場環(huán)境下“運檢維”管理遇到的問題；最后，針對電力市場環(huán)境下風(fēng)電場“運檢維”管理方法，進行了分析與展望。

電力市場；風(fēng)電場；運檢維管理

目前，隨著我國化石能源的大量消耗，環(huán)保壓力日益突出，面對愈演愈烈的霧霾之痛，國家正逐步向環(huán)境友好型的社會發(fā)展思路轉(zhuǎn)變。包括風(fēng)力發(fā)電在內(nèi)的清潔能源日益受到政府、企業(yè)和用戶各方面的關(guān)注，特別是大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)正在成為一種趨勢[1-3]。新型風(fēng)電場的容量在電力系統(tǒng)中的比重逐步增加，風(fēng)電場在電力系統(tǒng)中的運行價值也在日益顯現(xiàn)，2015年，中國風(fēng)電新增裝機容量3 050萬kW·h，同比上升31.5%，累計裝機容量達到近1.45億kW。

伴隨風(fēng)電裝機容量繼續(xù)快速增加，風(fēng)電場的“運檢維”管理面臨的問題也日漸突出。風(fēng)電投資業(yè)主自行“運檢維”、風(fēng)機主設(shè)備廠家委托“運檢維”管理、第三方服務(wù)商委托“運檢維”管理等多種方式混合開展，但是并未形成一個較為統(tǒng)一的成熟的“運檢維”管理方式，加之當(dāng)前新電力體制改革進入深水區(qū)，電力市場化改革方向逐步明晰，如何保證風(fēng)電投資企業(yè)在電力市場環(huán)境下的經(jīng)營效益，提升風(fēng)電場的“運檢維”管理能力就成為關(guān)鍵。本文將重點分析目前風(fēng)電場“運檢維”管理所遇到的問題，并就電力市場環(huán)境下風(fēng)電場“運檢維”管理方法進行探討[4-7]。

1 風(fēng)電場“運檢維”管理現(xiàn)狀

1.1 風(fēng)電場“運檢維”管理的作用

風(fēng)電場“運檢維”管理指對 風(fēng)電場運行、檢修、維護工作的管理，具體管理內(nèi)容包括風(fēng)電場投產(chǎn)之后，風(fēng)電機組、箱式變電站、場內(nèi)集電線路、測風(fēng)塔、控制設(shè)備、輔助設(shè)備等設(shè)施的運行、檢修、維護[8-10]。

運行、檢修、維護工作的每個環(huán)節(jié)都關(guān)系到風(fēng)電場能否正常發(fā)電，特別是作為風(fēng)電場主要發(fā)電設(shè)備的風(fēng)力發(fā)電機組，在設(shè)備出廠性能可靠的情況下，其“運檢維”管理水平的高低直接影響到發(fā)電水平和發(fā)電效益。通過提升風(fēng)電場“運檢維”的管理水平，從而不斷提高各設(shè)備的可利用率，確保設(shè)備的高可靠性，以實現(xiàn)風(fēng)電場發(fā)電效率的最大化。

1.2 風(fēng)電場“運檢維”管理方式

目前，風(fēng)電場的“運檢維”管理方式主要有一體化管理和分離管理兩種，具體如圖1所示。

圖1 風(fēng)電場“運檢維”管理方式Fig.1 Management modes of the“operation repair maintenance”of wind farms

2 電力市場對風(fēng)電場“運檢維”管理的影響

本文主要從4個方面分析電力市場對風(fēng)電場“運檢維”管理的影響，如圖2所示。

圖2 電力市場對風(fēng)電場“運檢維”管理影響示意圖Fig.2 Schematic diagram of impacts of electricity market on the“operation repair maintenance”management of wind farms

2.1 電力市場對風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的影響

電能作為一種特殊的商品，其交易本身就具有壟斷性，然而隨著當(dāng)前新電力體制改革的逐步推進，電力市場化進程加速，電能市場化交易未來的主要模式，開放電力市場就是為了打破壟斷，引入競爭，目前國內(nèi)多省市已開始試點電力市場化交易。但是，由于風(fēng)能的不穩(wěn)定性及難以預(yù)測性，風(fēng)電并網(wǎng)影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加了電力系統(tǒng)運行及調(diào)度的困難，加之目前電力市場化配套工作還不完善，對于諸如風(fēng)電等新能源發(fā)電如何有效參與市場，暫時還沒有一個明確成熟的模式，以至于風(fēng)力發(fā)電當(dāng)前一段時間依然不能完全參與電力市場交易。

近幾年，隨著國內(nèi)風(fēng)電市場的快速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已得到較為充分的發(fā)展，項目投融資環(huán)境也得到極大改善，風(fēng)力發(fā)電建設(shè)成本也在逐步降低，未來將接近火電和水電成本，如果考慮到外部成本和未來化石燃料的燃燒成本，風(fēng)力發(fā)電和常規(guī)電力價格的差距還將進一步縮小。盡管如此，無論市場采用競價制，配額制，還是優(yōu)先發(fā)電權(quán)，高價的風(fēng)電在參與市場競爭的過程中依然面臨市場銷售的巨大壓力。

2.2 電力市場對風(fēng)電場運行管理的影響

當(dāng)前風(fēng)電場運行管理依然按照傳統(tǒng)電力生產(chǎn)模式，即按照電網(wǎng)調(diào)度負荷要求進行運行管理，并且按照固定電價和計劃電量進行電力生產(chǎn)，根據(jù)風(fēng)電場風(fēng)資源間歇性的特點，加之風(fēng)電場容量在電網(wǎng)容量中占比很小，不會影響電網(wǎng)系統(tǒng)安全，因此對其運行管理要求較低，風(fēng)電場運行管理壓力較小。提出了新的要求：

1）風(fēng)電場運行管理必須加強風(fēng)功率預(yù)測能力。一方面要求及時與電網(wǎng)調(diào)度進行功率預(yù)測溝通，確保電網(wǎng)留有足夠的備用容量保證大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)；另一方面電網(wǎng)也加大了對風(fēng)電場運行管理中風(fēng)功率預(yù)測準確度的考核，風(fēng)功率預(yù)測的準確度直接影響風(fēng)電場當(dāng)月的電量結(jié)算，這給風(fēng)電場運行人員提出了新的要求。

2）風(fēng)電場的運行管理必須高度重視電量合同要求。隨著目前國內(nèi)部分地區(qū)試點風(fēng)電參與直供電交易，電量合同的管理能力亟待加強，既要滿足電網(wǎng)調(diào)度安全運行的要求，也要時刻按照合同要求完成運行發(fā)電工作，因此電力市場化給風(fēng)電場運行管理帶來較大變化。

2.3 電力市場對風(fēng)電場檢修管理的影響

目前風(fēng)電場檢修工作無論是自主檢修還是委托檢修主要采取的是計劃檢修方式和事后檢修方式，基本滿足當(dāng)前生產(chǎn)要求。然而隨著電力市場化的推進，區(qū)域內(nèi)風(fēng)電場裝機容量的不斷增加，電網(wǎng)調(diào)度對風(fēng)電場的設(shè)備安全要求也在不斷提高，因此其故障檢修能力直接影響風(fēng)電場在電力市場中的地位。同時檢修費用是風(fēng)電場生產(chǎn)成本的主要組成部分，生產(chǎn)成本的高低完全取決于檢修管理的水平，最終也將影響到風(fēng)電場甚至風(fēng)電投資企業(yè)在電力市場中的競爭力。

2.4 電力市場對風(fēng)電場維護管理的影響

風(fēng)電場的維護工作主要依據(jù)風(fēng)機主設(shè)備生產(chǎn)廠家的維護手冊要求進行定期集中式維護，這種方式使得風(fēng)電場在一個時期內(nèi)人員工作量陡增，加之目前風(fēng)電場人員配置普遍偏少，遇到這種集中維護工作時容易出現(xiàn)人力資源緊張，導(dǎo)致單人工作強度較大，容易造成維護工作效果降低和維護時限較長等不利因素。而多增加維護人員，在非設(shè)備維護期，又將導(dǎo)致人力資源浪費，因此這種方式基本能滿足當(dāng)前風(fēng)電場電力生產(chǎn)需要。隨著電力市場化的逐步深入，對風(fēng)電場設(shè)備可靠性提出了更高的要求，只有較高的設(shè)備可靠性，其風(fēng)電場才能有較強的市場競爭能力，而設(shè)備的可靠性一方面取決于設(shè)備本身的可靠水平，更重要的是對風(fēng)電場日常維護管理提出了更高的要求，這要求電力市場環(huán)境下的維護工作必須在保證設(shè)備可靠性的基礎(chǔ)上創(chuàng)新管理模式，從而使風(fēng)電場維護管理更符合電力市場的要求。

3 電力市場環(huán)境下“運檢維”管理遇到的問題

3.1 發(fā)電設(shè)備自身可靠性較低

1）由于國內(nèi)近幾年風(fēng)電市場井噴式的增長，國內(nèi)風(fēng)機設(shè)備廠商為了能盡快占有市場，通過購買國外圖紙或是直接仿制國外現(xiàn)成產(chǎn)品進行生產(chǎn)制造，對于其中的技術(shù)特性以及與國內(nèi)運行環(huán)境是否匹配均未進行詳細的分析。加之市場上未能有健全的產(chǎn)品標準，導(dǎo)致風(fēng)機設(shè)備在投入運行后出現(xiàn)較多設(shè)備質(zhì)量問題，大幅增加了檢修工作量，并降低了風(fēng)電場出力能力，影響了風(fēng)電場經(jīng)濟效益。

2）隨著國內(nèi)風(fēng)電市場發(fā)展的逐步成熟，在市場的激烈競爭下，一部分缺乏市場競爭力的設(shè)備供應(yīng)廠商退出國內(nèi)風(fēng)電市場，而這部分廠家的產(chǎn)品其后期質(zhì)量保證體系難以實施，備品備件缺乏，設(shè)備可替換性差，給風(fēng)電場維護工作增加了很大難度[11-12]。

這些因素直接導(dǎo)致風(fēng)電場投資企業(yè)電力生產(chǎn)成本增加，進而大大減弱風(fēng)力發(fā)電在電力市場中的競爭力。

3.2 缺乏成熟的風(fēng)電“運檢維”行業(yè)管理標準

當(dāng)前風(fēng)電較火電和水電“運檢維”管理還有很大的差距，并且行業(yè)內(nèi)缺乏較為成熟統(tǒng)一的管理標準，對于風(fēng)電場運行、檢修、維護工作的管理標準依然處于百家爭鳴、百花齊放的形勢。同時由于風(fēng)力發(fā)電型式的特殊性，各地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度也對各自管轄的風(fēng)電場采取不同的管理要求，這更進一步導(dǎo)致了風(fēng)電場管理標準的差異性。

當(dāng)前國內(nèi)各地區(qū)電力市場化推進速度較快，使得在原有電量計劃和固定電價模式下的風(fēng)電場“運檢維”管理陷入難以持續(xù)的境地，但是行業(yè)內(nèi)又不能快速找到一個較為成熟和統(tǒng)一行業(yè)管理指導(dǎo)標準使之能很好地適應(yīng)市場環(huán)境，導(dǎo)致部分風(fēng)電場難以在電力市場環(huán)境下生存，這對風(fēng)電這一新興產(chǎn)業(yè)造成較大打擊。

3.3 人員素質(zhì)參差不齊

在風(fēng)電場運行質(zhì)保期內(nèi)均由風(fēng)機設(shè)備廠家對風(fēng)機主設(shè)備實施檢修維護工作，而風(fēng)電場自己的檢修維護人員以學(xué)習(xí)和實踐為主，因此風(fēng)電場檢修維護人員雖然對于風(fēng)機各大單元功能十分清晰，但是對于各單元之間的關(guān)聯(lián)，細致到各電氣元件關(guān)聯(lián)關(guān)系卻了解甚少，造成了風(fēng)電場檢修維護人員的知識體系不完善。主要原因有以下2點：

1）人員培訓(xùn)不足，風(fēng)電場檢修維護人員無法完成設(shè)備故障的系統(tǒng)梳理，導(dǎo)致無法快速準確的找到故障點，所以當(dāng)風(fēng)電場自主進行風(fēng)機設(shè)備檢修時，人員檢修業(yè)務(wù)素質(zhì)和知識技能成為風(fēng)電場檢修維護工作的制約因素。

2）目前國產(chǎn)風(fēng)機關(guān)鍵電氣部件均采用進口設(shè)備，如變頻器、主控制器等，這些設(shè)備均是由外國廠商直接供貨，所有的文獻資料均為外文，而國內(nèi)風(fēng)機廠家對于這部分資料不予以翻譯，所以對于成套設(shè)備的技術(shù)關(guān)聯(lián)關(guān)系以及電氣設(shè)備性能參數(shù)無法快速獲得，同時設(shè)備生產(chǎn)廠家以技術(shù)保護為名，設(shè)置技術(shù)壁壘，這也是阻礙檢修維護人員提高故障排除能力的重要原因。

3.4 成本費用掌握不清晰

1）由于風(fēng)電場質(zhì)保期內(nèi)檢修維護工作全權(quán)由廠家進行，風(fēng)電場自身無法掌握清晰地檢修維護成本組成，并且由于風(fēng)機內(nèi)設(shè)備供貨渠道均由風(fēng)機制造廠家壟斷，相關(guān)部件經(jīng)過多層供貨商和代理商，進一步提高了部件成本。

2）目前國內(nèi)風(fēng)電場中風(fēng)力發(fā)電機組大量關(guān)鍵電氣設(shè)備采用進口設(shè)備，其設(shè)備技術(shù)專一性較強，從國內(nèi)市場上難以找到可替代產(chǎn)品。

3）目前國內(nèi)風(fēng)機更新?lián)Q代速度較快，市場上部件型號復(fù)雜，供貨速度難以得到保障成本難以控制。

這些因素因素導(dǎo)致風(fēng)電場檢修維護工作成本大大增加，并且增加了風(fēng)電場檢修維護工作的管理難度。

4 電力市場環(huán)境下風(fēng)電場“運檢維”管理方法

4.1 建立全壽命周期的“運檢維”管理體系

當(dāng)前風(fēng)電場管理應(yīng)對電力市場的目標就是在風(fēng)電場全壽命期內(nèi)實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電市場效益最大化，因此必須引入全壽命周期“運檢維”管理方法，即運行工作、檢修工作、維護工作均圍繞在全壽命周期的管理的框架下，通過全壽命周期的管理，將“運檢維”各管理環(huán)節(jié)工作有效銜接，避免將運行、檢修、維護工作相互分割成獨立工作，避免發(fā)生管理目標的不連續(xù)，從而使得“運檢維”管理效率更高，總體目標性更強[7]。只有建立在全壽命周期的管控下才能及時找到“運檢維”管理的短板，并及時進行修正，真正通過“運檢維”全壽命管理得到效益[13-14]。

4.2 引入“運檢維”價值鏈管理思路

電力市場環(huán)境下追求管理價值的最大化，而價值蘊含在整個風(fēng)電場價值鏈條中，在“運檢維”管理的過程中，有些環(huán)節(jié)增值能力較強，有些環(huán)節(jié)增值能力較弱，有些環(huán)節(jié)可能帶來負價值，因此對于“運檢維”管理不能片面的追求單個管理方面的價值最大，而必須保證整個價值鏈體系的最大化。因此對于運行、檢修、維護工作中所包含的各個價值鏈必須進行細分，必須找出各工作環(huán)節(jié)中價值影響力最強的環(huán)節(jié)，鼓勵和擴大增值環(huán)節(jié)，盡量優(yōu)化增值能力弱和負增值的環(huán)節(jié)，這樣能使得“運檢維”管理針對性較強，真正找到各管理環(huán)節(jié)的差異，做到有的放矢，避免管理資源的浪費。

當(dāng)前各風(fēng)電場要有效延長“運檢維”管理價值鏈條，如運行方面，在非電力市場環(huán)境下風(fēng)電場運行工作較為簡單，僅負責(zé)好風(fēng)電場自身運行工作即可，而在市場環(huán)境下，運行工作還必須增加風(fēng)功率預(yù)測、合同執(zhí)行、電力市場營銷等多個環(huán)節(jié)；檢修、維護方面，風(fēng)電場為了更好地提高市場競爭力，首先必須降低自身檢修、維護工作成本，這就要求風(fēng)電場必須拓展檢修、維護工作的價值鏈條，必須打破原有風(fēng)機設(shè)備廠家的技術(shù)壁壘，提高人員檢修維護能力；其次在備品備件采購中向市場上游擴展，建立更大的備品備件信息庫，降低部件采購成本，從而更好地控制自身檢修、維護工作成本，提高市場競爭力。

4.3 建立“以可靠性為中心”的檢修維護模式

以“可靠性為中心”的檢修維護模式是將風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)機等主設(shè)備檢修維護工作從傳統(tǒng)的計劃維修和事后維修轉(zhuǎn)移至以預(yù)知維修為主，預(yù)防性維修和主動維修并重的維修模式，使得所有的檢修維護工作目標最終歸結(jié)到提高設(shè)備可靠性方面，通過設(shè)備的可靠性最終轉(zhuǎn)化為風(fēng)電場的市場競爭力。采取“以可靠性為中心”的檢修維護模式可以避免目前風(fēng)電場檢修維護人員工作量分配不均衡，管理效率不高的現(xiàn)狀，通過這種檢修維護模式，可以降低檢修維護工作量突增突減的現(xiàn)象，并且可以提高檢修維護人員的檢修維護技能水平，幫助風(fēng)電場合理安排風(fēng)力發(fā)電機組等主要設(shè)備的備品備件采購和儲存，有效降低風(fēng)電場檢修維護人員成本和設(shè)備采購儲存壓力，為提升風(fēng)電場市場競爭力打下堅實基礎(chǔ)。

4.4 推進“運檢維”信息化管理模式

目前信息化是加強管理必不可少的手段，隨著市場環(huán)境下風(fēng)電場“運檢維”精細化管理的要求逐步提高，人工處理大量的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析已不能滿足當(dāng)前管理的要求，必須借助信息化的手段，通過信息化手段實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的處理和挖掘，充分利用“云技術(shù)”和“互聯(lián)網(wǎng)+”等技術(shù)，逐步實現(xiàn)風(fēng)電場“運檢維”智能化管理，更好地提高市場環(huán)境下風(fēng)電場管理效率和準確性，第一時間為風(fēng)電場管理決策者提供決策依據(jù)，也將增強風(fēng)電場市場競爭優(yōu)勢。

5 結(jié)語

隨著國內(nèi)電力市場化改革日趨完善，風(fēng)電場如何更好地參與市場競爭，風(fēng)電場“運檢維”工作必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的管理理念，引進先進的符合電力市場要求的管理手段和方法，并且充分利用逐步完善的市場資源，提高風(fēng)電場自身的電力市場競爭力，才能在有效保證風(fēng)電場自身經(jīng)濟效益的前提下，推進整個風(fēng)電行業(yè)健康發(fā)展。如何管理好風(fēng)電場，需要當(dāng)前每一位風(fēng)電人的共同努力，使風(fēng)電既為社會提供更多的清潔能源，也為企業(yè)創(chuàng)造更大效益。

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（編輯 李沈）

Explorations into“Operation Repair Maintenance”Management of Wind Farms under Electricity Market Environment

YIN Haolin1，JIA Rong2，DONG Kaisong3，LI Taotao2，MA Fuqi2
（1.China Electric Power Construction Co.，Ltd.，Beijing 100101，China；2.Xi’an University of Technology，Xi’an 710048，Shaanxi，China；3.State Grid Gansu Electric Power Research Institute，Lanzhou 730050，Gansu，China）

The recent years see rapid development of wind power.However，insufficient technology of the wind power generating unit，limited power consumption in the region and incomplete power sending facilities，often result in high failure rate of the equipment in the wind farm，leading to large wind power abandonment in large areas.This paper，first of all，presents a comparatively detailed introduction to the current situation of the“operation，repair and maintenance”management of wind farms.Secondly，the impacts of electricity market on the management are expounded from perspectives of wind power industry，and the operation management，repair management and maintenance management of wind farms.Furthermore，problems that the“operation repair maintenance”management meets under electricity market environment experience are discussed in detail.Finally，analysis and outlooks are presented in the“operation repair maintenance”management method for wind farms.

electricity market；wind farms；the management of the operation，repair and maintenance

中國水電工程顧問集團公司科技項目（CHC-KJ-2011-22）；國家電網(wǎng)科技項目（52722150012）。

Project Supported by the Science and Technology Program of China Hydropower Engineering Consulting Group Corporation（CHCKJ-2011-22）；the Science and Technology Program of SGCC（52722150012）.

1674-3814（2016）10-0167-05

TM614

A

2016-02-18。

尹浩霖（1987—），男，碩士，工程師，主要從事發(fā)電企業(yè)運營管理工作；

賈 嶸（1971—），男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向為電力系統(tǒng)自動化；

董開松（1966—），男，碩士，高級工程師，國網(wǎng)工程技術(shù)專家，主要研究方向為新能源發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)；

李濤濤（1992—），男，碩士研究生，研究方向為電機故障診斷、電力系統(tǒng)自動化；

馬富齊（1993—），男，碩士研究生，研究方向為電力系統(tǒng)新能源。