運維：檢驗海上風電發(fā)展的試金石

本刊|夏云峰

風電機組一旦并網(wǎng)，就需要持續(xù)運行20～25年，這一方面考驗的是設備質(zhì)量，另一方面檢驗著運維服務水平。尤其是對于海上風電而言，面對更加惡劣的外部環(huán)境、更短的窗口期，運維將很大程度上決定風電機組能否長時間可靠、高效運行。從某種意義上來說，運維是檢驗海上風電發(fā)展的一塊試金石。

衡量運維的維度主要有兩個，響應的速度和工作的精細化程度，這離不開設備、人員、平臺的支撐。整體上看，相較于英國、丹麥這類較為成熟的市場，目前國內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈仍然不成熟，無法很好地滿足行業(yè)發(fā)展的需求。近兩年，我國海上風電進入快速的大規(guī)模開發(fā)階段，該矛盾進一步凸顯。鑒于這些環(huán)節(jié)所具有的重要性以及由此衍生出的巨大發(fā)展空間，業(yè)界開始積極布局，先進裝備和新技術(shù)應用不斷出現(xiàn)。

在各類影響運維可達性的因素中，運維船無疑是關(guān)鍵之一。前期，海上風電使用的是普通運維船，多由交通艇和漁船改造而成，這些船只航速較低，耐波性差，靠泊能力差。然而，隨著項目增多，出海頻次顯著提高，且新建風電場的離岸距離不斷增加，運維可達性受天氣、潮汐、波浪、風速等的影響更大，這些都對運維交通設備的性能提出了更高要求，海上風電運維船必然走向?qū)I(yè)化。

目前，一些較為先進的雙體船

以及三體船等船型陸續(xù)交付使用，它們具有航速較高、全回轉(zhuǎn)推進、耐波性好、靠泊能力強、抗風浪強等優(yōu)點。比如，我國第一艘專業(yè)海上風電運維船——雙體鋁合金專業(yè)運維工作船“電投01”號，全長19.8米，吃水深度1.4米，排水量103噸，可以在七級風浪中保持25節(jié)航速行駛。船首配備的英國MAXCCESS抱樁舷梯，采用的是抱樁登塔方式，船梯和塔梯相連，有效提高上下塔筒的安全系數(shù)。客艙內(nèi)為運維及管理人員配備有高速艇專用的緩沖式座椅，減少航行中顛簸造成的不適。專業(yè)高速雙體運維船“海電運維101”號，總長19.7米，型寬7.8米，型深2.8米，設計吃水1.4米，為雙體、雙機、雙槳的排水型高速船。它采用全鋁合金穿浪雙體結(jié)構(gòu)，設計航速16節(jié)，滿載排水量72噸。選用進口VOLVO主機，客艙安裝浮動地板，客艙配置專業(yè)減震座椅，極大減小客艙的振動和噪音。船艏設置進口的專業(yè)頂靠碰墊，以增大船舶在惡劣海況下頂靠風電機組的能力。

烏斯坦運維船

盡管如此，我國運維船與國外最先進的專業(yè)運維船還有不小的差距。應用于英國Hornsea Project One海上風電場的MHO Gurli和MHO Esbjerg雙體運維船，船身長39米。設計時，使船尾上部結(jié)構(gòu)最大化，從而為船艏留出更寬闊的甲板工作空間。主工作甲板上裝配了起重機、救生船、托盤固定裝置以及專用絞車使用的掛載點，總共可裝載110英尺的集裝箱，每10英尺設置一個地腳，能夠靈活組合使用。該船配有四驅(qū)推進裝置，由4臺康明斯KTA38主發(fā)動機和4臺Kamewa S50-3噴水推進器組成，能夠為船體提供出色的靈活性、可操作性和冗余性。最高速度為30節(jié)，服務速度為25節(jié)，可持續(xù)出海14天，一次存儲燃料量達6.2萬升。同時，船上配有儲物間、淋浴、廁所、更衣室以及船員休息室。供24名人員使用的座位，具有良好的前方視野和KAB懸掛座椅。

除了專業(yè)船舶，將直升機應用于海上風電運維的方案也受到廣泛關(guān)注，并在國外少數(shù)海上風電項目中被采用，這可以大大縮短運維周期，但大規(guī)模推廣還尚待時日。

人員職業(yè)素養(yǎng)是影響運維質(zhì)量的另一個核心因素，這牽涉到嚴格的培訓和考核體系。目前，國內(nèi)海上風電現(xiàn)場服務人員必須取得“四小證”和登高證等資質(zhì)證件，但這未能全面覆蓋海上風電運維中可能會出現(xiàn)的重大風險點。因此，不少企業(yè)紛紛自主或者聯(lián)合國外機構(gòu)搭建運維培訓平臺。

金風科技在江蘇大豐建立了海上風電培訓中心。該中心嚴格執(zhí)行GWO（全球風能組織）的BST（基礎安全培訓）和BTT（基礎技術(shù)培訓）標準，內(nèi)容涵蓋海上求生、海上風電技術(shù)等。其中的海上求生實訓平臺可以模擬海上電閃雷鳴、雨霧風浪等環(huán)境，借助歐洲先進的個人安全裝備，通過人船倒運、跳水逃生、艇筏操作、直升機高空速降等主題進行海上自救與他救的訓練。海上風電技術(shù)培訓平臺則集GWO－BTT培訓、1.5MW、3.X MW、6.X MW等機型于一體，能夠為學員提供機組機械、液壓、電氣、電控以及故障模擬等綜合實操培訓。

據(jù)悉，GWO（Global Wind Organization, 全球風能組織）是一家由風電制造商和運營商發(fā)起的國際組織，旨在通過安全培訓和實踐活動降低風險，控制風險，幫助風電行業(yè)實現(xiàn)無傷害的工作環(huán)境。近年來，GWO基于豐富的風電培訓經(jīng)驗構(gòu)建了一套相對完善的人員培訓標準體系，其推出的BST（基礎安全培訓）和BTT（基礎技術(shù)培訓），在全球風電行業(yè)受到廣泛認可。獲得GWO標準相關(guān)證書的人員，被視為具備了風電安全領(lǐng)域的基本知識，有能力排除工作中出現(xiàn)的不安全因素。該機構(gòu)通過授權(quán)等方式與國內(nèi)風電行業(yè)建立起密切的合作關(guān)系，推動風電人員培訓的規(guī)范化。

有業(yè)內(nèi)人士表示，在產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展之際，雖然業(yè)界逐步認識到培訓的重要性，但相關(guān)體系的建立需要一個過程，在目前項目現(xiàn)場服務人員對海上風電缺乏深入認知的情況下，加快培訓體系建設和相關(guān)行業(yè)標準的制定刻不容緩。

與陸上項目相比，由于窗口期短、成本高，提前獲取設備運行狀態(tài)，并結(jié)合氣象數(shù)據(jù)制定最佳的運維策略，實現(xiàn)人、物的合理調(diào)配顯得尤為關(guān)鍵。在當前的語境下，數(shù)字化技術(shù)成為諸多開發(fā)商和整機商實現(xiàn)這一目的的核心手段。

金風科技、上海電氣等均建立了各自的數(shù)字化海上風電平臺，運用多種算法和模型，基本實現(xiàn)風電機組狀態(tài)監(jiān)測與預判、高精度海洋氣象預報、船舶智能調(diào)度、備品備件管理、歷史故障統(tǒng)計等功能，促使運維由非計劃性轉(zhuǎn)向計劃性，從而減少發(fā)電量損失，最大限度保障現(xiàn)場運維人員的安全。

有專家指出，借助先進的傳感器、VR技術(shù)、機器人、人工智能等，實現(xiàn)海上風電智慧運維是未來發(fā)展趨勢，國外已經(jīng)啟動相關(guān)研究，但鑒于國內(nèi)海上風電開發(fā)時間短、數(shù)據(jù)和經(jīng)驗積累不足、海洋環(huán)境復雜，機組智能化、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)質(zhì)量及標準化等方面仍有不少問題亟待解決，診斷及預警方法的普適性也有待提高。