海上風(fēng)電項(xiàng)目運(yùn)行維護(hù)管理成本因素分析

王曉蒙

【摘? 要】筆者通過(guò)對(duì)我國(guó)國(guó)家示范項(xiàng)目、上海市重點(diǎn)項(xiàng)目 —上海東海大橋100MW海上風(fēng)電示范項(xiàng)目在投運(yùn)并網(wǎng)四年時(shí)間中運(yùn)維實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，對(duì)影響運(yùn)維管理成本的因素：自然環(huán)節(jié)、可及性、機(jī)組和備件等方面進(jìn)行分析探討。

【關(guān)鍵詞】海上風(fēng)電運(yùn)維成本因素

要做好海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)工作，必須要在借鑒陸上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但是，海上風(fēng)電場(chǎng)與陸上風(fēng)電場(chǎng)的不同點(diǎn)，而這些差異點(diǎn)將明顯影響運(yùn)維成本：

1、從自然因素分析，陸上與海上的風(fēng)能資源 海上風(fēng)能資源較陸上大，同高度風(fēng)速海上一般比陸上大20%，發(fā)電量高70%，而且海上少有靜風(fēng)期，風(fēng)電機(jī)組利用效率較高。目前，海上風(fēng)電機(jī)組的平均單機(jī)容量在3兆瓦左右，最大已達(dá)6兆瓦，風(fēng)電機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)一般在3000小時(shí)以上，有的高達(dá)4000小時(shí)左右。海水表面粗糙度低，海平面摩擦力小，因而風(fēng)切變即風(fēng)速隨高度的變化小，不需要很高的塔架，可降低風(fēng)電機(jī)組成本。海上風(fēng)的湍流強(qiáng)度低，海面與海上的空氣溫差比陸地表面與陸上的空氣溫差小，特別是在白天的時(shí)候，且沒有復(fù)雜地形對(duì)氣流的影響，因此作用在風(fēng)電機(jī)組上的疲勞負(fù)荷減少，可延長(zhǎng)其使用壽命。陸上風(fēng)電機(jī)組一般設(shè)計(jì)壽命為20年，海上風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)壽命可達(dá)25年，這將使運(yùn)維成本在海上項(xiàng)目中在項(xiàng)目全壽命周期中占有更大的比例。

2、運(yùn)行和維修技術(shù)難度較大，可及性差造成的高成本：海上風(fēng)電場(chǎng)需要考慮風(fēng)和波浪的雙重載荷，海上風(fēng)電機(jī)組必須牢固地固定在海底，其支撐結(jié)構(gòu)（主要包括塔架、基礎(chǔ)和連接等）要求更加堅(jiān)固;海上氣候環(huán)境惡劣，天氣、海浪、潮汐等因素復(fù)雜多變，風(fēng)電機(jī)組的吊裝、項(xiàng)目建設(shè)施工以及運(yùn)行維護(hù)難度更大;所發(fā)電能需要鋪設(shè)海底電線輸送，建設(shè)和維護(hù)工作需要使用專業(yè)船只和設(shè)備，所以海上風(fēng)電的建設(shè)成本較高，一般是陸上風(fēng)電的2—3倍。其中，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)投資大約為陸上的10倍。陸地風(fēng)電場(chǎng)的基礎(chǔ)基本不用維護(hù)，而海上風(fēng)電場(chǎng)由于受力（托舉力等），海水的嚴(yán)重腐蝕，必須定期進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)和資金投入較大的潛水作業(yè)。

為了應(yīng)對(duì)偶爾發(fā)生的、齒輪箱、發(fā)電機(jī)或其他的大型部件的整體更換，必需一艘起重船及拖船、運(yùn)輸船等配套船只。但這些船只對(duì)于僅以運(yùn)行、維護(hù)、檢修為目標(biāo)的工作而言成本過(guò)于高昂，而難點(diǎn)主要在于必須確保當(dāng)機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，天氣、潮汐等自然因素符合船只的試航、風(fēng)機(jī)停靠的要求，而且所需的起重機(jī)駁船又能狀態(tài)良好。機(jī)組停運(yùn)期間就相當(dāng)于發(fā)電收入的減少，不能及時(shí)獲得相應(yīng)運(yùn)維費(fèi)用大幅上升將會(huì)導(dǎo)致成本上揚(yáng)。

3、受大自然環(huán)境的不確定因素影響遠(yuǎn)大于陸上風(fēng)電，天氣、海況等因素嚴(yán)重制約了運(yùn)行維護(hù)人員的可到達(dá)性（可實(shí)施檢查、維護(hù)的最基本條件）。對(duì)于運(yùn)行維護(hù)的困難極端的狀態(tài)包括運(yùn)維人員在塔筒內(nèi)工作完畢，由于氣候或海洋條件發(fā)生變化，接送運(yùn)維人員的船只無(wú)法靠泊（為避免船只受海浪、涌流影響，對(duì)風(fēng)機(jī)靠泊平臺(tái)、基礎(chǔ)、防撞設(shè)施造成破壞，運(yùn)輸船只往往在人員離船后，及時(shí)駛離風(fēng)機(jī)），造成人員無(wú)法返回大陸，塔筒內(nèi)部必須儲(chǔ)備足夠的食物和水，并且要在食物、水在保質(zhì)期內(nèi)及時(shí)更換、補(bǔ)充。

4、降低安全風(fēng)險(xiǎn)，用最低的事故率、最小的損失達(dá)到最佳安全投資效益。具體措施包括：安全預(yù)評(píng)估、并網(wǎng)安全評(píng)估、HSE評(píng)估、項(xiàng)目整體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（HAZID）、通航安全評(píng)估（海上項(xiàng)目）、海纜風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（海上項(xiàng)目）、風(fēng)險(xiǎn)分析、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、RCA事故根源分析。

5、機(jī)組的可靠性是難以控制成本的方面。由于有些海上風(fēng)電的爆炸式發(fā)展，有些機(jī)組組裝之后經(jīng)過(guò)足夠的臺(tái)架、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、驗(yàn)證。除了這個(gè)因素，即使成熟的現(xiàn)有的海上風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)發(fā)生過(guò)多次故障，齒輪箱被公認(rèn)為風(fēng)電機(jī)組故障的主要源頭，其次是發(fā)電機(jī)。這些機(jī)組大部分是基于岸上機(jī)組的設(shè)計(jì)制造，僅根據(jù)海上的氣候環(huán)境稍做修改，因此未必是最適用于海洋環(huán)境的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組型式。這部分不是運(yùn)行、維護(hù)預(yù)算成本中最主要的一部分，而是風(fēng)電機(jī)組中各類零部件產(chǎn)生的小問(wèn)題導(dǎo)致經(jīng)常需要維修人員去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)所累計(jì)的維護(hù)成本。機(jī)組的初始保質(zhì)期過(guò)后，像齒輪箱這樣的大型零部件不會(huì)經(jīng)常出故障，但那些小型的機(jī)械或電氣元件則不斷的有小毛小病產(chǎn)生。因?yàn)殡娏鏖_路或者開關(guān)跳閘等導(dǎo)致電場(chǎng)停工的小問(wèn)題，都需要配備船只、船員、技術(shù)人員，對(duì)陸上的維護(hù)人員而言都是麻煩事。

6、在役檢驗(yàn)，做好備品備件、海上運(yùn)行維護(hù)設(shè)備船只的建議，確保保持最好狀態(tài)，避免不合格品流入下道工序，減少質(zhì)量隱患，包括，產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題評(píng)估，質(zhì)量問(wèn)題修復(fù)檢驗(yàn)，無(wú)損檢測(cè)、尺寸檢驗(yàn)、應(yīng)力分布磁記憶法檢測(cè)、防腐及防護(hù)層檢驗(yàn)，風(fēng)機(jī)各系統(tǒng)性能測(cè)試及調(diào)試，原材料理化性能試驗(yàn)，型式試驗(yàn)與出廠試驗(yàn)等一系列措施。海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行和維護(hù)的成本對(duì)于整個(gè)產(chǎn)能成本具有重要影響，因此要求在風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃、運(yùn)行的各個(gè)階段做到對(duì)這些成本的可靠評(píng)估。

海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的供應(yīng)鏈，與飛機(jī)維護(hù)、修理和檢修那樣的產(chǎn)業(yè) 供應(yīng)鏈相比，成熟度相去甚遠(yuǎn)，零部件和相關(guān)材料未必能確保準(zhǔn)時(shí)送貨。風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)商們?cè)噲D在岸上庫(kù)存足夠的零部件以備替換之需，目前這在研究相應(yīng)的管理方案，擬最終實(shí)現(xiàn)機(jī)組原始設(shè)備制造商們按照定價(jià)合約提供所有的支持方案，使預(yù)算成本更合理化。就Douglas-Westwood公司所指出的，目前三年內(nèi)歐洲的電力項(xiàng)目（一些推動(dòng)海上風(fēng)能發(fā)展的地區(qū)）集中于海上風(fēng)電能的供應(yīng)鏈建設(shè)。其目的在于彌合各地區(qū)間的差距，促進(jìn)未來(lái)的相互合作。盡管這個(gè)由歐洲區(qū)域發(fā)展基金出資的項(xiàng)目主要關(guān)注于風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)，但一個(gè)健康的供應(yīng)鏈將使整個(gè)運(yùn)維工作受惠。同時(shí)，督促工廠按照計(jì)劃生產(chǎn)和發(fā)貨，調(diào)查和分析可能導(dǎo)致延遲的環(huán)節(jié)，分析供應(yīng)商運(yùn)輸和供貨計(jì)劃等，將會(huì)對(duì)供應(yīng)鏈建設(shè)產(chǎn)生積極地推進(jìn)。

7、在線監(jiān)測(cè)和運(yùn)維計(jì)劃缺乏必要的經(jīng)驗(yàn)和可靠的參考。由于海上風(fēng)電機(jī)組型號(hào)、參數(shù)和生產(chǎn)廠家的多樣性和不確定性，造成在線監(jiān)測(cè)和運(yùn)維計(jì)劃制訂的困難性，由于制造、施工、運(yùn)營(yíng)等各方面都缺乏必要的技術(shù)支撐和可預(yù)見能力，往往會(huì)造成運(yùn)維的規(guī)章制度和流程在實(shí)際使用在發(fā)生較大的變動(dòng)，從而由于這種不確定的變動(dòng)造成成本的不可控和超支。

8、海上風(fēng)電運(yùn)維的苛刻條件和高昂成本，要求高素質(zhì)的運(yùn)維人員，因此，必須做好人員的培訓(xùn)工作，并積極引進(jìn)外腦（咨詢等）風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量技術(shù)培訓(xùn)，制造廠質(zhì)量、技術(shù)、咨詢與培訓(xùn)，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)安全培訓(xùn)，制造廠關(guān)鍵工藝完善和管理咨詢培訓(xùn)，QHSE咨詢，風(fēng)機(jī)選型咨詢，風(fēng)電場(chǎng)微觀選址咨詢等，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)咨詢等。

9、建立海上協(xié)調(diào)體系，確保海上風(fēng)電場(chǎng)海事安全、設(shè)備、人員健康安全確保航行安全，確保海上工作人員的健康安全在職責(zé)，海上風(fēng)電場(chǎng)全過(guò)程的船只管控，業(yè)主對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際控制，做好記錄/回放——每個(gè)細(xì)節(jié)必須做好記錄。

總結(jié)

隨著上海東海大橋海上風(fēng)電（二期）工程預(yù)計(jì)總裝機(jī)容量達(dá)10萬(wàn)千瓦級(jí)的新風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)竣工，在一期項(xiàng)目在積累的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)將進(jìn)一步受到檢驗(yàn)，并為我國(guó)未來(lái)的海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)提供更多的經(jīng)驗(yàn)和借鑒，切實(shí)落實(shí)國(guó)家為日益嚴(yán)重的解決能源緊缺和環(huán)境污染而設(shè)立的示范性項(xiàng)目的責(zé)任。

（作者單位：國(guó)電電力山西新能源開發(fā)有限公司）