海上风电项目运行维护管理成本因素初探
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海上风电项目运行维护管理成本因素初探
胡蕊’居一
1.上海电力实业有限公司 200001 2.上海东海风力发电有限公司200433
【摘要l笔者通过对我国国家示范项目、上海市重点项目一—上海东
海大桥100MW海上风电示范项目在投运并网四年时间中运维实际经验的总 结,对影响运维管理成本的因素:自然环节、可及性、机组和备件等方面进 行分析探讨。 【关键词l海上风电运维成本因素 要做好海上风电运行维护工作,必须要在借鉴陆上风电场运行经 验,但是,海上风电场与陆上风电场的不同点,而这些差异点将明显影 响运维成本: 1、从自然因素分析,陆上与海上的风能资源海上风能资源较陆上 大,同高度风速海上一般比陆上大20%,发电量高70%,而且海上少有静 风期,风电机组利用效率较高。目前,海上风电机组的平均单机容量在 3兆瓦左右,最大已达6兆瓦,风电机组年利用小时数一般在30008 ̄时以 上,有的高达4000 ̄时左右。海水表面粗糙度低,海平面摩擦力小,因 而风切变即风速随高度的变化小,不需要很高的塔架,可降低风电机组 成本。海上风的湍流强度低,海面与海上的空气温差比陆地表面与陆上 的空气温差小,特别是在白天的时候,且没有复杂地形对气流的影响, 因此作用在风电机组上的疲劳负荷减少,可延长其使用寿命。陆上风电 机组一般设计寿命为2O年,海上风电机组设计寿命可达25年,这将使 运维成本在海上项目中在项目全寿命周期中占有更大的比例。 2、运行和维修技术难度较大,可及性差造成的高成本:海上风电 场需要考虑风和波浪的双重载荷,海上风电机组必须牢固地固定在海 底,其支撑结构(主要包括塔架、基础和连接等)要求更加坚固;海上气 候环境恶劣,天气、海浪,潮汐等因素复杂多变,凤电机组的吊装、项目 建设施工以及运行维护难度更大,所发电能需要铺设海底电线输送, 建设和维护工作需要使用专业船只和设备,所以海上风电的建设成本 较高,一般是陆上风电的2—3倍。其中,风机基础投资大约为陆上的1O 倍。陆地风电场的基础基本不用维护,而海上风电场由于受力(托举力 等),海水的严重腐蚀,必须定期进行安全风险和资金投入较大的潜水 作业。 为了应对偶尔发生的、齿轮箱、发电机或其他的大型部件的整体更 换,必需一艘起重船及拖船、运输船等配套船只。但这些船只对于仅以 运行、维护、检修为目标的工作而言成本过于高昂,而难点主要在于必须 确保当机组发生故障时,天气、潮汐等自然因素符合船只的试航、风机 停靠的要求,而且所需的起重机驳船又能状态良好。机组停运期间就相 当于发电收入的减少,不能及时获得相应运维费用大幅上升将会导致 成本上扬。 3、受大自然环境的不确定因素影响远大于陆上风电,天气、海况 等因素严重制约了运行维护人员的可到达性(可实施检查、维护的最基 本条件)。 对于运行维护的困难极端的状态包括运维人员在塔筒内工作完 毕,由于气候或海洋条件发生变化,接送运维人员的船只无法靠泊(为 避免船只受海浪、涌流影响,对风机靠泊平台、基础、防撞设施造成破 坏,运输船只往往在人员离船后,及时驶离风机),造成人员无法返回大 陆,塔筒内部必须储备足够的食物和水,并且要在食物、水在保质期内 及时更换、补充。 4、降低安全风险,用最低的事故率、最小的损失达到最佳安全投 资效益。具体措施包括:安全预评估、并网安全评估、HSE评估、项目整 体风险评估(HAZID)、通航安全评估(海上项目)、海缆风险评估(海上项 目)、风险分析、火灾风险评估、RCA事故根源分析。 5、机组的可靠性是难以控制成本的方面。由于有些海上风电的爆 炸式发展,有些机组组装之后经过足够的台架、现场试验、验证。除了 这个因素,即使成熟的现有的海上风电机组已经发生过多次故障,齿轮 箱被公认为风电机组故障的主要源头,其次是发电机。这些机组大部分 匾 是基于岸上机组的设计制造,仅根据海上的气候环境稍做修改,因此未 必是最适用于海洋环境的风力发电机组型式。这部分不是运行、维护预
算成本中最主要的一部分,而是风电机组中各类零部件产生的小问题
导致经常需要维修人员去现场进行维护保养所累计的维护成本。机组
的初始保质期过后,像齿轮箱这样的大型零部件不会经常出故障,但那
些小型的机械或电气元件则不断的有小毛小病产生。因为电流开路或
者开关跳闸等导致电场停工的小问题,都需要配备船只、船员、技术人
员,对陆上的维护人员而言都是麻烦事。
6、在役检验,做好备品备件、海上运行维护设备船只的建议,确保
保持最好状态,避免不合格品流入下道工序,减少质量隐患,包括,产品
质量问题评估,质量问题修复检验,无损检测、尺寸检验、应力分布磁记
忆法检测、防腐及防护层检验,风机各系统性能测试及调试,原材料理
化性能试验,型式试验与出厂试验等一系列措施。
海上风电场运行和维护的成本对于整个产能成本具有重要影响,
因此要求在风电场规划、运行的各个阶段做到对这些成本的可靠评
估。
海上风力发电机组的供应链,与飞机维护、修理和检修那样的产
业供应链相比,成熟度相去甚远,零部件和相关材料未必能确保准时
送货。风电场的运营商们试图在岸上库存足够的零部件以备替换之需,
目前这在研究相应的管理方案,拟最终实现机组原始设备制造商们按
照定价合约提供所有的支持方案,使预算成本更合理化。就Douglas-
Westwood公司所指出的,目前三年内欧洲的电力项目(一些推动海上
风能发展的地区)集中于海上风电能的供应链建设。其目的在于弥合各
地区间的差距,促进未来的相互合作。尽管这个由欧洲区域发展基金出
资的项目主要关注于风电场建设,但一个健康的供应链将使整个运维工
作受惠。
同时,督促工厂按照计划生产和发货,调查和分析可能导致延迟的
环节,分析供应商运输和供货计划等,将会对供应链建设产生积极地推
进。
7、在线监测和运维计划缺乏必要的经验和可靠的参考。由于海上
风电机组型号、参数和生产厂家的多样J陛和不确定性,造成在线监测和
运维计划制订的困难性,由于制造、施工、运营等各方面都缺乏必要的
技术支撑和可预见能力,往往会造成运维的规章制度和流程在实际使
用在发生较大的变动,从而由于这种不确定的变动造成成本的不可控
和超支。
8、海上风电运维的苛刻条件和高昂成本,要求高素质的运维人员,
因此,必须做好人员的培训工作,并积极引进外脑(咨询等)风电产业链质
量技术培训,制造厂质量、技术、咨询与培训,风电场运营安全培训,制
造厂关键工艺完善和管理咨询培训,QHsE咨询,风机选型咨询,风电场
微观选址咨询等,基础设计咨询等。
9、建立海上协调体系,确保海上风电场海事安全、设备、人员健康
安全确保航行安全,确保海上工作人员的健康安全在职责,海上风电场
全过程的船只管控,业主对风电场的实际控制,做好记录/回放一一每
个细节必须做好记录。
随着上海东海大桥海上风电(二期)工程预it,g,装机容量达l0万千
瓦级的新风电场的建设竣工,在一期项目在积累的运行维护经验将进
一
步受到检验,并为我国未来的海上风电场运行维护提供更多的经验
和借鉴,切实落实国家为日益严重的解决能源紧缺和环境污染而设立的
示范性项目的责任
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