风电场运维管理的三个转变

文 | 王宏智 李松

风电场运维管理的三个转变

文 | 王宏智 李松

摄影：付长超

中国风电行业在经历了从2006年到2010年的高速发展期后，2011年开始已经进入调整期。虽然中国这几年新增风电装机规模逐渐趋于平稳，但累计装机规模仍不断创历史新高。截至2013年年底，全国风电机组累计装机容量已超过90 GW，装机台数超过6万台。随着高速发展时期（2006－2010）安装的大部分风电机组开始逐步走出质保期，一个巨大的风电运维市场在逐渐显现。无论是风电场的投资者，运营商还是第三方服务商，都将面临运维管理的重大机遇和挑战。

对于投资者而言，由于未来风能资源的不确定性以及风电场已建成投产，在不进行重大技改的前提下，风电场的经济效益将主要取决于运营商的运维管理能力。由于中国风电行业起步较晚，大部分的运营商和服务商对风电场的运维管理仍处在摸索阶段。早年风电的爆发式增长使运维管理中问题更加凸显。本文将重点关注中国风电场运维管理中存在的诸多问题，从转变运维管理思维方式的角度出发，为风电场投资者和管理者提供参考建议，以期能够促进中国风电市场的健康发展。

风电场的运维管理

在风电场建成投产之后，包括风电机组、控制系统及并网设施等在内的整个风电场均处于运行状态。作为风电场的运营方，需要对整个风电场运营的环境、设备设施及软件系统进行维护和管理，特别是对风电机组的维护。风电机组维护的好坏直接影响到发电量的多少和经济效益的高低，机组本身性能的好坏，也要通过维护检修来保持。风电场运维管理的目的在于不断地提高和确保设备的可利用率，在整个风电场的生命周期内，使设备始终保持安全稳定的运转状态，从而提高风电场的发电量和发电效率。

风电场运维管理主要包括以下几个方面：

（1） 风电场设备的运维管理：制定风电机组的运维计划、定期运维、突发性故障的预防和处理等。

（2） 备品备件及消耗性材料的管理：关键和消耗部件的合理库存、库房管理、供应商管理等。

（3） 信息化平台的建设：数据的统计和分析、设备故障分析系统等。

（4） 人力资源的管理：技能培训、人员管理等。

运维管理中存在的问题

在实际运维过程中，各个风电场以及风电机组之间的差异显著，比如运营环境、风电场规模以及机组的可靠性等，加之运维管理方面的经验也不足，运维管理呈现出各种各样的问题。根据笔者对国内大量的风电运营商和风电场访问和观察，主要问题可以归结为以下三个方面：

（一）被动型运维方式

被动型运维方式，即当问题发生以后才采取解决措施，具体表现为预防性维护不到位、运维计划不完整以及计划执行不严格。目前普遍的做法是：结合主机厂家的建议和自身的经验，风电场运营方往往都能制定出定期的运维计划。在实施过程中，针对单一部件的定检定修基本能够实现。以风电机组主齿轮箱为例，根据主机厂家的建议，现场定期检修的项目主要包括定期更换滤芯、观察油位和磁堵、油样分析、噪音振动等观察以及定期更换润滑油。但是仅止于此的检修计划是不够的，齿轮箱箱体内部关于齿面、轴承磨损状况的监测同样重要。特别是随着运行年限的增长，对于箱体内部齿轮和轴承的直接监测十分必要。实际操作过程中，由于短期成本的压力、技术手段的限制或者经验的欠缺，大部分的运营管理人员并没有积极主动地开展此类工作。诸如此类的预防性措施，需要运维管理方主动地实施，以详细掌握齿轮箱内部状态，做到问题早期预防、早期发现。否则，当问题发生时，往往已经很严重，后期的维修成本和停机时间也会急剧增加。

（二）间断型运维方式

现在大多数风电场的运维主要采用人工定期检查和巡视检查等方式，这种方式的最大缺点是间断性。受所处地理位置的影响，各风电场面临的运营环境差异显著。在云贵高原，受高海拔的影响，昼夜温差大，风电机组叶片容易出现结冰和霜冻的现象。叶片的结冰会影响机组的发电效率，同时随着机组的运转，被甩出的冰块会造成安全隐患。在叶轮运转状态下，人工的巡检难以发现初期结冰以及结冰的程度。在一些区域，受恶劣天气的影响，运维人员甚至难以靠近机组。现在全国所面临的雾霾天气，也给现场的人工巡视检查和检修带来一些困难。其他极端的天气，比如雷雨、阵风，更会给运维人员的定期检修带来挑战。在春季和夏季，温度变化快，空气对流显著，经常出现雷雨天气，风电机组遭到雷击的现象比较多，雷击会造成叶片受损和开裂，人工巡检是难以在早期及时发现这些损伤的。在这些情况下，间断型运维的缺点显露无疑。

（三）粗放型运维方式

粗放式的运维管理主要体现在对人员、备品备件、数据和信息等采取了传统的粗放型计划管理方式。目前国内比较突出的运维管理问题就是当风电机组运行中出现问题后，备品备件短缺、专业知识和经验不足以及供应商关系的不稳定等因素造成停机时间过长。究其本质，其实就是管理中的计划和处理问题的流程以及标准化管理不到位。另外，受风电场地理条件以及前期爆发式增长的约束，具有丰富经验的运维技术人员普遍欠缺，现场技术问题得不到及时解决而延长了停机时间。备品备件管理缺乏科学有效的管理手段。除少数大的开发商正在进行的集中式备品备件管理外，绝大多数风电场仍处于自顾自的状态。对风电机组供应商的管理，比如叶片、齿轮箱、发电机等的供应商管理方式简单，对供应商资源的利用也不充分。同时，由于缺少对风电机组状态全方位、持续的监测和掌握，包括对历年机组运行数据的统计分析、故障诊断报告的梳理，运维管理者缺乏一套科学高效的系统性管理方式。

运维管理的三个转变

风电场的运维管理是一项综合的系统性工作。被动、间断和粗放式的管理方式将会极大地影响风电场的运营效率。随着装机规模的不断扩大和风电机组运行年限的不断增加，风电场运维管理方式亟待变革。除了依赖于风电技术的不断进步和机组智能化，国内风电场运维管理水平的提高，关键在于运维管理人员思想方式的改变。针对目前普遍存在的管理问题，笔者提出以下三个风电场运维管理的转变。

（一）从被动型运维方式向主动型运维方式的转变

主动型运维方式更加强调运维计划的预防性和前瞻性。风电场的运维管理人员在制定运维管理计划是必须要考虑预防性成本的投入。通过有余量的前期投入，来减少后期故障发生的可能性，无论是质保期内还是质保期外，都是十分必要的。为了确保和提高风电设备的可利用率，风电场运维管理者要主动去了解风能资源的基本情况，逐步培养风能资源预报的能力，建立有效的预报系统。对于风电机组的维于以往发生的故障，要及时进行分析和总结，并将其作为未来备品备件管理的重要参考。制定合理的库存水平，避免因备件不足而延长故障停机时间。另外，对于运维人员，要加强对其系统性的技术培训，运用知识管理手段提高运维人员的整体运维技术水平。

表1 运维管理方式的比较

小结

护而言，特别是叶片、主轴、主齿轮箱、发电机等大部件，应制定和实施主动性的预防性维护措施。运维管理者还应主动建立和维护自己的风电机组部件供应链系统，有效利用供应链资源，建立运维技术专家库。另外，要主动关注运维技术的最新发展和变化，及时更新运维技术和管理方式，提高运维效率。

（二）从间断型运维方式向持续型运维方式的转变

持续性运维方式是未来发展的主流，全方位的风电机组在线监测系统将会给风电场的运维工作带来革命性的变化。全方位的机组智能监测系统能够监测整个机组的传动链，从转子叶片开始，包括转子主轴轴承、主齿轮箱、联轴器、发电机以及塔筒等。通过传感器进行数据的测量和收集，通过数据的处理和交换及时和风电机组主控进行联系，根据机组传动链的不同状态采取主动性的停机和重启操作，并通过一个交互的可视化窗口，给运维人员直接的诊断结果和维护建议。持续型的运维方式可以通过对风电机组进行全方位全天候的不间断监测，降低机组问题扩大的风险，并降低维修成本。特别是对海上风电机组来说，机组的运行状态故障诊断和监控系统要求能够实现远程控制，持续型的运维方式要求更高。

（三）从粗放型运维方式向精益化运维方式的转变

随着运营经验的不断积累，风电场的运维管理要不断地向精益化生产方向转变。精益化管理的核心在于通过对运维现状的有效分析减少各种形式的浪费，确定有效的运维流程，使运维管理标准化。同时，要构建一个完整有效的风电场运维信息管理平台，对于风电场历年的运行数据要进行统计和分析，不断地修正和改进风电场的运维计划；特别是对

总体来讲，相对于被动型、间断的和粗放型的运维管理方式，主动、持续和精益化的管理方式具有显著的特点和优点，见表1。

随着大批的风电机组逐渐走出质保期，对于风电场投资者而言，如何有效地控制运维成本以提高风电场运营效益正变得越来越重要。主动、持续和精益化的运维管理方式将是优化整个风电场运维管理系统、增加设备的可利用率，从而降低运维管理成本的关键。未来，随着海上风电的大力发展，对运维管理人员的要求会更加严格。积极地转变运维管理思维方式将会极大提升风电场的运维能力，降低长期运维成本，提高发电效益。

（作者单位：上海博世力士乐液压及自动化有限公司）