电力市场环境下的风电场“运检维”管理

尹浩霖，贾嵘，董开松，李涛涛，马富齐

（1.中国电力建设股份有限公司，北京 100101；2.西安理工大学，陕西西安 710048；3.国网甘肃省电力公司电力科学研究院，甘肃兰州 730050）

电力市场环境下的风电场“运检维”管理

尹浩霖1，贾嵘2，董开松3，李涛涛2，马富齐2

（1.中国电力建设股份有限公司，北京 100101；2.西安理工大学，陕西西安 710048；3.国网甘肃省电力公司电力科学研究院，甘肃兰州 730050）

近几年风力发电快速发展，然而由于风力发电设备技术不过硬，以及地区消纳和电力送出建设不配套，导致风电场出现设备故障率高，出现大面积弃风和窝电现象。首先对风电场“运检维”管理现状进行了详细的介绍；其次，针对电力市场对风电场“运检维”管理的影响，从风力发电行业、风电场运行管理、风电场检修管理与风电场维护管理4个方面进行了详细的阐述；再次，详细讨论了电力市场环境下“运检维”管理遇到的问题；最后，针对电力市场环境下风电场“运检维”管理方法，进行了分析与展望。

电力市场；风电场；运检维管理

目前，随着我国化石能源的大量消耗，环保压力日益突出，面对愈演愈烈的雾霾之痛，国家正逐步向环境友好型的社会发展思路转变。包括风力发电在内的清洁能源日益受到政府、企业和用户各方面的关注，特别是大规模的风电并网正在成为一种趋势[1-3]。新型风电场的容量在电力系统中的比重逐步增加，风电场在电力系统中的运行价值也在日益显现，2015年，中国风电新增装机容量3 050万kW·h，同比上升31.5%，累计装机容量达到近1.45亿kW。

伴随风电装机容量继续快速增加，风电场的“运检维”管理面临的问题也日渐突出。风电投资业主自行“运检维”、风机主设备厂家委托“运检维”管理、第三方服务商委托“运检维”管理等多种方式混合开展，但是并未形成一个较为统一的成熟的“运检维”管理方式，加之当前新电力体制改革进入深水区，电力市场化改革方向逐步明晰，如何保证风电投资企业在电力市场环境下的经营效益，提升风电场的“运检维”管理能力就成为关键。本文将重点分析目前风电场“运检维”管理所遇到的问题，并就电力市场环境下风电场“运检维”管理方法进行探讨[4-7]。

1 风电场“运检维”管理现状

1.1 风电场“运检维”管理的作用

风电场“运检维”管理指对 风电场运行、检修、维护工作的管理，具体管理内容包括风电场投产之后，风电机组、箱式变电站、场内集电线路、测风塔、控制设备、辅助设备等设施的运行、检修、维护[8-10]。

运行、检修、维护工作的每个环节都关系到风电场能否正常发电，特别是作为风电场主要发电设备的风力发电机组，在设备出厂性能可靠的情况下，其“运检维”管理水平的高低直接影响到发电水平和发电效益。通过提升风电场“运检维”的管理水平，从而不断提高各设备的可利用率，确保设备的高可靠性，以实现风电场发电效率的最大化。

1.2 风电场“运检维”管理方式

目前，风电场的“运检维”管理方式主要有一体化管理和分离管理两种，具体如图1所示。

图1 风电场“运检维”管理方式Fig.1 Management modes of the“operation repair maintenance”of wind farms

2 电力市场对风电场“运检维”管理的影响

本文主要从4个方面分析电力市场对风电场“运检维”管理的影响，如图2所示。

图2 电力市场对风电场“运检维”管理影响示意图Fig.2 Schematic diagram of impacts of electricity market on the“operation repair maintenance”management of wind farms

2.1 电力市场对风力发电行业的影响

电能作为一种特殊的商品，其交易本身就具有垄断性，然而随着当前新电力体制改革的逐步推进，电力市场化进程加速，电能市场化交易未来的主要模式，开放电力市场就是为了打破垄断，引入竞争，目前国内多省市已开始试点电力市场化交易。但是，由于风能的不稳定性及难以预测性，风电并网影响了电力系统的稳定性，增加了电力系统运行及调度的困难，加之目前电力市场化配套工作还不完善，对于诸如风电等新能源发电如何有效参与市场，暂时还没有一个明确成熟的模式，以至于风力发电当前一段时间依然不能完全参与电力市场交易。

近几年，随着国内风电市场的快速发展，风力发电技术已得到较为充分的发展，项目投融资环境也得到极大改善，风力发电建设成本也在逐步降低，未来将接近火电和水电成本，如果考虑到外部成本和未来化石燃料的燃烧成本，风力发电和常规电力价格的差距还将进一步缩小。尽管如此，无论市场采用竞价制，配额制，还是优先发电权，高价的风电在参与市场竞争的过程中依然面临市场销售的巨大压力。

2.2 电力市场对风电场运行管理的影响

当前风电场运行管理依然按照传统电力生产模式，即按照电网调度负荷要求进行运行管理，并且按照固定电价和计划电量进行电力生产，根据风电场风资源间歇性的特点，加之风电场容量在电网容量中占比很小，不会影响电网系统安全，因此对其运行管理要求较低，风电场运行管理压力较小。提出了新的要求：

1）风电场运行管理必须加强风功率预测能力。一方面要求及时与电网调度进行功率预测沟通，确保电网留有足够的备用容量保证大规模风电并网；另一方面电网也加大了对风电场运行管理中风功率预测准确度的考核，风功率预测的准确度直接影响风电场当月的电量结算，这给风电场运行人员提出了新的要求。

2）风电场的运行管理必须高度重视电量合同要求。随着目前国内部分地区试点风电参与直供电交易，电量合同的管理能力亟待加强，既要满足电网调度安全运行的要求，也要时刻按照合同要求完成运行发电工作，因此电力市场化给风电场运行管理带来较大变化。

2.3 电力市场对风电场检修管理的影响

目前风电场检修工作无论是自主检修还是委托检修主要采取的是计划检修方式和事后检修方式，基本满足当前生产要求。然而随着电力市场化的推进，区域内风电场装机容量的不断增加，电网调度对风电场的设备安全要求也在不断提高，因此其故障检修能力直接影响风电场在电力市场中的地位。同时检修费用是风电场生产成本的主要组成部分，生产成本的高低完全取决于检修管理的水平，最终也将影响到风电场甚至风电投资企业在电力市场中的竞争力。

2.4 电力市场对风电场维护管理的影响

风电场的维护工作主要依据风机主设备生产厂家的维护手册要求进行定期集中式维护，这种方式使得风电场在一个时期内人员工作量陡增，加之目前风电场人员配置普遍偏少，遇到这种集中维护工作时容易出现人力资源紧张，导致单人工作强度较大，容易造成维护工作效果降低和维护时限较长等不利因素。而多增加维护人员，在非设备维护期，又将导致人力资源浪费，因此这种方式基本能满足当前风电场电力生产需要。随着电力市场化的逐步深入，对风电场设备可靠性提出了更高的要求，只有较高的设备可靠性，其风电场才能有较强的市场竞争能力，而设备的可靠性一方面取决于设备本身的可靠水平，更重要的是对风电场日常维护管理提出了更高的要求，这要求电力市场环境下的维护工作必须在保证设备可靠性的基础上创新管理模式，从而使风电场维护管理更符合电力市场的要求。

3 电力市场环境下“运检维”管理遇到的问题

3.1 发电设备自身可靠性较低

1）由于国内近几年风电市场井喷式的增长，国内风机设备厂商为了能尽快占有市场，通过购买国外图纸或是直接仿制国外现成产品进行生产制造，对于其中的技术特性以及与国内运行环境是否匹配均未进行详细的分析。加之市场上未能有健全的产品标准，导致风机设备在投入运行后出现较多设备质量问题，大幅增加了检修工作量，并降低了风电场出力能力，影响了风电场经济效益。

2）随着国内风电市场发展的逐步成熟，在市场的激烈竞争下，一部分缺乏市场竞争力的设备供应厂商退出国内风电市场，而这部分厂家的产品其后期质量保证体系难以实施，备品备件缺乏，设备可替换性差，给风电场维护工作增加了很大难度[11-12]。

这些因素直接导致风电场投资企业电力生产成本增加，进而大大减弱风力发电在电力市场中的竞争力。

3.2 缺乏成熟的风电“运检维”行业管理标准

当前风电较火电和水电“运检维”管理还有很大的差距，并且行业内缺乏较为成熟统一的管理标准，对于风电场运行、检修、维护工作的管理标准依然处于百家争鸣、百花齐放的形势。同时由于风力发电型式的特殊性，各地区电网调度也对各自管辖的风电场采取不同的管理要求，这更进一步导致了风电场管理标准的差异性。

当前国内各地区电力市场化推进速度较快，使得在原有电量计划和固定电价模式下的风电场“运检维”管理陷入难以持续的境地，但是行业内又不能快速找到一个较为成熟和统一行业管理指导标准使之能很好地适应市场环境，导致部分风电场难以在电力市场环境下生存，这对风电这一新兴产业造成较大打击。

3.3 人员素质参差不齐

在风电场运行质保期内均由风机设备厂家对风机主设备实施检修维护工作，而风电场自己的检修维护人员以学习和实践为主，因此风电场检修维护人员虽然对于风机各大单元功能十分清晰，但是对于各单元之间的关联，细致到各电气元件关联关系却了解甚少，造成了风电场检修维护人员的知识体系不完善。主要原因有以下2点：

1）人员培训不足，风电场检修维护人员无法完成设备故障的系统梳理，导致无法快速准确的找到故障点，所以当风电场自主进行风机设备检修时，人员检修业务素质和知识技能成为风电场检修维护工作的制约因素。

2）目前国产风机关键电气部件均采用进口设备，如变频器、主控制器等，这些设备均是由外国厂商直接供货，所有的文献资料均为外文，而国内风机厂家对于这部分资料不予以翻译，所以对于成套设备的技术关联关系以及电气设备性能参数无法快速获得，同时设备生产厂家以技术保护为名，设置技术壁垒，这也是阻碍检修维护人员提高故障排除能力的重要原因。

3.4 成本费用掌握不清晰

1）由于风电场质保期内检修维护工作全权由厂家进行，风电场自身无法掌握清晰地检修维护成本组成，并且由于风机内设备供货渠道均由风机制造厂家垄断，相关部件经过多层供货商和代理商，进一步提高了部件成本。

2）目前国内风电场中风力发电机组大量关键电气设备采用进口设备，其设备技术专一性较强，从国内市场上难以找到可替代产品。

3）目前国内风机更新换代速度较快，市场上部件型号复杂，供货速度难以得到保障成本难以控制。

这些因素因素导致风电场检修维护工作成本大大增加，并且增加了风电场检修维护工作的管理难度。

4 电力市场环境下风电场“运检维”管理方法

4.1 建立全寿命周期的“运检维”管理体系

当前风电场管理应对电力市场的目标就是在风电场全寿命期内实现风力发电市场效益最大化，因此必须引入全寿命周期“运检维”管理方法，即运行工作、检修工作、维护工作均围绕在全寿命周期的管理的框架下，通过全寿命周期的管理，将“运检维”各管理环节工作有效衔接，避免将运行、检修、维护工作相互分割成独立工作，避免发生管理目标的不连续，从而使得“运检维”管理效率更高，总体目标性更强[7]。只有建立在全寿命周期的管控下才能及时找到“运检维”管理的短板，并及时进行修正，真正通过“运检维”全寿命管理得到效益[13-14]。

4.2 引入“运检维”价值链管理思路

电力市场环境下追求管理价值的最大化，而价值蕴含在整个风电场价值链条中，在“运检维”管理的过程中，有些环节增值能力较强，有些环节增值能力较弱，有些环节可能带来负价值，因此对于“运检维”管理不能片面的追求单个管理方面的价值最大，而必须保证整个价值链体系的最大化。因此对于运行、检修、维护工作中所包含的各个价值链必须进行细分，必须找出各工作环节中价值影响力最强的环节，鼓励和扩大增值环节，尽量优化增值能力弱和负增值的环节，这样能使得“运检维”管理针对性较强，真正找到各管理环节的差异，做到有的放矢，避免管理资源的浪费。

当前各风电场要有效延长“运检维”管理价值链条，如运行方面，在非电力市场环境下风电场运行工作较为简单，仅负责好风电场自身运行工作即可，而在市场环境下，运行工作还必须增加风功率预测、合同执行、电力市场营销等多个环节；检修、维护方面，风电场为了更好地提高市场竞争力，首先必须降低自身检修、维护工作成本，这就要求风电场必须拓展检修、维护工作的价值链条，必须打破原有风机设备厂家的技术壁垒，提高人员检修维护能力；其次在备品备件采购中向市场上游扩展，建立更大的备品备件信息库，降低部件采购成本，从而更好地控制自身检修、维护工作成本，提高市场竞争力。

4.3 建立“以可靠性为中心”的检修维护模式

以“可靠性为中心”的检修维护模式是将风电场内风机等主设备检修维护工作从传统的计划维修和事后维修转移至以预知维修为主，预防性维修和主动维修并重的维修模式，使得所有的检修维护工作目标最终归结到提高设备可靠性方面，通过设备的可靠性最终转化为风电场的市场竞争力。采取“以可靠性为中心”的检修维护模式可以避免目前风电场检修维护人员工作量分配不均衡，管理效率不高的现状，通过这种检修维护模式，可以降低检修维护工作量突增突减的现象，并且可以提高检修维护人员的检修维护技能水平，帮助风电场合理安排风力发电机组等主要设备的备品备件采购和储存，有效降低风电场检修维护人员成本和设备采购储存压力，为提升风电场市场竞争力打下坚实基础。

4.4 推进“运检维”信息化管理模式

目前信息化是加强管理必不可少的手段，随着市场环境下风电场“运检维”精细化管理的要求逐步提高，人工处理大量的数据和统计分析已不能满足当前管理的要求，必须借助信息化的手段，通过信息化手段实现大数据的处理和挖掘，充分利用“云技术”和“互联网+”等技术，逐步实现风电场“运检维”智能化管理，更好地提高市场环境下风电场管理效率和准确性，第一时间为风电场管理决策者提供决策依据，也将增强风电场市场竞争优势。

5 结语

随着国内电力市场化改革日趋完善，风电场如何更好地参与市场竞争，风电场“运检维”工作必须转变传统的管理理念，引进先进的符合电力市场要求的管理手段和方法，并且充分利用逐步完善的市场资源，提高风电场自身的电力市场竞争力，才能在有效保证风电场自身经济效益的前提下，推进整个风电行业健康发展。如何管理好风电场，需要当前每一位风电人的共同努力，使风电既为社会提供更多的清洁能源，也为企业创造更大效益。

[1]陈永明，周小磊.大规模可再生风力发电技术发展综述[J].科技传播，2015（11）：33-35.CHEN Yongming，ZHOU Xiaolei.Summary of large-scale wind power technology development of renewable[J].Public Communication of Science&Technology，2015（11）:32-35（in Chinese）.

[2]蒋宏春.风力发电技术综述[J].机械设计与制造，2010（9）：250-251.JIANG Hongchun.Summary of wind power generation technology[J].Machinery Design&Manufacture，2010（9）: 250-251（in Chinese）.

[3]赵高强.大规模风电项目开发及并网运营优化管理研究[D]．北京：华北电力大学，2013.

[4]JANE E，MCARDLE.Dynamic modeling of wind turbine generatorsmand the impact on small lightly interconnected grids[J].Wind Engineering，2004（1）:57-74.

[5]KARKI RAJESH，HU Po，BILLINTON ROY.Reliablity evaluation considering wind and hydro power coordination[J].IEEEE Transaction on Power System，2010，25（2）: 685-693.

[6]伍孟轩.风电场运行维护管理系统的设计与开发[D].武汉：湖北工业大学，2015.

[7]刘国东.C风力发电新能源公司发展战略的研究[D].保定：河北大学，2013.

[8]王继弘.大型风电场设备监控与运营管理研究[D].武汉：武汉大学，2012.

[9]STEVEN J ST.CLAIR.Considerations on the operation& management of a modern wind turbine power station[C].IEEE ConferencePublicationson Powerand Energy Society General Meeting，2008.

[10]刘永东.稳步推进风电并网标准建设[J].中国电力企业管理，2013（4）：38-39.LIU Yongdong.Steady progressin wind powergrid construction standards[J].China Power Enterprise Management，2013（4）:38-39（in Chinese）.

[11]周晶晶.基于全寿命周期的风电企业设备采购与运维管理研究[D].北京：华北电力大学，2014.

[12]董婷.山东发电公司风电发展战略研究[D].济南：山东大学，2015.

[13]刘海欣．H风电公司总体发展战略研究[D]．兰州：兰州大学，2010.

[14]杜蕴杰.河北省风力发电行业发展战略研究[D].秦皇岛：燕山大学，2010.

（编辑 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

中国水电工程顾问集团公司科技项目（CHC-KJ-2011-22）；国家电网科技项目（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，硕士，工程师，主要从事发电企业运营管理工作；

贾 嵘（1971—），男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为电力系统自动化；

董开松（1966—），男，硕士，高级工程师，国网工程技术专家，主要研究方向为新能源发电及并网技术；

李涛涛（1992—），男，硕士研究生，研究方向为电机故障诊断、电力系统自动化；

马富齐（1993—），男，硕士研究生，研究方向为电力系统新能源。