风力发电场运维管理的有效措施研究

李向小

(内蒙古龙源新能源发展有限公司)

0 引言

随着我国经济发展水平的提升, 对电力能源的需求量也在逐步增加, 作为一种新兴发电模式, 风力发电技术可以将空气动力转化为机械能, 有效实现对电力能源的供应。当前, 我国风力发电场的数量及规模均在增大, 机组运行呈现出复杂性、多样性的特点,这也给风力发电场运维管理提出更高要求。基于此,应以风力发电场运行现状为出发点, 提出切实可行的运行管理机制, 为风力发电场高效运行提供保障。

1 风力发电场概况

某风电公司于2012 年5 月1 日开工, 2013 年12月15 日首个风力发电场投运, 当前有A、B 两个风力发电 场。其 中 A 风 电 场 装 机130 台, 容 量 为121.5MW, 投运5 年后已经退出质保期, 当前由检修人员进行维护工作; B 风电场装机264 台, 容量为400MW, 当前正投入使用中。为符合电网质量标准, 该风电公司积极推进安全生产与设备整治, 同时以经济效益为中心, 全面扎实做好各项运维管理工作。

2 风力发电场运维管理要点

2.1 加强数据收集与管理

风力发电场运维管理工作中最关键的就是做好数据收集与分析工作, 包括风速数据、温度数据、电流电压数据、风机振动数据等, 通过上述数据可以了解风电机组的运行状况。为确保风力发电场的稳定运行, 运维管理人员应加强对相关数据的记录、整理与分析, 进而判断风机运行状况及设备稳定性, 并制定出针对性运维检修方案, 对可能出现的问题提前做好准备措施。

2.2 加强频发故障的分析与处理

风电机组运行过程中难免会受到外界环境、工艺技术等因素的影响而出现频发故障, 而且因对风力发电机的全面运行维护管理不到位, 机组长时间服役也会出现不同的老化和故障问题。(如表1 所示) 为尽可能控制其对机组的不良影响, 运维管理人员应对这部分故障进行分析总结, 并结合现场实际情况与设备运行状态提出相应的维修整改措施。

表1 风力发电机部件故障概率与停机时间占比

3 风力发电场运维管理面临的挑战

3.1 机组设备多, 管理难度大

结合该风电公司风电场运行情况来看, 由于设备台数较多, 导致管理难度增加, 同时面临较大的作业危险系数。每一台风机运行期间都可作为单一的发电单元, 由于周围环境、设计情况、工艺技术存在差异, 不同风机出现故障的类型与概率也不相同, 这导致风力发电场的运维工作往往处于分散状态, 给运维管理人员带来了很大挑战[1]。首先, 风机自身结构决定很多风机运维管理工作都需要在高空完成, 大大提升了作业危险系数; 其次, 在环境因素影响下, 风机内部呈现出“冬冷夏热”的环境特点, 同时若风速条件不满足机组登塔、出舱要求, 也会给运维管理工作带来不利影响; 最后, 风电机组具有设计复杂、涉及面广的特点, 发电系统、控制系统等需要相关人员同时完成运维任务, 这对人员专业能力提出较高要求。综合来看, 在多方面因素的影响下, 风力发电场运维管理工作的不确定性大大增加, 且工作难度进一步提升。

3.2 专业运维管理人才不足

运维管理人才不足也是阻碍风力发电场运维管理工作开展的重要因素。一方面, 风电行业作为新兴行业在我国发展时间较短, 经验积累不足且岗位稳定性差, 降低了相关工作对专业人才的吸引力。另一方面, 风力发电场位置偏远, 工作环境较为恶劣, 加上运维管理工作难度大, 对人员专业水平要求高, 导致技术人才与管理人才工作意愿降低, 最终导致风力发电场运维管理人才短缺, 并给其安全运行带来安全隐患[2]。

3.3 运维管理模式存在滞后性

上文提到, 该风电公司风力发电场运行近10 年,部分管理制度与管理模式不满足当前的发展要求, 实践中逐渐显露弊端。与此同时, 风力发电场的很多管理模式都是直接应用火电厂现成的管理经验, 存在与风电场实际运维需求不匹配的情况, 很大程度上限制了其综合效能的发挥。

4 风力发电场运维管理的优化举措

4.1 基础管理

开展风力发电厂运维基础管理工作可以从以下几方面入手: (1) 完善运维管理制度。制度是管理工作的重要基础, 为提升管理水平, 应针对风力发电场内现有的基础标准、管理标准、技术标准等进行优化与完善, 切实提高其合理性与可行性, 确保其可以真正起到指导生产、规范操作的作用。(2) 构建综合管理体系。在进行运维管理工作过程中, 应结合运行现状构建保证和监督两大体系, 并作用于机构设置、技术管理、人员管理中。全体员工应树立安全管理和质量管理科学意识, 将安全生产作为运维管理的核心。(3) 落实班组建设工作。班组作为风电公司内部最基层的组织单位在机组运维管理工作中发挥重要作用, 只有完善班组建设, 才能为风力发电场高效运行提供保障。在此期间, 风电公司各部门都应参与到班组管理工作中, 有效针对安全、生产、设备、绩效等方面实现统一管理, 加强沟通交流与协助配合, 实现班组建设工作的标准化、规范化、精细化发展。

4.2 检修管理

风力发电场投运前, 设计风电机组使用寿命为20 年, 年可利用率为95%, 为实现上述关键目标,应切实做好检修管理工作。一方面, 应采取有效措施延长不可修复系统使用年限至20 年; 另一方面, 应提高可修复系统的维修性与维持能力。一般来说, 风力发电场检修工作可分为技术领域与管理领域, 其中技术领域包括故障检测、隔离、拆装、修复等, 针对风电机组实际运行情况制定可行的检修计划, 全面推进状态检修。在此期间, 应引入科学的测试仪器与分析方法, 促进数据分析质量与设备检修质量的提升。而管理领域主要包括维修方案与大纲制定等, 针对风力发电场实际情况探索合理有效的检修模式, 实现在线、离线检测手段的综合应用, 进而有效提升机组系统运行的可靠性与经济性。在开展检修管理期间, 应贯彻“预防为主、计划检修”原则, 在保证检修质量的前提下加强工期与成本管理, 从而提出与风力发电场运行相适应的检修方案优化组合。

4.3 安全管理

安全管理是运维管理的重要组成部分, 考虑到风电产业的特殊性, 风力发电场应充分提升度安全管理的重视, 同时将“预防为主, 综合治理”原则落实到各个管理流程中, 有效开展安全隐患预防工作, 降低发生安全事故的概率。首先, 应根据现场实际构建相应的安全管理机构并设置专门的安全管理岗位。风力发电场内部设置专职安全员, 班组内部设置兼职安全员, 实现对安全管理工作有效落实。风力发电场安全生产应做到全员参与, 形成完善化的安全网络。其次, 落实安全生产责任制, 将具体安全管理责任落实到部门与个人, 同时执行配套的奖惩制度, 以提升相关人员的安全意识与责任意识, 确保安全生产稳定落实, 避免流于形式。再次, 在风力发电场内部构建安全评价标准, 聘请专家到现场开展安全评价工作, 明确存在的问题与隐患, 第一时间进行整改。最后, 围绕机组运行现状编制安全技术措施, 将安全生产作为第一要义, 切实提升相关举措的科学性与指导性。

4.4 运行管理

风力发电场运行期间, 需要根据实际情况实施有效的运行管理工作, 落实可行的管理标准制度并做好复查修订工作。在此期间, 应对具体的运行规程加以完善, 提升机构设置与岗位配置的合理性。风电公司管理层应在风力发电场运行管理中充分发挥职能, 制定切实可行的运行方案。具体来看, 管理层需要关注的工作包括(1) 定期预测风电机组功率, 优化风电机运行状态, 确保与节能降耗目标相适应; (2) 采取对标管理手段, 吸收其他单位的先进经验, 并结合自身实际情况做出科学调整; (3) 风力发电场运行期间应做好数据收集与分析工作, 结合实际情况对相关标杆值进行科学调整; (4) 针对风电厂运行制定长效管理机制, 不断积累管理经验并应用于生产实践中; (5) 制定具体的生产指标并实施日跟踪, 定期进行分析总结, 落实立体交叉监管模式; (6) 围绕安全生产、节能降耗管理目标设置责任机制, 针对不同管理阶段设置针对性工作目标, 实现对标管理与生产管理的有机结合。

4.5 设备管理

风力发电场机组设备较多, 设备管理也贯穿于运维管理的全过程。为降低机组设备出现安全故障的概率, 运维管理人员应定期进行设备维护工作, 对与存在的问题与隐患进行及时整改。随着信息技术水平的提升风力发电场设备管理模式也逐渐向数字化、信息化、智能化方向发展, 可通过构建风力发电场数据库实现设备数字化操控与远程维护指导, 促进运维管理效率的提升[3]。以风力发电机叶轮故障检修为例, 叶轮出现故障后容易造成机组失速、失稳等现象, 为保证风力发电机运行质量, 可以通过信息技术搭建故障监测预警体系, 实现对风力发电机运行状态的实时监控与信息反馈。为进一步提升信号传递的稳定性, 还可以针对风电机组安装风能监测装置(如图1 所示),有效对风电设备运行状况进行监测与维护, 运维管理人员也可以及时根据装置反馈情况了解机组运行状态, 一旦出现故障可第一时间采取维护措施, 最大限度上提升风力发电机运行安全性与可靠性[4]。

图1 风能监测装置结构示意图

4.6 人员管理

运维管理人员是风力发电场运维管理工作主体,为提升管理成效, 应定期开展相应的培训学习活动,促进其技术水平与专业能力的提升。结合风电场岗位实际来看, 人员培训管理工作主要包括以下几方面:(1) 到岗培训。新入职员工正式到岗前, 需要先参加到培训, 培训内容包括基础理论知识和操作技巧等, 确保对机组基本结构、工作原理等产生基本了解。到岗培训工作应由技术部门专门人员负责, 完成培训后组织理论与操作考试, 通过后即可进入后续培训工作。(2) 实习培训。新员工在初步了解风力发电场生产概况后, 可以参与到生产实际的培训中, 由值班长指导员工完成实际工作, 增强对机组结构、运行原理、运维手段的掌握, 逐步提升相关人员的实践操作能力。(3) 员工岗位培训。员工正式进入岗位后, 也需要开展相应的培训工作。培训内容应同生产实际紧密结合, 通过多种形式提高员工能力与素质,为风电场安全生产提供保障。

5 结束语

综上所述, 做好运维管理工作是提升风力发电场运行效率与质量的关键手段。本文以某风电公司为例, 对风力发电场运维情况加以分析, 仍面临一定的问题与挑战。因此应充分认识到运维管理对风电产业发展的意义, 有序落实基础管理、检修管理、安全管理、运行管理、设备管理、人员管理等多方面工作, 同时应积极推进科技创新与管理创新, 进一步为风力发电场经济效益与社会效益的共同发展奠定基础。