浅析风力发电设备运维存在的问题与改进措施

浅析风力发电设备运维存在的问题与改进措施

徐斌 1 ，李兆威 2

1. 中国电建集团哈密新能源开发有限公司 新疆哈密 830012 2. 中国水电建设集团瓜州风电有限公司 甘肃瓜州 736100

摘要：近年来，我国经济建设的发展，人们生活水平的提高，对于能源的需求与日俱增。伴随着全球能源危机给各国人民的紧迫感，风力发电大行其道，风力发电机及大规模大型风力发电机组在全世界各个范围内尤其是风力资源充足的地方随处可见，但是由于人类的需求不断提高对电能的质量，电压的质量等级需求随之增加导致风力发电设备运维也跟着提高。

关键词：风力发电设备运维；存在的问题；改进措施

引言

我国电力行业的发展关系到我国各行业的发展速度和发展进程，推动我国整体经济建设的快速发展。随着风力发电产业的迅速发展，风力发电等可再生能源的使用比例越来越大，对电力设备的运行效率和质量提出了更高的要求，因此，风力发电设备的运行维护管理显得愈加重要。

1风力发电设备运维存在的问题分析

1.1由于设计和生产出现了脱节

现如今我国风力发电产业不是十分成熟，在风力发电设备运维技术和管理方面不是十分的完善，从生产商层面去分析生产的环节，多数的生产商为了利益的最大化，从而摒弃了原来的生产方案，但是其生产后的产品不能够满足风力发电产业的实际需要，在进行应用的过程中会存在着较多的故障问题。

1.2配备的运维人员短缺

由于风电涉及多学科多专业，运维人员要具备一定的理论和实操技能，我国风力发电发展较晚，管理人员多是从火电或者水电转行过来，风电场管理经验不足，运维人员能力参差不齐、技术人才培养不成体系，这些因素导致了我国风电设备故障较多，处理故障时间较长等，影响了风电机组的运行效率。随着装机量的增加，主机厂只能抽调工厂机械、电器方面的装配工人轮换岗位，充实风场运维队伍，但是这些人不具备登高作业等特殊技能和资质，经过专业培训合格后才能上岗工作，显然这样的运维队伍是不稳定的，也给风场安全运营带来了风险；出质保后，由风电场自己负责组织运维队伍或者外包。风电场规模不断扩大，风电场对运行管理人员的需要和具有足够能力运维技术人员的配置均受到投资成本的限制，人员严重不足。

2解决运维问题的举措和方法

2.1加强系统无功补偿

当双馈风电并网系统受到各类故障扰动时，要想保持电压的稳定性，关键就是要保障系统具有充足的无功补偿，即可以通过加装无功补偿装置来达到目的。同时，双馈风机转速也是系统稳定运行的影响因素之一，转速的大小会影响无功补偿的效果。而使用无功补偿装置相比较于传统的并联电容器补偿的方式，调节更加平滑，受到外部的限制更少，反应速度更快，效果也更加的明显。而无功补偿装置中比较有代表性的是静止无功补偿器（SVC）以及静止同步补偿器（STATCOM），其可以将无功功率平滑稳定地注入电网中，同时这两者具有实时性，可以在无功功率降低的瞬间进行补偿，从而恢复原有的状态。

2.2叶片、机航、塔架防雷

就电力发电设备自身而言，外部构件由机航、叶片以及塔架组成，基于以上多种构件做好防雷措施极为重要。雷电袭击发电设备时，叶片会在温度与膨胀气体的作用下发生爆炸，情况严重时可能会烧毁整个设备。为有效防止类似现象发生，可在叶尖的顶部安放排水管，能使雷击后产生的大量湿气顺利排出，防止气体膨胀。除此之外，叶片自身带有导电装置，然而叶片遭受雷击的概率不是由自身导电性决定的，雷电对设备的破坏程度是由叶片形式决定的。所以，还可在叶尖的顶部安放接闪器，此设备具有自身导电功能，能在叶片遭受雷电袭击时迅速捕捉闪电，将雷电有序引入到大地，防止雷电给叶片带来毁灭性打击。与此同时，为防止风速计或是灯标遭受破坏，可在机舱顶部安放避雷针，选择专用引下线把机舱与塔顶连接起来，此时发生雷电灾害时，电流就不会对其进行破坏，而且还能将电流顺利、有序引入至大地。

2.3严格管控建设安装时使用的材料

电气安装材料是影响风力发电升压站工程电气安装质量的重要因素，在电气安装过程中如果所使用的材料出现问题，就很容易会使电气安装的质量受到影响，因此要做好电气安装材料的管控是材料在进行使用之前得到质量保障。这就需要电气安装管理人员重视对材料购进和保存工作，严格把控材料合格问题并利用科学的材料储存方法进行材料的存放。例如，在进行电气安装相关材料综合保护柜、高低压开关柜，变压器、无功补偿柜、AIS（GIS）设备的选购时，要求选择与一些比较具有信誉保障的企业合作，安排人员到材料选购合作方仔细地检查材料的质量，检验材料是否有相应的型式认证证书以及一些必要的国家强制检定证书，在充分调研后之后方可签订材料采购合同。材料购进完成之后要对材料进行仓储，保证所储存材料的地方通风透气、足够干燥，并且安排专门人员定期对这些材料进行检查，避免材料在存放过程中的质量遭到破坏，达到通过材料的质量把控，控制风力发电升压站工程电气安装质量的目的。

2.4运用新技术提高运维工作效率和有效监管

风电场事故不仅与整机质量有关,而且与企业的管理体制、风电场管理与运维人员的规范操作有着密不可分的关系。风电场维护检修人员的安全意识、技术水平和责任心,对保证风电机组正常运行及风电机组的安全有着最为直接、关键的作用。作为风险较高的发电企业，实现安全生产，除了完善各项制度，更需在技术上加以提高。我国风电运行阶段的监测手段主要集中于电气设备，对一些风电的主要部件，特别是关系到风电设备寿命、运行隐患的关键部件如发电机主轴、轴承、齿轮箱、叶片等缺乏有效的、系统的状态监测，导致运行阶段对风电设备的了解始终处于被动和局限的状态，无法跟踪故障的发展趋势，不能预先发现并提前排除故障隐患。运维工作主要是依靠相关人员的责任意识和专业水平及时发现隐患并加以排除。然而，对设备的定期巡检要1-2个月才进行一次，有限的运维人员，恶劣的气候条件、高空场地条件、人员技术水平、工具状况以及人员身体状况等各种因素的存在，使得风力发电设备常常处于亚健康状态运行，无法保障全生命周期效益最大化。随着各种技术手段和管理模式的优化，后市场运维也早已经不是单纯的对设备的检修维护。数字化工具和检测设备、5G技术和光纤通信、北斗卫星技术应用和人工智能穿戴设备使运维检测和检修水平的质量有了巨大的提升空间。数字化风电场运营管理，大数据挖掘、智能分析与诊断、故障预警、故障预测、故障库、备件库的建立，实现了预防性检修、备件供应、风功率预测、电力交易等平台管理功能。数字化力矩扳手可以记录每一颗螺栓力矩信息，并及时上传到数据中心，汇总后的数据用于设备寿命周期的计算分析；北斗定位系统高精度静态定位方法对风电机组基础沉降进行有效监测；光纤检测不仅可以探知重要结构部件细微应力变化，还可以反映传动部件温升的变化情况；智能穿戴设备成为运维人员不可或缺的装备，它成为高精尖技术在运维管理应用的新平台，不仅使运维管理信息化，可视化，智能化，也使运维人员有了更加安全的保障，大大提高了风力发电设备运维的效率和可靠性。

结语

随着我国风电装机数量的增加，运行规模的增长，以及风电设备大型化的发展趋势，未来风电设备运维的问题将会越来越复杂，解决这些问题需要从多方面着手，对现有的风电运维方案进行全面和系统的优化。后期的智能化运维和资产优化管理，提升风电场安全运行下的能量可利用率，是风电投资项目全生命周期重要的组成部分。

参考文献

[1]中国农机工业协会风力机械分会.中国风电后市场发展报告，2019-2020.

[2]梁宏.对风电场运维管理的探讨[J].装备制造技术.2013.05

[3]王晓伟，李方义.机电产品绿色设计与生命周期评价.