海上风电运维的优化策略研究

海上风电运维的优化策略研究

季洋阳贾长峰

（三峡新能源海上风电运维江苏有限公司，江苏 盐城 224000）

摘要：随着社会的不断进步，我国经济步入高速发展时期，传统电力行业造成的环境污染较大且后期成本较高，已无法满足可持续发展的战略理念，传统电力行业逐渐被淘汰，由此风电行业应运而生，占据了电力发展的重要地位。风电行业主要分布于陆上和海上两大部分，较陆上而言，海上能获取更丰富的风资源，海上风电逐步向深远海发展，但同时也就对海上风电的运维产生较大的困难，造成运维成本大大增加。本文结合海上风电运维难点、痛点，进行海上风电运维管理策略研究，助力我国的海上风电的发展。

关键词：海上风电；运维成本；运维策略

1引言

近年来，随着能源改革的推进， 海上风力发电已成为新时代的弄潮儿，海上具有陆上无法比拟的的风电资源，开发潜力较大且污染较小，作为一种可持续的、可再生的资源越来越得到各行业的关注。中国大陆海岸线长度达到18000公里，可开发资源储量达到40~50亿千瓦，我国沿海水面以上100米高度年均风速多在6m/s~11 m/s之间，风能资源丰富且优质。沿海地区多为人口聚集和经济活动集中区域，也是能源消费主体区可开发区域靠近负荷中心，有利于就地消纳和海上风电的发展。但随着海上风电开发项目逐渐增多，近海风资源被逐步挖掘殆尽，海上风电已逐步转向深远海，这就对海上风电的运维带来了更大的挑战，本文将从促进我国海上风电发展角度出发，探讨了海上风电运维的优化策略，助力“碳达峰、碳中和”目标的实现。

2海上风电运维的现状

在平价上网政策趋势下，降低设备故障率，提高机组利用率；降低运维成本，提升运营收益，成为海上风电场运营的主要目标。但是海上风电离岸距离远越来越远、运维成本高、存在安全风险、应急巡检能力差等特点，这就给海上风电的运维带来了巨大挑战，主要体现以下几个方面。

1.1可达性较差

海上风电场较陆上风电场而言，容易受到海上盐雾的腐蚀且可达性较差，尤其是广东海域，风大浪急，水域较深，且离岸距离普遍较远而运维船在海洋中易受环境的影响，使其遭受到的危险性更大甚至发生事故，当无法满足出海条件时，运维人员就无法登船完成运维检修工作。特备是在遇到风速高、浪涌大的海况影响下，运维船舶到达指定机位花费的时间是国外时长的3-4倍，而且在航行中会给运维人员带来不适感，无法在海上潮汐窗口期快速往返，增大了风电机组的故障时间。

1.2风电设备故障

海上风电受到复杂环境的影响，如盐碱海浪的侵蚀腐蚀、台风的肆意破坏等，会使得海上风电设备运行性能受到影响，甚至会加大风电设备的破坏风险，使得海上设备发生故障频次增加，同时也会造成运维人员作业危险难度的增加[1]。据统计，海上风电机组每年平均会出现高达40次/台可能导致停机的故障，整体上最大故障率可达3%。

1.3运维成本较高。随着国内大容量海上风电机组下线，维护难度和成本也随之增加，海上风电场施工、运行和维护的重要交通工具就是风电运维船及吊装船，所产生的费用远超陆上风电机组的运维成本。由于海上风电可达性差，运维时间和时长收天气和海洋环境影响较大，无法及时进行维护，导致发电量损失，间接也增大了运维成本[2]。

3海上风电运维的优化策略

海上风电运维的优化策略研究主要集中在围绕解决海上风电可达性差、运维船只、运维成本等方向开展的机会维护优化策略、配套装备优化策略、专业培训优化策略等研究。

2.1机会维护优化策略

机会维护策略是成组维修策略中的一种，通常将一个部件的预防更换和事后维修视为其他部件的维修机会，如果其他部件满足维护条件，则获得了提前进行预防维护的机会[3]，也可以通过日常的设备巡检、监测测数据等方法对设备运行状态进行分析研判，对未发生故障的但达到故障设定值、运行状态异常的设备进行提前维护，有效防止设备故障的发生，减少设备停机待修、检修和非计划的故障停机损失，为风电场提升发电效益，降低运维费用。逯红霞等[4]通过建立状态机会维修模型并验证了考虑故障相关的风电机组维略策略在节约维修成本方面的有效性；王东等[5]以风电机组的4个子系统建立了考虑故障相关性的部件可靠度衰退模型，当各子系统之间考虑故障相关性时，各子系统的可靠度评估和维护计划更加准确、合理，通过采取机会维护策略能降低系统维护成本。

2.2配套装备优化策略

海上风电运维船是用于海上风力发电机组运行维护的专用船舶，应具有良好的运动性能、稳定性及舒适性，能够低速精准地靠泊到风力发电机组的基础，防止对基础造成较大冲击，并能够与基础持续接触，能够安全便利地将人员和设备运送到风电机组。国内海上风电场建设起步较晚，海上风电运维处于探索阶段，专用配套运维船舶也相对较为简单，数量较少，主要包括龙源运维1号、运维001号等常规运维船，而小水线面双体船（CAT-SWATH）甲板面积大、布置宽敞、稳性好、吃水浅，具有较高航速，能承受较大的风浪能力，保障海上作业时人员的安全，同时双体船具有良好的操控性，使用可靠，维修方便等特点

，当运维船需要以较高航速从靠泊码头尽快前往作业风场时，可采用CAT航行模式，利用双体船的快速性，快速达到作业海域；当达到风场需要在低航速下进行运维作业时，可快速转换为SWATH航行模式，利用小水线面双体船的优异耐波性，能显著降低乘船人员晕船的不适感，使得作业人员能够在一个安全、舒适的环境下进行运维作业[6]，该船型已应用于国内海上风电场的运行维护工作。

2.3专业培训优化策略

由于海上风电的特殊性，首先要求运维人员必须具备一定的安全自救能力，在遇到人员落水等突发情况发生时能够从容应对；其次要求运维人员要有专业技能，利用专业的运维船，即使在遇到作业窗口期较短时，也能快速处理设备故障并即使返航，这就需要提升运维人员专业技能、安全意识、应急处理能力来使运维人员的整体素质不断提高。掌握安全技能和救生知识，能把事故或安全隐患等危害程度降到最低, 保护人员生命安全和财产安全。

传统的培训方式大多采用集中上课的方式，需求调查不够全面，培训方式不够科学、枯燥乏味，抓不到培训的重点。培训应采用对症下药的方式，通过问卷调查、访谈等方式对培训的需求进行调研，明确了解员工的实际能力与工作岗位的需求差异，将需要培训的内容进行细化，制订相应的培训计划[7]。电力企业可以借助外单位师资力量或者采用内部传、帮、带的导师带徒方式，结合现场设备设施组织运维人员进行专业培训，通过对运用案例分析、实操演练、视频回放等直观的培训模式来增强培训效果，以此来提高作业人员的安全意识和专业技能。同时，企业应将专业知识、实操等培训课程纳入考评体系，便于分析出作业人员的不足之处，全方面加强员工的培训质量，并且把运维人员成绩纳入年终考核，作为晋升通道的依据，有利于调动员工的积极性。

4结语

由于海上风电的特殊性，离岸距离远越来越远、运维成本高、存在安全风险、应急巡检能力差等特点，使得海上风电的运维难度逐渐增大。本文围绕海上风电场可达性差、风电设备故障、运维成本较高等特点，提出了一系列海上风电运维的优化策略，如机会维护优化策略、配套装备优化策略、专业培训优化策略，助力我国的海上风电的发展。

参考文献

[1]步文智.海上风电运维人员安全管理难点和相应对策探讨[J].决策探索(中),2019(6):6-7.

[2]罗小芳,张晨阳,王允等.海上风电运维管理技术现状和展望[J].船舶工程,2022,44(02):22-30.

[3]宁小涵,周晓军.考虑随机生产等待的串行生产系统机会维护建模[J].上海交通大学学报,2021,55(10):1281-1290.

[4]逯红霞,张蕊萍,董海鹰.考虑故障相关性的风电机组维修策略[J].可再生能源,2020,38(04):477-483.

[5]王东,成国庆,苏拥政.考虑故障相关性的风电机组机会维护策略优化[J].船舶工程,2022,44(11):146-153.

[6]杨佳潼,张迎宾,李建卓,邹超.高速风电运维船的经济性分析[J].水电与新能源,2022,36(05):34-38.

[7]赵辉.高新技术企业员工培训有效性与提升探析[J].现代企业,2022,(12):53-55.