海上风力发电运行维护策略研究

海上风力发电运行维护策略研究

冯应锋

广东粤电阳江海上风力发电有限公司529500

摘要：目前，我国已经进入了一个新的时期，经济飞速发展，社会也在不断地进步，可持续发展的战略思想已无法满足目前的传统电力工业，风力发电行业的兴起，正逐步替代传统的电力行业，在我国的电力行业中占有主导地位，风能产业被分成陆上和海上两大产业，海上风力发电与陆地风力发电的不同之处是其环境污染小、资源丰富，但是，由于其运行与维护费用过高，制约着其发展。

关键词：海上风力发电；运行维护；问题与控制策略；

引言

相对于陆地风力发电，海上风力发电有更多的优势，如风速更稳定、对环境影响更小等，海上风力发电具有单机组容量大、年发电量高等特点，多位于经济发展较快的区域，更靠近电网，可为沿海城镇的建设提供更大更稳定的基本能源，我国海上风力发电行业在国家政策及市场导向等因素的作用下，继续保持着良好的发展势头，但相对于陆地风力发电而言，海上风力发电的运行难度更大、成本更高、风险更大，且运行人员的管理经验不足，海上风力发电运行和维护领域正面临着重大的新挑战，随着海上风力发电逐渐向公海和深海转移，风电运行和维护的规模和成本将大幅增加。

1.海上风力发电运行和维护难点

1.1运行维护成本费用高

海上风力发电是一种高附加值的设备，随着风力发电效率的提高，海上风力发电设备的装机容量和机体体积不断增大，相应地也给后期的维护带来了更大的困难和成本，在进行维护时，要用到大量的运输船舶、起重船舶及专门的施工设备，且检修费用较高，海上的气候与环境变化莫测，许多情况下都有可能失败。

由于海上风力发电设备的维修费用较高，加之多种不确定性因素的影响，使其失效率不断提高，根据有关资料，海上风力发电的运行维修费用是陆地风力发电的2-4倍。

1.2受环境因素干扰明显

由于海上风力发电机组分布广泛，维修难度大，相对于陆域，我国的海上管理难度较大，且海上的水文、气象条件更为复杂，季风、台风等海上气候变化，海水腐蚀、水力条件、人力条件等因素，降低了海上风力发电机组的维修与管理效率，而在某些特定的天气情况下（如大雾、台风等），则会对海上维护工作产生直接影响。

1.3交通不利

运维交通船是海上风力发电运行维护的重要载体，运维交通船的专业化程度在不断提高，通常情况下，由单体船，双体船，三体船组成改善海上运维工作。由于国内海上维护工作尚处于起步阶段，虽然很多维护公司已开始提升维护船的专用设备，但是维护船的维护还是以普通船为主，其耐波性、靠泊能力较弱，有些船舶运维公司为了节约资金，直接对渔船或者是对废弃船进行简单的维修改造，便开始进行海上风力发电运维工作，这类船不能承受海上的大风浪，船体自身也具有一定的危险性，从而加大了海上风力发电运行的风险，并对海上风力发电运维人员的安全造成了一定的威胁。

1.4相关维护技术标准严

海上风力发电的发展有别于陆地风力发电，其主要原因在于其技术含量更高、技术要求更严格，虽然我国已经具备一定的海上开发的条件，但是在海上风力发电的研发和应用上，与国际先进水平相比较，还存在着技术上的差距和不足，尤其是在海上环境下，由于海上气候条件、水文条件、海水侵蚀、机械运输、设备安装和日常管理等因素的影响，使得海上风力发电的运行与维护变得更加困难。同时，海上风力发电和陆上风力发电的运行模式存在显著差异，如何高效运用海上能源已成为初期开发和后期运维需要解决的首要问题。

1.5盐雾腐蚀

海上环境具有高湿度和高盐度的特点，容易腐蚀基础平台和相关设备，因此，要在相应的防腐工作的基础上，控制设备的防腐等级，这将逐渐增加设备采购和运行维护的成本。

2.海上风力发电运维的有效措施

2.1建立健全突发事件应急中心

建立健全突发事件应急中心应当从预警系统和应急处理系统着手进行完善，海上风力发电运维安全预警系统能够对海上天气环境、运维人员海上工作情况进行实时监控，一旦发现海上天气及环境无法安全作业时，即使交通运维船已经出海，也可以通过预警系统将船只召回，保障海上风力发电运维人员安全，在运维人员进行海上作业时，为海上风力发电运维工作配备风机基础爬梯防坠器，风机顶端配置紧急逃生装置，配置急救箱、水、食物和睡袋等设施，以备不时之需，发现海上风力发电运维人员遇到危险时马上进行预警通知，完善的应急处理系统可以根据海上情况第一时间派出营救小组，配备专业的营救设备，确保及时、有效地对运维人员展开救援行动。

2.2故障诊断与监测智能化

与陆上风力发电相比，海上风力发电的投资更大，如何运行和维护好后期设备设施已成为关键考虑因素，在传统的运维方式中，以人工经验为主，既不科学又不经济，还会出现误判天气等问题，造成高成本、低效率的问题，因此，急需建立有效的故障辅助系统进行规避，海上风力发电机组从海缆、塔筒到机舱，各个组件之间相互连接，一旦重要部件出现故障，将直接影响到整机乃至邻近设备的可靠性，因此，开展海上风力发电机组设施的安全监测，将有助于准确把握其服役状况，掌握其全寿命周期内的应力、应变、振动、倾斜、腐蚀、波浪力等方面的信息，从而实现对海上风力发电机组的实时监控，减少其带来的巨大经济损失。

2.3加强工程计划管理

在海上风力发电的运维管理中，计划管理以海上维护时间为根据，有效地保证各项任务的顺利进行和实施，提高了维护效率，做好气象预报和相应的数据统计，并根据获得的数值制定短期维护和维修计划，该计划可以扩展到长期计划的范围，例如，在制定年度计划的过程中，要提前计算好各个关键点的位置，做好衔接和控制，确保风力发电机组的可持续运行，更好地应对盛风期，还需要在海上风力发电配备专业的风功率预测系统和海文气象预测的系统，综合利用短、中、长期预测措施，探索波浪大小与风速之间的必然关系，确保其安全准确运行。

2.4预防性维护策略

为避免出现故障，可根据每天对风力发电机组的检查、测试结果，对风力发电机组的工作状况进行判断，从而及时发现故障征兆，在达到失效设备而没有失效的情况下，进行维修和保养，预防性维修由事后维修变为事前预防，能有效地防止设备失效，设备的维护可以使设备的技术和备件的准备工作更加充分，从而可以减少设备的停机时间、维护的时间，以及意外的停机损失，从而可以延长设备的使用寿命，降低维护费用，从长远的效果和费用的比较上，预防性维修比周期性维修或后期维修更有价值。

2.5提高运维人员的安全意识与自救能力

由于海上风力发电运维人员的工作性质独特，要求他们具备出海安全技能培训证。然而，海上的变幻莫测在无形中增加了安全自救的难度，因此，要加强对运维人员的安全教育和培训，严格按照海上安全救援的标准和要求，确保海上风力发电运维人员通过严格的测试，这不仅可以增强他们的安全防护意识，还可以增强他们自救的能力，但同时由于每个人的专业能力和安全自救操作能力存在差异，应根据运维人员的专业和安全操作能力进行专门的教育和培训，并对培训结果进行评估，只有在评估符合标准的情况下，才能成为正式的运维人员，参与海上风力发电的维护工作，通过这样严格的操作，提高人员的安全意识和预防处理事故的能力，确保操作和维护工作的安全，减少不必要的损失。

2.6无人机叶片巡检

我国科技的不断发展，在更大程度上推动了无人机技术的更新，在实践过程中，许多高风险行业都应用无人机来观察和检测特定情况，对于叶片检查，在观察和检测过程中使用无人机可以对叶片的状况进行更详细的检查，也可以确保检查人员的安全，与人工检测方法相比，它更安全、高效、成本效益高。

在无人机探测时，主要依靠驾驶员操作必要的机械和设备进行检查。飞行到一定高度后，使用携带的检查设备来观察和监测叶片的具体情况，这种方法可以更好地保证作业的安全，避免高空物体或人员坠落的发生，以及在观测过程中产生安全隐患的可能性，更好地保证了人员的人身和财产安全。

在无人机高空叶片检测过程中，可以通过相应的红外设备更准确地采集相关数据，形成更精确的数据库，在检查和观察时，检查人员可以更全面地分析相关数据和叶片情况，有效地降低错误的可能性，与人工收集的数据相比，无人机在数据收集中使用的传感器设备和激光测距仪更准确，这也降低了后续叶片维护中出现错误的可能性，可以更高效地完成相关工作，同时也在一定程度上降低了成本。

在无人机巡检叶片使用情况的过程中，主要关注的是叶片的具体使用情况，长时间暴露在空气中会导致叶片出现各种腐蚀情况，从而使叶片无法更好地完成相应的工作任务，在检查过程中，无人机能够检测和观察叶片的磨损，以及设备表面是否存在裂纹和剥落损坏，叶片安装和使用的区域大多是风能相对较强的区域，内部排水孔是否堵塞以及叶片的整体结构是否完整也应能够进行测试，以更好地确保叶片在使用过程中不太可能受到损坏和影响。

在实施过程中，应该确定无人机的位置，而叶片的位置决定了无人机需要能够从不同的角度和方法检测特定情况，无人机在上升至目标高度后逐步的对叶片都进行检测，以避免由于探测不清楚而造成的问题。

结束语

在海上风力发电的运维中，其主要特点是高度易受天气条件的影响，这一特性无疑增加了海上风力发电机组顺利运行和维护的难度，综上，为了我国海上风力发电的顺利发展，需要不断发现问题，掌握解决问题的有效措施，分析研究海上风力发电的运维问题，采取科学有效的措施，提高海上风力发电运维人员的专业水平，完善海上风力发电运维安全监测体系，建立健全应急响应中心，真正确保海上风力发电运行质量，促进我国海上风力发电的持续发展。

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