CWPE2018：湘电风能有限公司研究院副院长黄凌翔——《海上风力发电机组运维技术探讨》

 

　　湘电风能有限公司研究院副院长黄凌翔在嘉宾演讲环节发表了题为《海上风力发电机组运维技术探讨》的演讲：

 

　　我主要针对我们已经尝试过的或者已经有初步的摸索的三个方面来跟大家做一个分享：

 

 

　　我们叫它O2M系统，意思就是说优化了的运维的规划系统。海上风电的这种设备的分布和运维的需求和运维的方式大概在这张图里展示了，海上风电基本的发展趋势也好，技术方向也好，需求也好，挑战也好，前面很多专家很多领导都做了很详细的介绍，在这里我只是想说一下，海上风电的运维或者是海上风电的运行我觉得它不仅仅是一个技术问题，它更多的可能是一个经济问题，是一个管理问题。我们可以设想一下，如果大容量，非常大容量，非常远距离的海上风电一旦并网了之后，如果前期的运维规划没有做好，运维实际过程中产生了偏差，那么整个项目的收益，整个项目的风险，整个对电网的威胁，整个对社会的正常运行的一种干扰是不可估量的，所以我觉得我们在做技术的同时也要同步把相关运维的比如说财物模型、运维规划方法、运维需要考虑的因素、运维需要提前准备的一些预案，这样的东西都同步的在研究也好，大家一起来尝试也好，才有可能在真正碰到问题的时候，或者真正海上大容量集中连片开发，或者大容量深海风电开发的时候，我们才有准备，不论是从技术上也好，从市场上也好，还是从项目管理、财务运行各个方面都能够有比较好的准备。

 

　　当然还有一些具体的技术细节，首先海上风电运维我们现在用的最多的或者是国内普遍采用的也是船舶的运用方式，船舶运维从技术方面主要考虑几个因素，一是靠船不同的基础形式船舶靠上去的方式不一样，需要考虑的风险，具体情况，靠船的可能性，对环境的要求都是不一样的，包括系泊、船舶选择，如果是船舶运维的话，怎么把你的设备，机组上所需要的备件，重量，等等各种方面怎么有效的提升在上去，所以对船舶有要求，不同的机组形式，不同的机组设计，技术需求不太一样。

 

　　另外一个就是欧洲可能有比较多，但是中国我们也可以做探索做尝试就是从直升机的角度来实现可达性，直升机当然也有它的优点，但是不可否认的是直升机运维在我们国家现在来推广的话还有很多很多难以逾越的障碍或者很多经验不足的地方。比如我们国家很难找到非常有经验的非常充分的海上直升机的服务平台，这个在我国确实现在目前还需要我们做进一步工作的，但是这是一种方式。在做风机设计或者风场设计的时候，这是一种运维的方式，我们现在可能有困难，但是我们要把它考虑进去，因为我们着眼的是未来的一些需求。具体直升机当然有它的一些对环境的要求，这里就不详细说了。

 

　　总的来说我们在考虑运维的时候，如果把它综合到一种市场的行为、经济的行为，必然要考虑到我要花多少成本，能有多少收益，整体运维的规划其实最终说白了就会把它变成就是我损失了多少发电量，投入多少资源，这两笔账放在一起来算一算，怎样用一个比较合适的方式让我的这笔投资能够有比较好的收益。但这个账比较难算，因为它有天的因素、物的因素、人的因素、管理的因素，各种各样的因素，还有中国国情的因素，虽然难算，但是我觉得我们还是需要努力尝试积累经验算这个账，因为到大规模开发的时候这不是一笔小钱，等到真正问题找上门来的时候，它也不是钱能解决的问题，所以我觉得有些事情我们还是可以提前做一步，虽然可能现在的模型建的不是很精确，现在思考的方面可能不是很完善，现在对一些问题理解的程度可能不是很深入，但是这种探索我觉得还是很有必要的。

 

　　这个是我们平海湾风电场现在采用的运维船的情况展示。因为运维成本占的很高，后期它的重要性也很高，所以我们在运维这一块就开发了这么一个工具，它的基本初衷就是算账，算一个运维的账，但是这个账比较难算，它需要一个很好的模型，一个比较顺畅的流程，一个工具来做它，所以根据具体项目的需求，具体跟业主协商的策略的选择，具体厂址环境的要求，我们做了一个模型，然后把它做成一个计算工具，来尝试着来给运维做一个规划，做一个分析。

 

　　我们这个模型输入的基本条件有以下几个方面：一是环境，海上运维最关键的几个因素一个是风，一个是浪，浪我们至少需要知道波的周期，风的情况，现在考虑是船，所以没有考虑特别高空。另外是运维资源的情况，比如说船的情况，人的情况，备品备件调度的情况，船等人是不行的，船等备件也不行，有东西没有船，或者船出不了海都不行，所以要把这些东西综合起来作为一个模型来考虑它。另外是什么时候出海，就是风机的可靠性问题，风机的维护分为哪几种类型，它可能发生的时间、周期、备件对你船舶运输的需求，这个是这个模型需要输入的。另外是整个风场的规划，风场的收益预计是多少，资源是多少，保险费用是多少，包括除了风机之外的其它风场设备维修的情况，影响到风机运行的各种各样的其他的一些需求。

 

　　因为我们也做一些海上的项目，也有实际的风场，所以我们也做了很多比如说拿一个风场的实际情况来采用各种输入组合来试一下到底什么情况，比如假设风机可利用率，看一下在某一种情况下，运维资源情况下运维停机到底多少，每年是什么情况，是什么趋势，包括保险、投入、直接损失是多少，来演算一种情况。

 

　　做这个目的也是想把运维工具做得更科学，更省成本，利润更高，收益更好，必然涉及到一些敏感性因素的分析。我们这里主要考虑的敏感性因素一是到港距离，有时候同一个风场可能有三个港口可以选，但是这三个港口包括船舶的停靠情况、水深、浪、可用性、到港距离都不太一样，这是明显的因素。另外是人员的情况，还有运维船的有异步高的限制，就是多大的浪他能出海，还有风机可靠性的情况，最后就是如果我要做大的运维，需要动用自升船的话它的影响，根据不同输入的选择或者输入的配合，它会对整个运维的成本，整个运维的损失运维系统的收益有一个影响，那么我们就可以考虑某一个具体项目，在考虑这个项目的时候哪一个因素是最关键的，哪个因素能够带来最小的投入，最高的收益，或者哪个因素在管理的过程中需要特别注意，会直接影响到成本和收益。

 

　　比如说拿一个风场设定一些初始条件，经过各种条件的组合就可以得到一个大概的成本表，对具体的项目做出一个成本的分析。

 

　　有几点思考，确实我们这个模型有一个初步的假设，里面有很多的细节和很产多的因素没有考虑到，这个还需要具体来做，因为我觉得海上风电或者是大规模海上风电或者是竞价风电，这是一个不可阻挡的趋势，这个事情做好了对于整个产业来说，或者对于整个我们国家的能源安全和能源发展来说都是有好处的，所以我的意思就是不单单从技术角度，包括从管理角度，从财务角度，从整个社会资源调配的角度来考虑我们这个海上风电的发展可能更有利于整个行业的健康成长。

 

　　二、在实际风机运维中怎么把我们的规划，怎么把我们的分析，怎么把我们的优化能够做到实际的工作中去的一个系统。

 

　　运维的规划、调度确实会影响到整个风场的运行，那么我们怎么在风场实际运行的过程中积累这些经验？因为调度的时候是因为哪些因素导致了风场的损失，因为哪些因素导致了本来可以避免的损失被无端的消耗掉了，我在哪些方面可以做一些提升优化，就是把我现在实际运行的运维过程中的经验，怎么通过系统化的数字化的方法积累下来，而不是靠人为的感觉或者是个人的经验积累，所以我们有一个这样的系统。

 

　　总的来说OEE这个原则其实并不是风电行业发明的，在很多生产领域都是用的这种理念，它主要就把生产过程中产能的损失和生产的效率分类分情况的统计出来，给你一个比较明确的指导方向，在哪些方面存在比较大的缺失，在哪些方面有一些改善的空间。因为我们主要还是主机厂，着眼点肯定还是从风机本身出发，当然从业主的角度，从整个风场运行的角度也可以采用这种理念去做这个事情，所以我们从风机本身的需求出发，结合风机实际情况开发了一个这样的系统，它可以分析这是我们风机一个月实际每天的生产情况，就是按照OEE的这种概念，它的效能是多少，损失是多少，损失是因为什么原因产生的，损失的电量是多少，百分比是多少，每天都有。具体我们还有一个清单会告诉你来源是什么，是因为业主计划性的维修、故障性的维修还是因为风的不可用，还是因为调度的原因，各方面的原因把整个风机的账掰细了，也为我们运维的过程中，为管理的过程提供一些比较实际的，比较直接的一些反馈信息。

 

　　把这个东西要用在风机上肯定要结合到人的操作这么一个环节上去的，因为即使比如我有业主的定检的需求，这个需求是直接从业主那里来的，他要做哪些定检，这些定检需要做哪些工作，需要耗费多少时间，允许的产能损失是多少，作为设备的管理方它的损失是多少，它需要有一个输入，实际我们的系统是从主机厂的要求出发的，当然以后应该结合到业主的系统里头去，生成相应的工单，根据工单在风机上实施操作，但是所有操作成本是会记录到我们的系统中去的，会统计到相关的OEE系统中去的，以便于后期对我们整个停机包括各种情况的统计，包括对OEE系统，对运维系统的反馈。

 

　　包括主控系统也要结合这个系统做一些修改，因为它涉及到风机停机的情况，风机的状态，风机的统计量，包括给业主反馈的一些信息。这个是工单生成的情况。

 

 

　　1、与EPR现场备品备件管理系统集成，方便备件和消耗品的管理。

 

　　2、与业主方系统的融合，因为很多工作现在都是主机厂在做，因为业主也在做他的运行管理，包括各种各样的智能的系统，因为最终这个东西是业主的资产，是融合在业主运行的系统里，所以怎么跟业主的系统融合这是一个很重要的方面。

 

　　3、应用到云端的安全性。

 

　　三、最后针对中国实际的海上情况和我们业主的一些需求，包括台风的一些威胁，我们怎么考虑的一个从大的整个的运维的需求上面来讲对于孤岛系统的我们的一些尝试和理解。

 

　　海上风场无一例外的有一个很大的薄弱点就是海缆，海缆的维护、铺设各种各样方面都是很复杂的，中国又有台风的情况，所以在风场实际运行的过程中，孤岛的情况是很可能存在的，因为考虑到大规模的海上风电的开发我们不得不考虑这个问题。在欧洲他们因为只有风暴没有台风，他们普遍采用的方式是倍一台大功率的柴油机，来给风场供电，但是这个并不能解决所有问题。

 

　　比如孤岛的产生，海缆的形式有很多中，可能有把某一台风机割裂出去的，有不同的情况。风机有很多供电系统，这是保障风机必不可少的。比如最简单的就是在台风情况下，根据具体的风机设计，有的液压系统不能停，偏航系统、通信系统等等，即使不是台风情况下，很多地区的辅助系统需要维护，台风过了以后或者台风中间需要维护的话还是需要能源的，所以这些东西需要供电。

 

　　针对这些情况我们现在初步设想就是现在至少在中国每一台风机，或者每一条极电线路的末端要配套这样一套装置，来保证整个风场的孤岛运行能够实现，具体我简单介绍一下我们湘电风能在这个方面做了几种尝试。一是每一台风机配一台柴油机，柴油机灌满油可以发电，风机自身有功电，因为风机自身的耗电并不是很高，所以我拿一台柴油机来供它这个是最简单直接粗暴的方法，但是它有几个缺陷：一是柴油机要加油，二是柴油机有污染，另外我用风机自己发电自己用，这个我们也尝试过，我们把它跟电网断开，但是这个它的好处是只要有风就能自己维持自己，但是有一些问题就是没有风的时候怎么办？或者是台风的时候它肯定坚持不了，因为风机要切出，如果不切出就可以自己供自己。就像刚才说的，因为风机负荷本身不是很大，如果拿一台8兆瓦的风机或者10兆瓦的风机，要稳定让它控制在50千瓦或者100个千瓦或者150个千瓦的负荷去供电，还要保证整个系统的稳定这个有一点困难，但是我们也做了一些尝试，这个方法目前在我们的系统上基本是可行的，我们试验过，但是以后的连片的大风机怎么随着尺度的增加而增加，这有什么变化，也需要行业共同探讨。

 

　　另外整个孤岛备用电源的系统不是考虑单台的风机，但是它也有它的缺点，后备电源当风机切出的时候没有能量输入，所以还是有极限工况运行时间限制的，因为它不单单是一个发电的系统，是一个整体后备电源的系统，它的系统比较复杂，涉及到不同绝缘等级之间的配合，很多具体的技术细节更加复杂。但是它的好处是不需要人加油，可以自动运行，另外它可以协调风机之间的关系，还可以自己启动，可以自己把自己带起来，把在没有外部供电的情况下依靠自己把自己整个风场启动起来，实现它自己的运行。

 

　　因为整个孤岛的情况跟风机的设计情况，跟风机在极端情况下需要的电源的情况跟风机的控制策略跟很多风机都有关，所以不单单是一个单论的情况，需要跟整机的设计包括整个风场的设计需要结合起来。我的介绍就到这里，希望能够有更多的机会跟各位同仁进行探讨，谢谢！

 

　　（发言整理自现场速记，未经本人审核）