风电场如何“后”发制胜

孙一琳

2020年上半年，我国风电累计并网容量达到2.16亿千瓦。可以说，在并网运行后，风电机组才算正式开始它的“一生”。期间的表现如何，既是由“基因”，即设计研发的优劣决定的，更取决于“后天努力”的程度，即运维和技术改造的水平。

受制于早期技术和经验等的不足，我国风电后市场面临较大压力。为实现我国提出的“30·60”目标，风电企业在继续加大创新力度，提高机组可靠性的同时，也应将保障机组的安全、稳定运行，挖掘存量机组降本增效的潜力作为下一步发展的着力点，做到“后”发制胜。至于制胜的途径，在CWP 2020上，与会嘉宾分享了各自的经验。

充分发挥数据的价值

目前，大部分风电场都拥有一套数字化管理系统，借此可以看到现场运维人员的一天是如何工作的：早上睁开眼睛，会看到手机APP为其派发的工单提醒，包括故障处理所需的图纸、文件以及耗材和备件存储量。可以根据提示规划的路线快速地找到所需备件，并根据APP给出的故障处理指导进行维护或检修。

数字化平台还承担着更广泛的功能。维斯塔斯的管理系统可以收集每个现场人员在处理不同故障时的表现，据此判断是否需要对该人员进行培训，或者针对工作流程进行优化。

在大数据得到广泛应用的背景下，风电行业取得了跨越式进展，但不可否认的是，数据的价值在后市场中还有更多可挖掘的空间。

中車株洲电力机车研究所有限公司风电事业部数据分析工程师陈刚指出，现有运维方式存在很多弊端，以定期检修、故障检修为主，容易出现过维修、欠维修及盲目维修等问题。电量损失来源复杂多样，难以精准定位，无法确定精准、有效的优化项。此外，同一座风电场的同类机型，一般采用相同的控制策略及控制参数。由于地形、环境等的差异，部分机组控制策略及参数仍然存在一定的优化空间。

因此，需要依据风电场的运行场景和风电机组特性，持续完善大数据运维平台。上海电气风电集团股份有限公司数字化产品总监孙佳林认为，在平台的设计上应主要考虑以下4点：第一，如何平衡载荷与发电量，最大限度挖掘机组性能。第二，如何提高机组可靠性，提升故障预警准确率，做到真正意义上基于状态的运维。第三，如何做好机组运行后评估，实现机组设计的快速迭代。第四，如何帮助风电产品具备可持续的增值空间。

据明阳智慧能源集团股份公司海上方案设计工程师张驰介绍，后评估是指在风电场运行一段时间后，对项目的运行、效益、作用和影响进行系统、客观的分析和总结，包括数据收集、数据筛选处理、函数计算等。做好这项工作的意义在于，首先是对区域风况进行验证，能有效提高运维人员对真实风况的认识，据此修正尾流、湍流模型以及参数设置等。其次是对机组性能以及项目设计进行验证，最终指导优化调整控制参数、改进机型设计，减小项目设计的不确定性，提升投资效益及管理水平。

还有一项常常被大家忽视、但极为关键的工作是数据的选取，这也是大量存量数据资产还没有真正发挥作用的根源所在。

中国船舶集团海装风电股份有限公司工程师胡号朋表示，在数据的选择上，应涵盖风电机组的设计数据、零部件结构型号数据、技术改造数据、运维工单、人员数据、车船数据、气象数据，以及维修专家知识库等，其中的重点是风电机组运行数据。由于风电场运行情况复杂，不同厂家、数控版本，甚至网络通信、传感器的不稳定等因素都会影响数据的准确性和完整度，因此，这些运行数据的获取将是下一步需要攻克的重点。

在数据的存储与调用上，胡号朋建议行业在开发逻辑上统一调用一系列接口服务，以为各类数据从不同部门、企业的集中调用提供便利，以此为基础，才能开发出高效、准确的数据应用服务。

利用多种工具提高运维效率

近几年，为了提升运维效率，风电后市场引入了很多新工具。在现阶段，这些工具因较高的成本和相对较低的使用频率未能得到推广，但未来随着后市场的爆发，它们将有机会被大规模应用。

截至2019年年底，我国有40余万支叶片在运行。随着投用叶片数量的攀升，以及风轮直径的增大，叶片的故障和损伤成为每个风电场都无法回避的问题。对叶片进行状态监测，并及时进行维护，能有效提升机组的发电量和可靠性。

北京国电思达科技有限公司技术主任吴士华介绍了一种风电机组巡检模式—— 以无人机搭配专业检测仪器取代常规吊篮、高倍望远镜或长焦相机的巡检方式。这样做，一方面，节省了大量人力；另一方面，能够高效地展开巡检工作，形成图像的数据资产，有助于建立叶片的运行档案。“无人机传回数据后，利用叶片识别系统，可以实现缺陷的识别和拼接处理，对叶片的健康程度做出准确评估。”

可达性差一直是海上风电运维的最大难题。据了解，西门子歌美飒拥有的运维母船（SOV），具有多现场服务能力，包括进行年度定检，以及停留在风电场与集控中心进行通信，结合普通运维船展开工作。据测算，在这种工作模式下，3组运维人员仅需40天即可完成80台机组的海上运维工作。当然，如此海上运维“利器”的价格自然不菲，需要行业结合成本和运维模式等客观差异分析其可行性。

构建专业人员培养体系

随着后市场价值的进一步显现，行业对相应人才的培养理念渐渐发生着转变，构建专业人员培养体系成为重中之重。

中国广核控股有限公司新能源学院常务副院长康书亭，在CWP 2020期间举办的全球风能组织（GWO）中国委员会年会上分析了当前我国风电后市场人才队伍建设中遇到的挑战：在人员能力方面，行业高速发展，而从业人员的成长速度慢；有经验的技能人员加速转向管理岗位，加剧技能人才稀释；新能源场站运维作业跨专业，综合技能要求高，缺少具有操作能力、解决问题能力、系统分析能力的高级工程师。

在人才培养工作层面，培养周期长，培训工作专业性强，人才自主培养成本高；新能源发电相关工种的职业培训及能力评价标准尚未完全建立；行业具有实战经验和理论高度的教员稀缺；运维后市场对服务商的能力要求越来越高，现有培训质量跟不上；前期处于粗放式发展，行业对人才培养及培训工作重视不够。

此外，在人才队伍建设中存在几个常见的误区。一是通过“拿人”快速组建自己的运维队伍。新疆金风科技股份有限公司培训产品总监张阿李表示，“这种方式能够快速解决短期问题，但是绝不可能成为可持续、可依赖的路径。长此以往，给企业带来的恶果便是企业人才培养能力缺失。”

二是人才培养采用培训上课的单一模式。一线的培训受客观条件限制，人员分散，集中培训难度较高，在企业普遍意识到人员培训重要性的情况下，“任务”式培训也成为一种无奈的行业现状。

张阿李根据金风科技培训体系建设的多年经验，总结出“培养为业务服务，管理为培养服务”的方针。短期内以项目为主，基于业务需求进行人员能力摸底，结合实操和直播等方式，利用信息化和多样化培训的手段实施培训。既能保障机组的顺利运转，又可优化队伍结构，提升技术能力。长期则基于管理体系的完善，构建支撑业务发展的人才系统。

以新技术赋能老旧机组

在经年累月的运行中，风电机组逐渐暴露出很多不足。比如早期风电机组的设计和制造水平参差不齐，普遍存在发电效率低、故障率高、安全风险大的问题。有些老旧机组还面临着备品备件供应困难、运维难度大的问题。此外，不断更新的政策和并网标准也对机组提出了新的要求。以更先进的技术和理念赋能老旧机组，在保证安全的前提下，使之充分释放创新的活力，将是后市场下一阶段的重点。

围绕叶片，偏航、变桨系统以及控制策略等展开技术改造，可以有效地提升机组的发电性能。叶片的技改手段包括叶尖小翼技术、后缘襟翼技术、叶尖延长技术、涡流发生器技术等。控制策略优化包括引入柔性转速控制、先进控制算法等。

为提升风电场运行的安全性，企业也做出了诸多探索。如为避免并网接触器出现触点粘连等故障，对机组并网回路进行优化。针对可能出现的火灾隐患，将无源和有源自动消防系统配合使用，实现消防灭火与风电机组控制联动。针对南方地区覆冰严重的风险，在叶片中安装加热器、散热风扇、热风传导管道等，将加热的空气通过管道传到叶尖位置，通过热空气加热叶片，从而起到防冰、除冰的效果。

目前，有众多企业能够针对存量机组的不同需求制定全方位、系统性、定制化的解决方案。从提供设计方案到具体的工程施工，再到后期的运行维护，技术创新的力量正扎扎实实地落到后市场的每一个环节上。