浅析风力发电设备运维存在的问题与改进措施

庄甦

（中国航天万源国际（集团）有限公司，北京 100176）

我国在经济发展的进程中非常注重新技术和新设备的创新和应用，尤其是在风力发电产业，依靠先进的设备和技术，降低运营成本，不断提高运行效率。一个风电投资项目，除了质量优良的发电设备做保障，还需要风电场全生命周期的度电成本优化，在设备运维、保养等方面，加强科学管理，加大科技创新，不断开展更深层次的研究工作，使风力发电设备在额定运转时期内发挥最佳性能。关于风力发电设备运维和检修存在的问题及其问题产生的主要原因等必须结合风场实际开展具体化分析，并研究制定出问题的解决方案和有效的管理措施。

1 风力发电设备运维中存在的常见问题以及主要诱因

1.1 投入的运维资金不足

我国风电平价上网时代的到来，使得企业更加追求优质设备和低成本投入。风力发电项目全生命周期主要是项目投资开发、风场工程建设和设备安装、生产运维三个阶段。在项目投资预算确定的前提下，项目竣工投产后，生产运维的管理水平和工作效率直接决定了项目的效益。然而，由于前期风资源开发、风电场建设以及设备采购的资金投入巨大，以及生产运行阶段不确定因素的出现，都会造成运维资金不足的问题，从而影响运维工作不能顺利实施，结果带来风机故障率高，停机成本增加，运行效率低，发电量少，企业效益下降。据统计，陆上风电的运维费用一般占到度电成本（每千瓦时）的10%～15%。

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。质保期内，风力发电机组的运维服务由主机厂负责。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。加上运维工作环境艰苦，工作负荷重，待遇不高，危险系数大，因此，运维人员的流动率比较高。风电后市场对运维人员的巨大需求，必然带来运维技术人员局部缺失的局面。

1.3 管理与技术方面的落后

风电场的运维工作是一项系统工程，主要关注风电场的设备管理、技术管理、人员管理、备品备件管理和安全管理等。风力发电设备运行维护是重要的工作内容，风力发电机组涉及机械结构、机械传动、液压润滑、电力电子、高低压电气控制、各类传感器、通信传输、检测技术等各方面的专业知识，可能还会有不同机型，对设备维护人员提出了较高的要求，一旦运维人员的知识技能不足，就会延误故障的发现和排除，增加停机成本，甚至发生事故。

我国在风电运维模式和管理上还是粗放型的，运维人员是否按照风机运维手册的要求操作，当天的工作计划完成状况和问题解决的成度等等，均无法得到及时有效的监管，有些错误操作不能得到及时提醒和纠正，可能导致风力发电机组性能受到影响，不仅难以达到预期的发电量，还会造成严重的生产事故。

2 解决运维问题的举措和方法

2.1 运用全寿命周期管理理念，构建合理的运维模式体系

我国风电场装机的容量不断扩大,运行风电机组的数量逐年增加，风电场的运行已经进入规模化的发展阶段,全寿命周期的投资理念已经逐渐被业内接受，不仅要选好设备，更要用好设备，风电设备运维管理状况成为当下行业关注的重点。学习国外先进的管理经验，基于大数据和云计算，采用系统诊断、风险评估、可靠性分析、寿命管理、预知性维修、整体解决等风电运维策略，加强设备管理与技术提升、优化工作环境与资源配置、构建合理运维模式与体系，改变“头痛医头，脚痛医脚”的落后管理方式，从被动式运维向主动式运维、智慧运维转变，做到有计划的“预防式”保障服务，既有“急诊式”维修又要做“体检式”预防。运维管理是风电场工作中的一项重要任务,不仅是提升设备利用率,提高设备安全性、稳定运行,降低各种能耗的前提,而且还是风电场获得更多经济效益的保障.

2.2 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。

先进技术的应用，使得运维人员能够更好地把握设备的运行状况，制定合理的检修维修计划和资源配置计划，缩短排除故障的时间，提高风机的发电效率，无人值守风机未来可期。

2.3 全面提高运维人员的技能水平

风电场运维工作最突出的矛盾是运维人员的专业素质不能满足风电场日益发展的要求，而运维工作必须依靠人员之间的协同配合。对运维人员的培训主要是两个大的方面，一是接受风电场全面、系统和严格的安全生产培训，加强安全生产意识，提高安全生产技能，取得安全生产资质；二是接受技术和技能培训，全面了解风力发电设备知识，掌握相关专业技能，具备发现问题和排除故障的能力。定期组织技术交流，运维经验交流，知识和技能大赛等，都可以促进和提高运维人员运维水平和工作质量，从而保证风电设备的健康运行。

运维人员双向代培，也成为主机厂和风电场相互交流，确保风电场安全生产，共同提高风电设备运行效率的手段。主机厂为客户风电场代培运维技术人员，便于出质保后的运维工作无缝衔接；客户风电场为主机厂代培运维管理人员，确保风场管理要求和各项安全生产制度的有效落实。随着风电后服务市场的蛋糕越来越大，主机厂已经调整了发展战略，利用主机厂的技术优势、产品优势和供应链优势，组织更加专业的运维队伍，将主营业务延伸到了风机出质保后的运维服务市场，运维人员整体技术水平得以保障。

3 结语

我国风电起步晚，技术发展速度快，行业缺乏相关标准，这势必给运维带来一定压力，有的来自市场环境的不规范、产业链上的技术不成熟，有的来自于管理方面的经验不足、风电设备维护体系不完善等。部分企业片面追求当期发电量，整体呈现粗放式经营，运维计划不合理，资源配置不当，风电设备运行不稳定，设备故障频出。随着我国风电装机数量超过十万台，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。