文 | 金孝龍 周衛(wèi)星

我國已經(jīng)成為全球海上風電第三大國，到2020年建設及建成項目超過800萬千瓦，海上運維市場巨大。盡管我國海上風電運維能力已經(jīng)得到大幅提升，但隨著海上風電裝機的增加，同時在“競價上網(wǎng)”的背景下，海上運維仍遇到不少困難和挑戰(zhàn)。

2018年，我國海上風電新增裝機約180萬千瓦，同比增長50%，累計裝機達到460萬千瓦，裝機少于英國、德國，位列全球第三。目前還有多個海上風電項目在開工建設，到2020年建設及建成項目超過800萬千瓦?！讹L電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中“開發(fā)建設1000萬千瓦、建成500萬千瓦”的目標可以較好地實現(xiàn)。

目前，我國海上風電開發(fā)正處于由近海到遠海、由淺水到深水、由起步到規(guī)?；_發(fā)的關鍵階段，海上運維能力已得到大幅提升。隨著海上風電數(shù)量的增加，同時在“競價上網(wǎng)”的背景下，海上運維仍遇到不少困難。

現(xiàn)狀與困難

國內(nèi)海上風電項目運行周期大多為25年，運維的主要模式為：前5年由整機廠商提供質(zhì)保服務，出保后20年風場開發(fā)商會請新的服務商提供運維服務，運維服務商包括整機廠商、專業(yè)運維公司、開發(fā)商工程團隊等。海上風電整體運行維護成本較高，是陸上風電的2倍以上，這一方面是海上風電特殊環(huán)境影響（如高鹽霧高濕度對設備的影響，天氣因素對維修窗口期的影響），另一方面也受到機組可靠性尚未充分驗證、運維團隊專業(yè)性還需提升、遠程故障診斷和預警能力還不健全等因素影響。

從運行業(yè)績來看，國內(nèi)部分海上機組還沒有經(jīng)過充分的驗證。由于項目經(jīng)驗較少，海上風電機組在產(chǎn)品設計和制造階段對全生命周期成本、特殊海洋環(huán)境條件（如涂層和防腐）的適應性設計等方面因素考慮不足，同時海上風機樣機也缺少長時間運行的驗證，在風場投入運行后故障較多，增加了運維成本。

當前海上項目施工及運維，缺乏有效的、具備可操作性的規(guī)范。開發(fā)商、施工單位、設計院、整機廠商等都按照各自的理解進行項目施工運維，造成接口不清晰、行為不一致，給項目的后續(xù)運維增加了難度。同時，海上運維人員缺乏有效的技能培訓和海上標準文件指導，導致其專業(yè)素質(zhì)和管理能力欠缺，機組維修周期過長造成發(fā)電量損失，影響項目發(fā)電收益。

此外，大部件更換成本巨大。無論是在海上風電相對成熟的歐洲，還是快速發(fā)展的中國，因為大部件供應鏈可靠性低，甚至整機設計的缺陷，導致大部件需要在海上進行更換。除了大部件本身的成本外，還要考慮大型吊裝船施工手續(xù)及費用、海上運輸費用、養(yǎng)殖戶補償，以及天氣窗口因素等，甚至長時間停機造成的發(fā)電量損失等，都增加了海上風電的運營成本。

當前，海上風機的維護模式仍以定期維護和故障檢修的“被動式運維”為主。雖然開發(fā)商、整機廠商以及部分關鍵部件生產(chǎn)商都逐步開始建立故障診斷和遠程預警能力，但受限于海上風機運行數(shù)據(jù)積累、經(jīng)驗知識庫的匱乏等原因，當前體系和水平尚不足以支撐海上運維成本的大幅降低。

管理經(jīng)驗及應對措施

基于以上的現(xiàn)實困境，可以從以下方面來提升海上風電的運維能力，從而降低海上風電項目運維成本。

1、選用經(jīng)過實踐驗證的海上機組

很多新推出的海上產(chǎn)品，在并網(wǎng)前兩年不會有問題，但隨后在很多細節(jié)上，比如涂層、防腐、大部件可靠性等問題上逐漸暴露；經(jīng)過長期運行驗證過的海上機組才能具有高可靠性。

2、整機廠商應建立全面的質(zhì)量管理體系

需建立供應鏈質(zhì)量管理體系、運維質(zhì)量管理體系以及整機設計、生產(chǎn)、制造等質(zhì)量管理體系。在風場發(fā)現(xiàn)的問題，要通過成熟可靠的管理體系，進行徹底的根本原因分析，從源頭和設計上進行解決，并實現(xiàn)產(chǎn)品的快速迭代更新。

3、設立運維作業(yè)標準

通過總結海上運維實踐經(jīng)驗，建立一整套行業(yè)統(tǒng)一的海上運維作業(yè)標準和規(guī)范，對海上項目施工及運維作業(yè)的安全（如出海作業(yè)人員資質(zhì)、培訓要求，海上人員交通船的資質(zhì)準入、硬件配置、出海條件等）、技術（如驗收規(guī)范、海上防腐、電氣防護）、質(zhì)量要求進行統(tǒng)一規(guī)定。

4、系統(tǒng)培訓運維團隊

建設具備成熟的海上EHS規(guī)范以及運維技能培訓的海上風電培訓中心，為海上開發(fā)商、整機廠商及零部件供應商、安裝公司、監(jiān)理、第三方運維公司等所有海上運維人員提供培訓，帶動中國整個海上風電運維能力的提升和改進。同時，在每一個海上項目實施前，開發(fā)商、監(jiān)理、安裝公司全體作業(yè)人員應接受至少3輪的安裝、調(diào)試、運維的作業(yè)技術交底及技能、安全培訓。

5、推廣“一站式”大部件更換服務

通過狀態(tài)監(jiān)測的振動預警系統(tǒng),對關鍵部件早期故障進行預警；開展大部件故障空中維修、更換工藝的研發(fā)，降低運維成本；整合安全、船舶、工藝技術、工裝工具、物料、人員等要素，提供一站式大部件更換服務，增加發(fā)電收入，降低運維周期。

6、依托數(shù)據(jù)中心建設現(xiàn)場故障預警診斷能力，實現(xiàn)智慧運維

圖 智慧運維應用模塊

通過多數(shù)據(jù)源的風電運維大數(shù)據(jù)的采集、分析和計算（包括SCADA 數(shù)據(jù)、風功率預測數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、預防性試驗數(shù)據(jù)，以及歷史維護記錄、異常運行記錄、故障檢修記錄、缺陷記錄等非結構化數(shù)據(jù)），實現(xiàn)專家知識庫的積累和工單推送，實現(xiàn)各類故障預警、智能診斷和壽命預測等功能，指導運維人員進行標準化作業(yè)，也方便運維相關方對整個風場的運行業(yè)績進行有效評估，優(yōu)化運維策略。

未來趨勢

隨著我國海上風電建設規(guī)模的增加，海上運維市場也將不斷增長，運維能力、運維規(guī)模、運維模式都會有很大的增長，運維成本也將逐步降低，為海上風電“平價上網(wǎng)”發(fā)揮重要的作用。

海上風電行業(yè)將會愈加關注全生命周期整體解決方案。除了關注質(zhì)保期內(nèi)的風機運維，整機廠商和開發(fā)商也越來越重視海上風電全生命周期的運維解決方案。從歐洲的發(fā)展趨勢看，整機廠商與開發(fā)商簽訂“5+N”的長期運維協(xié)議，即將5年質(zhì)保期后的運維繼續(xù)交由整機廠商，保證風場運行穩(wěn)定和發(fā)電效率。

同時，海上風電場達到設計使用壽命后，一般有三種選擇方案：一是更換部分設備進行壽命延長從而繼續(xù)發(fā)電；二是風場設施全部更換，用新的單機容量更大的機組替換舊的設施；三是完全退役。未來行業(yè)將從項目的規(guī)模和類型、離岸距離、風資源、法規(guī)政策、電價、運營成本、盈利能力評估以及原有基礎設施可以重復使用的程度等因素綜合考慮判斷何種方案。

深遠海運維模式和裝備能力提升將是下一階段發(fā)展重點。海上風電將向更遠、更深的海域發(fā)展，將有更多的深遠海運維模式和裝備出現(xiàn)，以實現(xiàn)運維效率的最大化。如基于“服務作業(yè)母船（SOV）”的深遠海運維方案，實現(xiàn)50～60名運維工程師長時間同時在海上進行作業(yè)、住宿、生活，并且提供移動倉儲服務，確保工具、物料滿足運維需求。同時，未來會有更多的專業(yè)化、智能化海上運維裝備研制推出，從而實現(xiàn)海上運維的降本增效。如空中維修更換大部件的工裝工具、水下檢測機器人、無人機智能巡檢、波浪補償棧橋、海上換油裝備等。

海上風電運維市場將是由整機廠商、風場開發(fā)商自有運維公司、專業(yè)運維公司共同參與。質(zhì)量、技術、供應鏈因素和海上風機集群式規(guī)模效應（依托蘇閩粵形成“供應鏈-制造-運維”三類基地協(xié)同），將使得整機廠商在海上運維領域優(yōu)勢凸顯。長遠來看，未來海上風電運維將仍以整機廠商為主；但開發(fā)商成立專門的運維公司（或者與整機廠商合資運營），也會占據(jù)一定的市場份額。專業(yè)運維公司運維憑借在某一專項技術細分領域的優(yōu)勢，將是未來海上運維生態(tài)圈的重要補充。

未來，海上風電行業(yè)將從粗放型向精益化運維方式的轉變。海上運維因出海窗口期的原因，存在人員工時浪費、停機時間過長等情形。精益化管理的核心在于通過對運維現(xiàn)狀的有效分析減少各種形式的浪費，確定有效的運維流程，使運維管理標準化。同時，通過智慧運維管理平臺，形成故障預警、智能診斷、運維策略優(yōu)化、解決方案和備件庫存控制的“一站式”運維服務，實現(xiàn)效益增值。