风电场运营与维护管理

风电场运营与维护管理

徐嵩山, 吕源源, 苏金玉

特变电工新疆新能源股份有限公司

摘要：海上风电作为全球风电领域发展的前沿，也是目前风电行业发展最快、前景最广阔的发展方向。对海上风电场运维检修及安全救援的可达性和及时性的要求越高，给海上风电场生产运维工作带来了挑战。将移动应用技术引入海上风电生产运维管理中，是提高机组运行效率、降低维护成本、实现信息规范化管理的重要途径。

关键词：风电场；运营；维护管理

前言

风电场监控系统可以实现风电机组、升压站、测风塔、有功控制等设备的统一数据采集、统一监控画面显示、设备控制、报警提示、数据统计与分析功能。一体化的运行管理系统通过建立风电场数据的统一管理、分析系统，为运行人员提供更为便捷的管理手段。将风电场数字化系统和移动终端设备相结合，风电场运行人员可通过移动终端查看机组运行状态、风电场监控画面、报警提示、历史运行数据等信息，并在系统允许的情况下对机组的某些部件进行控制。运行人员在巡视过程中，可直接使用移动设备进行监测，不需要采用设备面板或数据线连接设备的方式进行操作。针对移动设备设计的全新人机交互界面和操作逻辑，可减轻运行人员的工作强度，提高工作效率。

1海上风电运维分析

1.1海上风电运维内容

海上风电运维是指针对海上风能发电机组进行有效的运行维护，保证风能发电机组的稳定运行。当前陆地风电已经成为电能的主要来源，但是随着用电量的不断增加，这种发电模式已经难以满足用电需求，因此需要重点针对发电手段进行创新和改进，这样才能够提高发电量，保证电能需求得到满足。我国拥有丰富的海上风能资源，在海上进行风电能的开发时拥有重要的基础保障，并且在海上进行风力发电，可以将风电机组设置在浅水区域或者远方海域，不会占用过多的区域。但是这些因素也使得海上风电机组面临着更多的危险，船舶以及直升机需要到达更加危险或者更加复杂的区域，这给海上风电运维活动的开展造成了较多的阻碍，也增加了海上风电机组出现问题的几率。风力发电在海上应用可以分为：1）对船舶实施运用管理；2）针对风电场、风电机组设备以及升压力进行维护；3）针对风机桩基所在区域内的海底电缆进行适当的维护，保证海床和风场区域的变化不会给海底电缆的运行造成影响。目前关于风电机组运维的研究大部分仍是基于单机单部件系统或单机多部件系统进行的，一方面，缺乏对风电机组多部件之间故障相关性、结构相关性及功能相关性的进一步分析；另一方面，海上风电场可进入性差的特点与维修资源不足两者叠加对机组可靠性及运维策略的影响也缺乏研究。

1.2海上风电运维船舶发展概况

海上风电运维船舶是海上风电场在施工活动、运行维护过程中所需要使用的主要交通运维工具，是保证海上风电机组稳定运行的关键要素。当前我国所使用的海上风电运维船多数是以渔船或者交通船为基础进行改造而成的，这些运维船和专业运维船进行比较其安全性较低，速度较慢，并且不具备较强的装载以及卸载能力。专业双体运维船最为突出的特点是双体，稳定性能好，航速处于中等状态，建造所需要投入的成本较低，可以为10个工作人员提供居住区域。高速专业双体运维船运行速度快，可以作为日常使用的运维船舶，但是运营成本高。通过DNV测算，可以发现海上风电机组每年最多会产生40次停机问题，故障出现几率为3%，这就提高了对于专业运维船的需求，每30台风电机组需要配备1艘专业运维船。

1.3海上风电运维船舶应用意义

1）提高运维工作开展效率。海上风电运维船可以为风电机组运维工作的开展提供便利，缩短运维过程中所需要使用的时间以及成本。运维船主要负责运输及储藏电器模块及油品，维修工具、日常供给物品等；运输工程师、技术人员和项目组工作人员及考察团人员等；为工作人员提供食宿休息、伤员紧急救助、风场火灾紧急救助等。2）保证风电机组运行的稳定性。通过海上风电运维船能够及时为风电机组运维工作提供供给，及时处理海上风电机组存在的故障问题，或者可以发现风电机组运行存在的隐患问题，对于提升发电效益有积极影响。

2海上风电运维船舶管理内容

当前海上风力发电场的面积持续扩大，这使得运维船要想到达风电场需要经过更加复杂的环境，因此这需要针对海上风电运维船舶进行有效的管理，提升运维船舶功能的丰富性和安全性，这样才能够保证运维船舶以更快的速度到达指定区域。

2.1船舶管理工作

海上风电运维船舶要想能够提升航行的安全性，需要对船舶的使用时间以及管理模式进行分析，合理的管理手段，能够避免在航行过程中出现过多的风险问题，减少船舶运营过程中的成本投入。通过对NSM规则实施分析，风电场运维可以满足现阶段船舶管理的具体需求。同时，还应当针对管理人员实施有效的培训，提升其船舶管理技能，能够处理复杂的管理活动。主要的管理工作可以包括船舶运行情况监测、海洋事务规划、设备运行管理、海洋污染防治、工作材料管控等。在进行船舶管理过程中主要以船长为基础，或者选择对船舶和海洋环境熟悉的人员，针对不同类型的船舶设备进行分析，加强船舶管理质量。

2.2通航安全管理工作

海上风电运维船舶运行过程中航运安全是极其重要的管理内容，如果在海上运行过程中出现安全事件，不仅会导致较为严重的财产损失，也会给相关人员造成生命威胁。在海上风电运维船舶运行时需要面临海上多变的复杂环境，突然出现大风或者下雨等现象时，需要针对环境的变化做出相应的管理方案调整，保证运维船舶更好地避开危险区域。通航安全管理需要呈现出动态化的管理模式，利用不同人员的协作降低运维船舶的运行安全风险。这需要相关人员能够针对运维船舶的运行环境进行分析，根据环境变化及时调整运行航线，因此也需要操纵船舶的人员拥有专业能力。

2.3调度管理工作

合理的调度管理能够结合天气的变化、海洋条件变化、船只特点、风力发电场位置、运维工作要求进行综合分析，以此对海上风电运维船舶进行合理的调度管理，对导航速度和运行距离进行评估，在保证满足运维要求的同时减少海上风电运维船舶航行时间以及航行过程中燃料的消耗量。

3海上风电运维船舶智能管理系统搭建

3.1积极采集各类数据

在智能管理过程中，数据的收集是保证管理活动有序开展的重要基础，只有大量的数据支持，才能够提升管理质量和效率。在收集数据时需要针对船舶本身以及外界环境2方面入手，对船舶的运行情况，如运行速度、承载重力以及各个设备运行状态进行数据收集，了解船舶是否存在隐患问题。对外部环境的湿度参数、温度参数、风力参数等数据进行收集，为后续环境变化预测提供重要保障，可以提升运维船舶的运行安全性，及时做好应对方案。为了保证数据收集的合理性，需要根据不同的数据收集项目设定针对性的子系统。

3.2对数据进行分析和挖掘

在收集数据后将其自动上传到相应的数据库体系中，对数据进行分类和整合，做好分类整合工作后，开始对数据进行分析和挖掘，了解数据背后所表现的规律。通过对船舶自身的数据进行分析，了解船舶的运行状态，观察外界环境是否使船舶运行出现异常现象，并了解船舶各个系统的运行情况，一旦出现异常情况，通过系统平台自动报警，让后台人员可以对其进行处理，保证运行的安全。同时针对外部环境数据进行分析，预测未来海洋环境可能会出现的变化，及时根据外部环境变化对航行方案进行调整，避免恶劣天气对船舶造成过多影响。

3.3对数据进行智能化应用

智能管理系统的特点在于具有智能化的优势，能够针对数据存在的异常问题进行智能化处理，提升问题处理效率和质量，加强运维船舶的运营效率。相关人员也可以在船舶调度过程中应用相应的数据，针对所收集到的数据分析运维船舶是否能承担海上风电机组运维需求，提升调度合理性。

结束语

现阶段海上风电运维面临着较多的问题，运维成本也较高，需要相关人员不断探索大数据技术在运维船舶智能管理中的应用，将信息化手段和海上风电运维工作进行紧密融合，打造智能化的管理体系。

参考文献：

［1］田锰，吴劲芳，杨林，贾洪岩，魏宏杰，朱董军．风电场运维管理体系实践［J］．电力安全技术，2020，22(7)

［2］杨东．国家电投内蒙古公司风电场运维管理研究［D］．沈阳大学，2019