风力发电场运行维护与检修
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第二章 中国风电场运维服务市场

第一节 中国风电场运维服务市场产业的背景

一、风电场运维工作的重要性

(一)特点和存在的问题

(1)由于我国风电场普遍分布在“三北”等偏远地区,位偏、人少、物缺、点多、面广、量大被业界视为当前我国风电场运行维护的主要特点。传统火电或水电生产的成熟管理模式都不具备直接应用于风电场管理的条件。随着兆瓦级风电场运营时间的增长,特别是大批已投运的兆瓦级风电机组即将过质保期,风电场运行管理过程中暴露出的问题也愈加突出。尤其是在日常管理中,由于对风机认识不深、经验不足而导致较多的安全隐患,甚至是严重事故频繁发生。

(2)风电场建设周期短,发展速度快,缺乏运维专业人才。2011年年初,甘肃酒泉以及河北张家口等地出现的一系列风电脱网事故,虽然有诸如风机质量良莠不齐、电网建设滞后、并网标准缺失等客观因素影响,但也从侧面反映了风电场内部维护管理制度的缺失,目前风场最突出的矛盾是运维人员的专业素质不能满足风电行业管理的要求。

近年来,尤其是风电进入大规模开发阶段以后,对专业人才需求非常迫切。由于风电本身的建设周期非常短,甚至有些项目从开发建设到投产运行只需要半年时间,专业人才需求的矛盾越来越凸显。

风电运行集合了电气、机械、控制等多项技术,对人员的技术要求比较高,目前的质保合同一般为2年,如此短的时间不利于现场人员掌握运行技术,而且传统的传、帮、带跟不上形势的需要。

(3)大批国产风电机组进入缺陷高发期,维护预防消缺迫在眉睫。风机在投运后的5~10年是各主要部件维护量最大、最多的时间段。随着我国大批国产机组进入3~5年缺陷高发期,事故/缺陷的预防监测、消缺已是箭在弦上。

(4)中国风电未来10年维护工作量巨大。截至2011年年底,中国风电装机容量超过6200万kW,这个数字意味着超过4万台风机需要后续维护。按照规划,到2020年,中国风电装机容量将达到1.5亿kW,届时将有约10万台风机要后续维护。未来平均每年装机均超过1000万kW,维护工作量何等巨大。

这个市场到底有多大?如果假设到2020年全国累计装机目标实现,1.5亿kW,未来平均每年装机1000万kW,全国风力发电场平均可利用等效发电时间为2000h,风力发电场运维成本为0.05元/kWh计算,则未来几年,风电运维市场的总量将在千亿以上,见表2-1。

表2-1 未来几年风电运维市场总量预测表

注 预计累计装机为假设数值,比国家发展规划值低,此表只是作为运维市场总量预测的最低值。

巨大的维护工作量给运维市场带来巨大的机遇,但多数风电场因安全生产管理经验不足导致风电场运行管理缺失也是开发商不得不面对的事实。

(二)加强风电机组的运行维护管理的意义

(1)加强运维管理可以降低成本,减少损失、提高效益,创造风力发电机组最大价值。

为了改善我国风电场运维管理中面临的种种问题,各大开发商都力图通过各种措施加强运维管理,降低运维成本,规避风险,提高收益。

有着多年现场运维服务经验的专家一针见血地指出,风机日常维护保养的质量将直接决定风机维护成本和日常故障损失。正确合理地对风力发电机组进行维护与检修工作,可以确保风力发电机组的良好的状态下运行,保证设备的可利用率与服务寿命,使风力发电机组创造最大价值。

设备的运行维护由日常故障消缺、常规巡检、定期维护三部分组成,缺一不可。为了尽可能地减少故障检修,在良好的定期维护基础上,应结合设备消缺,制定周密的定期巡检维护计划,提前对机组可能存在的问题和故障做出判断,降低故障隐患发生的概率。

(2)加强运维管理可以提高机组可靠性,确保长期正常运行,延长机组寿命。

与此同时,运行数据对风电场运维优化管理大有裨益。据华锐风电科技(集团)股份有限公司专家介绍,详细的数据统计分析可以实现运行维护工作量化,同时也可对后期的设计、评估、管理提供有效的理论依据。通过对风况数据的统计和分析,可以掌握风机随季节变化的出力规律,并依此制定合理的定期维护工作时间表,以减少资源的浪费;通过对机组故障的统计,以及机组各个阶段运行过程中主要故障出现的频率,开发商可以据此及时进行预防性检查、巡检及日常维护。从而提高风力发电机组的可靠性,延长机组的使用寿命。

然而,一旦风机发生事故,备件储备数量与品种的控制就显得异常重要。风电机组备件的使用具有一定的特殊性,通过以往备件使用统计能够客观反映前一阶段的备件使用情况,但不能正确反映下一阶段的备件使用情况。企业应依据以往维护、维修总量和时间段划分,并结合现场设备的实际情况,编制备件储备计划。此外,由于风电设备涉及的零部件众多,而且受风机制造商产品更新换代的影响,大多数整机在若干年后都将停产,其中的很多零部件都将很难继续采购,需要设备运营商不断改进更替,以保证设备长期正常运行。

(3)作为海上风力发电技术的重要环节,海上风电场的运行维护管理成为海上风电场建成以后直接影响风电场投资成本回收及利润最大化的关键。但海上风电机组运维难度大,面临着比陆上运维管理更大的困境,才能保证机组正常运行。

海上风电场运行维护工作同时要考虑风、浪、潮汐及海流等的作用和影响,相比陆上风电场其作业难度大,受制约因素更多。以2010年并网发电的上海东海大桥海上风电场运行情况统计分析,可以看到运维的高难度。东海大桥风电场所处海域最快潮水流速达4节(1节=1海里/小时),最大潮差达5m,同时海域受天文大潮汛的影响极为突出,涨潮落潮时的涌浪较大,甚至能达到2~3级,而且上海每年都遭受太平洋热带气旋的袭击,涌浪达7级以上。另外,该海域寒潮的年平均次数为3.6次,最多可达5次。气旋、寒潮、季风的影响周期较长,一般为4天左右,甚至能达到7~10天。海域平均有雾日30~50天/年,最多为60天/年,最少为20天/年。当发生大雾时能见度低于200m,进出洋山港海域的船必须全部停航,东海大桥各通航孔禁止通行。受天气、交通等诸多因素的限制,实际留给机组运行管理的时间有限,每天的检修维护时间不超过5h。因此,维护检修人员的素质及专业技术技能水平对设备运行效率的影响就异常明显。为提高机组的检修维护速度,应加大对运行维护团队的专业知识培训,及时分类汇总各类经验并做信息共享,完善各种运行维护技术手册,实现运行维护模块化管理,以确保机组正常运行。

备品备件质量和储备情况也不容忽视。海上风电场的交通不便更加凸显备品备件供应的重要性。

海上风电场开发商要建立每台风力发电机的数据库,全面跟踪机组的运行情况、备品备件更换情况,并且根据机组与风电场的故障特点,为整个风电场量身制定备品备件需求计划。同时,要选择风电场中的某台风机和维护船作双重临时备件库房储备。此外,质保期内每台机组都应存放一套常用工具,储备一定量的常用易损备件,如熔丝、继电器等,并对常用备品备件及常用工具做定期检修和查漏补缺。

二、风电场运维服务市场的产生

风电场业主自行运维有困难,运行维护模式发生变化,从以下几个方面催生了运维服务市场。

1.风电场业主方面

许多到达质保期的风电场,正在与风电供应商续签运行维护合同,据中国能源报2012年4月刊登国华东台风电场与机组供应商华锐风电续签了维护合同,连同质保期共计5年,华锐风电东台“总代”负责人和十几个维护人员还需继续坚守江苏几年。

与此同时,千里之外的张家口市张北县也急需类似的服务。张北县是中国八大千万千瓦级风电基地之一,目前其境内有1300多台风机,总装机容量超过百万千瓦,如按已签资源开发合同计算,2015年装机容量可达500万kW。目前,张北县的风机开始陆续出质保期了,风电场业主自己维护有困难,如果选择续签维护合同,又将面临高昂的支出,希望有独立的第三方公司以更低廉的价格和更专业水平承揽业务。

2.一些风电场对风机检修维护项目进行招标,选定检修维护承包单位

由于近几年来风电行业发展十分迅猛,多数风电机组制造厂是新加入的厂家,一些风电场也是完全由新的人员进行运行维护。与电力体制改革前有所不同,风电场运行维护的方式(质保期以及质保期以外),除业主自主运行维护外,委托厂家和第三方运行维护的方式逐渐增加。但无论哪种方式,均需技术服务方在运行维护方面具备专业的技术装备和技术团队以及丰富的经验。

在风电场检修维护技术力量薄弱、困难大的情况下,进行招标选定检修维护单位,是一条很好的办法。

检修维护工作包括(但不限于)日常维护、定期维护、紧急抢修、设备更换、设备预防性试验、技术监督。在承包人的检修维护指导下,风机应能够健康稳定的正常运行,风机可利用率应能够达到98.5%以上,并满足下列标准要求:

《电力设备预防性试验规程》DL/T 596—1996

《发电企业设备检修导则》DL/T 838—2003

《风力发电场检修规程》DL/T 797—2001

《高压电气设备绝缘技术监督规程》DL/T 1054—2007

3.运维市场应运而生

业主、主机商和独立第三方同时涌入风电运维,风电运维服务市场正在浮出水面。

(1)面对日益显现的运维市场,许多公司正在酝酿或者已经成立独立的运行维护公司,以便能够在风电服务领域占得一席之地。这其中既有风力发电场业主,也有主机厂,还有独立第三方运维公司。

风电场开发商往往拥有自己的运维服务公司,如中国风电子公司北京协和运维风电技术公司,不仅管理母公司的风机,还于2011年10月实现对外承包零的突破,签订天津蓟运河风电场。即使没有成立子公司,各个开发商均设有运维服务板块。

与大公司的运维服务相比,独立第三方专业运维公司的名气显然没有那么响亮,并且在初期一般只负责某个领域的维护。例如保定盛联风电科技有限公司,是一家专为风电场及叶片厂家、主机厂家提供叶片年检、定检、维护等服务的技术公司。

(2)自己维护还是外包?

为什么有的风电场业主自己成立运维公司做服务,而有的专业采用外包形式呢?此项服务最终的买单者即是风力发电场业主。只有业主决定将服务外包,第三方服务公司才会有机会。目前来看,各有各的机会和理由。

业主自己维护的理由主要包括:规模化服务和集中采购降低成本、统一管理保证标准、建立可复制的管理模式和考核指标、提高管理的效率等。风电场的业主通常成立专门的风机检修公司,其主要目标是本集团的风电场运维服务,其次为其他企业服务,这其中以龙源电力集团旗下的中能联创和大唐新能源旗下的独立运维公司为代表。

也有一部分业主单位希望将运维工作分包,他们或不具备独立运维服务的条件和能力,或有不同的战略规划,或觉得其初期项目较多,尚未形成规模,独立运维没有规模化的优势,时机不成熟,或为了降低成本。

(3)业主自己维护还是外包,即使在国外风电发达国家也是选择各异。

西班牙歌美飒公司是欧洲的老牌风机制造商,歌美飒既是风电场业主又是整机制造商,拥有15年的运维服务经验,它没有选择外包模式,其服务总监马优对记者说:“欧洲国家既有自己维护的业主,也有外包的,没有哪方有压倒性优势。”

由于欧洲国家早期的一些风电场,规模相对较小,而且比较分散,业主的背景通常都不是专业的风电场投资和运行公司,而是小农场主或其他业主,因此业主往往委托主机厂或者第三方运维公司进行。通常来讲,主机厂对服务的报价比较高,第三方维运公司由于其地理的地区位优势能够提供周到及时的服务和较低的价格,因而占有一定的市场份额。而欧美的风电场业主,往往要求主机厂提供5年的质保期。质保期结束后,既有独立运维也有分包运维模式。独立运维对业主最大的一个挑战就是人员的流动,如果有经验的人员流失,则需要花较长的时间来培养。由主机厂或第三方公司运维则可以有更多在资源保证运维工作持续进行。

(4)独立第三方服务面临中国式挑战。

作为一个独立第三方运维公司虽然面临很多市场机会,但仍然要面对很多挑战。首先就是风电场业主的实力非常强大,在中国,风电场业主的实力大多是具有央企、国企背景的发电集团,在人才、管理、资源等方面都很有实力,这与国外十分不同,印度那种完全外包的模式在我国不见得行得通。风力发电资产因其分布广、机组型号多,运行受季节和天气的影响大,有其自己的管理模式和提高经营效率的方法。如何拿一套适合现代风电场管理的运维模式,也是第三方运维公司需要探索的问题。

主机厂所属运维公司带来的竞争,第三方运维公司与主机厂的售后服务队伍形成直接的竞争关系,主机厂由于有强大的技术和备件来源,因而占有较大的优势。

中国风电服务市场无疑巨大,第三方运维公司要想有足够的发展空间,取决于如何能有效通过管理控制成本、更有效地贴近客户、更好地向业主展现服务的价值。随着风力发电机运行时间越来越长,面临的问题越来越多,业主对专业服务的价值越来越认可以及对运维观念的转变,第三方服务公司将面临着增长的机遇。