龙源探路海上风电运维

国内海上风电开发刚刚起步,所采用的样机基本为国产陆上风机改造而成,质量窘境导致故障率居高不下,这也造就了一个巨大的新型市场.

受第16号台风“凤凰”的影响,江苏省迎来今年第三次台风袭击.然而对于龙源的如东海上风电场而言,台风来袭不是灾害,而是“福利”.“台风的风速能达到12米/秒以上,甚至能达到25米/秒,这样风电场一天就能发500万度电左右,但平时只能发几十万至两百万度电不等.”江苏龙源海上风电有限公司（下称“江苏龙源海上”）副调研员沈启海对记者说道.不过,由于今年台风较去年要少,预计整个风电场的年发电小时数或将受到影响.

龙源江苏如东海上风电项目是目前国内最大的海上风电项目.除了已完成的32MW潮间带试验风电场、150MW潮间带示范风电场及50MW增容项目,现在32MW潮间带试验风电场的扩建项目正在建设,装机容量为49.2MW.

但据记者了解,包括试验风场及示范风场在内,有不少风机在质保期内均出现过叶片、齿轮箱、发电机等大部件故障.

而这也并非个例.有接近上海东海大桥海上风电项目的业内人士对记者透露,自去年上海东海大桥一期项目一台华锐的风机烧坏后,业主正在把运行状况不稳定或故障较多的老风机换掉,现计划先换9台,其中5台换整机,其余则更换齿轮箱或机舱.

实际上,高频率更换大部件及整机是当前海上风机所面临的质量窘境.国内海上风电开发刚刚起步,基本上使用国产样机,但这些样机均为陆上风机改造而成,机组运行试验周期较短,尚未得到很好的论证,使得风机故障率居高不下.

与陆上风机不同的是,以如东海上风电场为例,由于沿海的滩涂以及浅水海床等环境,海上运维作业受到潮汐影响较为明显.此外江淮还存在较多的气旋大风、团雾、雷雨天气,导致了海上维护作业的有效时间非常短,而安全风险很大.

这些均给龙源海上风电的运维工作带来了难题.

出质保难关

据了解,海上风机出质保情况比陆上风机更为艰难.如东试验风电场建成投产至今已有4年,按照3-5年质保期,现在应是各风机出质保时期,但目前只有远景的风机在去年9月份完成出质保,其余的风机在龙源看来尚未达到出质保的质量要求.

原因之一是在质保期内不少风机更换了大部件,由于更换后的零部件的质保时间重新计算,主机是5年,辅机是2-3年.只要有一个零部件坏了,就不会出质保.这导致了质保期将拖得更久.

二是一些风机整体的运行情况尚不稳定,如东海上风电场的年平均利用小时数为2500小时左右,但有些风机仅为2000小时出头.“陆上风电的可利用率基本取决于机组的可靠性,然而海上风电的可利用率还需要考虑海上风电场的可达性,环境的影响非常大.”北京天源科创风电技术有限责任公司华东区副总经理刘玮对此分析道.

而且,对于运营商来说,出质保后的运维成本压力很大.以齿轮箱为例,更换一台齿轮箱的成本为40-50万元,但在这过程中所租赁的交通船的费用就能达到100万元以上.在质保期内,这些均由制造商无条件完成.但如果出了质保,维修与否则需要运营商自己来评估.

除了机器的成本,运营商还需考虑交通船航次对海域养殖基金的补偿等综合成本.“施工船不可能一直在海边待命,从其他地方开过来的费用是巨额的,所以运营商要权衡应该什么时候修.如果运维所花费的金额在10年内都回不了本,那么维修该故障就是非理性效益.”沈启海说道.

为了在出质保后运营商仍然掌握核心运维技术,江苏龙源海上风电在远景风机出质保前半年便派出一个团队跟随远景做其风机机型的运维工作,以确保往后运营商能独立完成基本的运维任务.不过,如果将来出现大型故障,龙源仍然考虑邀请制造商作为技术支撑,而这个条件已在出质保时便洽谈好了.

隐患

在如东潮间带风电场中,由于特殊的海洋水文工况,大型设备更换需要使用专用浅吃水甲板驳船.但是,潮间带风电开发量太少,难以供养大型潮间带专用船舶.“潮间带风电开发结束后,专用船舶均改造用于普通水上施工,导致了潮间带风电场在大型检修时并无海上专用船舶可用.”龙源海上风电有限责任公司副总经理陈强对记者说道.龙源的运维船大多以改装租借的渔船为主,不过现在也正在努力打造一条专门的运维施工船.

海上运维的交通隐患在于其有效工作时间非常短,海面平均每天涨潮6小时、退潮6小时,但在这6小时中有效的开船时间为3小时左右.除去施工船的来回时间,运维人员在机舱停留的时间十分有限.“海上风电项目根本不能靠运维,设备的稳定运行及故障率低是最大的核心.”沈启海说.

考虑到设备防腐问题,海上风电的散热系统均是密封式的,以减少其和盐卤、空气的接触.但是到了夏天,海面温度高达50余度,在这样的高温压迫下,有些风机便暴露出不稳定弊端,耐高温能力差再加上设备配置的延误就会导致腐蚀,进而零部件出现故障.

但据了解,对于如东潮间带海域,风机钢结构基础主要处于潮差区与浪溅区,且有大量海洋附着生物,所以防腐尤其困难.

实际上,业内人士均认为,这便是海上风机造价不能像陆上风机那样大幅度降低的原因,海上风机的质量必须保证其能抵抗海洋的恶劣环境,否则将造成巨大的损失.

而海上风电的工程造价除了风机造价以及基础平台施工造价外,还有一部分属于海底电缆.龙源潮间带项目使用的是中天科技装备电缆有限公司所研发的电缆,该公司是中天科技股份有限公司一家专门从事风能电缆的子公司.不过,据业内人士透露,目前国内尚没有一家电缆公司的近海海底电缆是过关的,虽然国外有,但是非常昂贵.而海底电缆无法维护,一旦电缆因质量问题而断掉则将导致整个风场停运,后果不堪设想.

新的模式

种种暴露出来的风机质量问题使得龙源不得不采取新的运作模式来面对.在已经开工的32MW潮间带试验风电场的扩建项目中,试验样机机位由江苏海上龙源公司提供,而基础施工、样机吊装、海缆铺设等一切费用则由制造商先期垫资,待试验样机通过一定时间运行以后,再由龙源视情况确定是否进行收购.

在此,运营商考虑的是制造商的风机能否保证其产生的电量.新的合同里对于制造商的预付比以前高,前期试验风场的考核责任中制造商承担较少,同时规定了相关的回购条款.事实上,由于制造商本身所释放的电量归运营商所有,制造商没法做出更多赔偿,所以只能通过这样的模式来间接控制样机质量.

据沈启海介绍,在试验过那么多种风机之后,公司已经禁止某些制造商的风机进入风电场,并要求对旧的风机进行设备改造,或者停机拆掉.“有些运行情况实在很差的风机,我们已经不再考虑了.”

这或算是对海上风电运维先进行质量把关,而对于后运维市场龙源也有新的想法.江苏龙源风力发电有限公司（下称”江苏龙源“）是江苏龙源海上风力发电有限公司的兄弟公司,其专门负责陆上风电开发.该公司风电场项目的运维是龙源电力中能公司（下称“龙源中能”）负责.龙源集团的备品备件本身是全国统一调度分地存放,各个地区的备品备件信息汇总到龙源中能,龙源中能根据各个点的库存量来分配协调.

不过,现在江苏龙源和江苏龙源海上风电正在合作,在有第三方运维公司投资的情况下共同建立备品备件库.即租赁第三方运维公司的场地管理备品备件,而第三方运维公司也逐渐参与到两大开发商的运维工作上来.

这将有利于提高运行维护的速度以及降低运输成本.在如东示范风场中,作为唯一一家外资制造商,西门子风机的故障率虽然最低,然而其利用小时数并不占优.其中原因在于国产风机的故障处理速度相对较快,其备品备件运输较为方便.但是西门子的备品备件就得从国外运输过来,所以维修速度跟不上.如果这个问题可以得到优化解决,那么整体风场的利用小时数或能得到较大提升.

目前,江苏龙源海上风电公司在如东风电场的备品备件均是小量的,比较重要的或者等级高的均考虑放到备品备件库,形成统一管理调度.

“我们在海上风电运维这方面吃了非常多苦,应该在工程一开始施工阶段就要介入,包括安装调试、生产管理等.现在我们主要考虑的是先培养开发商的运维能力,但是在以后的市场扩大中很可能就是以第三方运维公司为主了.”沈启海最后说道.