摘要：在我国能源日益紧缺、国家建设资源节约型社会和环境友好型社会的背景下，传统的以煤炭为主的能源消费结构也要进行改革。风力发电以一种清洁、高效、安全、环保的生产模式受到了社会公众的普遍关注。同其他发电模式相比，风力发电是更稳定、成本较低、且能够大面积铺开使用的一种发电模式，也是世界上目前发展速度最快、科学技术水平进步最快的能源模式之一。同陆上风力发电相比，海上风力发电的资源更为丰富，但是在丰富资源的背后，海上风力发电场所面临的问题也更加多，其维护成本和维护次数也高于陆地风电场。本文对国内海上风电场运维的现状进行了探讨，以供相关人员的参考。
关键词：海上风电场；运维
引言
风力发电在应对气候变化、环境保护、能源转型等方面可以发挥不可替代的作用。最近几年陆上风电技术与商业开发日趋完善，而海上风电正在成为全球风电行业新的增长点。根据全球风能理事会（GWEC）统计数据，2019年全球海上风电新增装机容量6.1GW，较2018年增加了35.5%，累计装机达到29GW；根据国家能源局统计数据，2019年我国海上风电新增装机1.98GW,海上风电累计装机5.93GW，海上风电在未来能源体系中地位日益明确。
1、海上风电运维现状
随着国家去补贴时间节点的逼近，基于对海上风电场建设投资成本的考量，和主机厂商相互间的竞争，导致海上风电机组和陆上风电机组一样，采购价格不断的下降，由此必然导致风机整机配置降低，同时新机型更新速度加快，相应机型缺乏足够的运行实践考验，从而导致风机整机的可靠性降低。我国海上风电发展迅速，但是运维服务还处于发展阶段，海上风电运维面临两个难题：
（1）机组故障率较高，维修工作量大。我国海上风电起步相对较晚，早期的国产机组大多为陆上机组经适应海上环境改造而成，新近的海上机组技术已今非昔比，但是机组更新过快，相应机组运行试验周期短，未经严格的实践考验，使用的风机在复杂恶劣的海上环境，故障率居高不下。
（2）运维作业受潮汐影响明显，既有台风等恶劣工况，还存在较多的大风、团雾、雷雨天气，又有大幅浅滩，潮间带各潮汐影响明显，通达困难，交通设备选择困难，海上维护作业有效时间短，安全风险大且缺乏大型维修装备。
目前，海上风电运维基本借鉴陆上风电经验，计划检修为主、故障检修为辅的运维模式，暨运维人员根据厂家指定的定检周期对风机进行计划性保养和测试和风机报故障，运行调度人员通知运维人员前往现场处理相结合。长期以来我国电力行业都是实行预防性计划检修为主的检修体质，计划检修对缺陷消除，满足机组安全运行起到过有效的促进作用，但也有明显的弊端，主要表现在过维修、欠维修及盲目维修等。故障检修是目前风电运维最常做的事情，但是在海上，受海况天气等不利因素限制，运维可达性差，且运维人员来回交通成本巨大，对风电场的效益产生极大的影响。
2、海上风电场维护面临的挑战
2.1、行维护费用更高
海上风电场维护需要租赁或购买专用的运输船、吊装船和直升机等，因此，零部件的运输和吊装成本远高于陆上风电。另外，海上风电机组的维护受限于海况条件，往往不能对风电机组进行及时有效的维护，从而造成一定电量损失，间接增加了海上风电场的运维成本。海上风电场的维护工作面临着完全不同于陆上风电场的挑战，如果完全照搬陆上风电场的维护方式，将会出现很大的不适应性。现有的相关研究主要是为了克服海上风电维护面临的故障率高、可达性差和成本高这三大挑战而展开的。
2.2、电机组可达性差
海上风电场大多地处海洋性气候和大陆性气候交替影响的区域，这些区域天气及海浪变化较大。由于海上运输设备（如运维船、直升机等）受天气影响很大，当浪高或者风速超过运输设备的安全阈值时，出于安全考虑运维技术人员不能登陆风电机组进行维护。能够在海上进行风电机组维护作业的时间较短且具有随机性。据统计，以现有的技术水平每年能够接近海上风电机组的时间只有200天左右，并会随着海况条件的恶化而减少。
2.3、电机组故障率更高
海上风电场的平均风速大、年利用小时数高，但同时海上风电场设备更易受到盐雾、台风、海浪、雷电、冰载荷等恶劣自然条件影响，风电机组部件失效快，部件的使用寿命缩短。另外海上风电场离岸较远，不便于频繁的日常巡视，因此，海上风电机组设备故障率显著高于陆上风电。据统计，海上风电机组的年平均可用率只有70%~90%，远远低于陆上风电机组95%~99%的可用率。
3、提升海上风电运维模式的策略
在我国海上风电场的运行维护管理中，由于我国的海上风电场还处于起步和发展阶段，其相关的运维管理经验较少，需要借鉴发达国家的相关经验。并且在海上风力运维中十分容易出现由于恶劣天气导致维护人员无法正常进行维护工作的现象，出现故障时无法及时进行故障排查。除此之外，海上风力发电机组的维修和零部件更换成本过于高昂导致相关企业无法负担也是我国海上风电场进行解决的重点问题之一。在海上风电场的定期运维模式中，主要的控制因素为：①整个风力发电机组的可靠性和耐腐蚀性。机组能否承受强风、盐雾、海浪等复杂环境的考验后正常工作，是海上风电场定期运维模式的关键因素之一。②风电机组的利用率分析。我国目前在海上风电场的建设和发展过程处于起步阶段，相关的机组没有进行较长的生产和实践，在风电场建设初期，往往需要企业投入较大的运维成本来保证风电机组的可利用率。
在目前我国的海上风电场定期运维中，维护人员主要以日常检修和故障排查、定期检修为主。在每日检修中，检修人员要对风力发电机组中的叶片等零部件是否出现裂痕的情况进行简单的维护和排查，保证风力发电机组的正常使用。而当海上风电场正式投入使用后，维护人员可以利用计算机系统建立海上风电场的成本模型，对该风电场的运行维护提供模型指导，并且针对相关的模型模拟出来的问题进行有针对性的维护，减少海上风电场的维护成本，减少海上风电场的维护次数。
在海上风电场正式投入使用后，维护人员可以利用先进的科学技术水平来进行相关的定期维护。以激光雷达为例，激光雷达是我国目前一种成熟的遥感技术之一，它能够测量海上的相关数据，包括海上风力机组需要的风力数据、潮汐数据和盐雾现象等，对海上风力发电机组的正确使用和定期维护都带来了较大的帮助，能够减少海上风电场定期维护的成本。
结束语
海上风电机组的可靠性是降低运维成本的关键，需要运用价值工程理论，考虑全寿命周期成本，不要单纯追求设备低价格而降低风机配置，应追求全过程性价比，提高机组可利用率。在风电场建成投入运行后，为降低海上风电场运维成本及提高风电场可利用率，需要合理的规划海上风电场运维工作，针对不同的故障信息，选择最优维护方案。应根据海上风电场特点，综合考虑设备状态信息及设备对系统的安全性、可靠性、经济性等方面的影响，应用先进技术，积极开展适合海上风电的检修工作，提高运维效率，提升发电效率，为风场创造价值。
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