风电叶片运营风险与挑战

2019年8月21日上午，华润电力控股有限公司主任师田鹏辉发表了题为《风电叶片运营风险与挑战》的精彩演讲。

以下为演讲实录：

首先非常感谢主办方能给我这个机会与大家一起交流关于华润电力在风电叶片运维的一些思考。我的题目是《风电叶片运营风险与挑战》。

首先简单介绍一下华润电力。它是一个香港上市公司，业务涉及风电、火电、水电、光伏发电、分布式能源、售电以及智慧能源、煤炭等领域。我们与其他公司管理不一样的地方在于我们是分布式的管理，所以我们没有把风电或者是光伏单独地从运营管理体系脱离出来，我们的水电、火电都是同一个管理体系。我们的业务结构煤电占79.6%，清洁能源占20.4%。其中风电占18.2%。

截止到今年8月，我们公司现有风电装机824万千瓦，已运营风电场共计87个，光伏48.8万千瓦，已运营光伏电项目23个；装机品牌较多差价就有14个整机厂家67个机型；叶片厂家现在有15个叶片厂商，80余种叶片型号。光80多种叶片型号就让我们很头疼。

在发电企业我们是怎么看运营的呢？首先我们是从资产管理的角度来讲，叶片作为风机的大部件是至关重要的，在资产管理上我们风险的管控、备件管理、成本核算以及提质增效都做了相关工作。其中特别是风险管控，我们每年会去做保险的路演，大机构就承保，但是我们的承保要去做商业落地，我们大故障比例以及我们的维护成本都会在商业保险的时候有直接的体现。做好检修以及缺陷故障的管理还有在线的预警诊断技术。第二个是备件管理，叶片作为设计寿命20年，为何会有备件呢？大家知道叶片的故障发生率确实比较高，我有80多种型号叶片，我不可能每一种都储存叶片，现在和各大主机厂谈这么一个体系。成本的核算，我们在运营的角度来讲，我们会有一个盈亏平衡点应该是什么地方？技改的投入应该是多少？提质增效也就是对于我们资产的优化，我们也开展一些相关的工作，当然与行业有技术、有产值的大公司谈一些合作。

我谈一下叶片运营的风险。这是我自己大概梳理的一下这十年我自己看待叶片风险的各个环节，当然远远不止这些，但是这些都是我实际遇到的一些案例，包括原材料、性能不达标、包括设计选型存在问题，当然这两个话题在座都是运营商的上游，肯定更有话语权，我就不再赘述。

制造工艺这一块我想特别强调，叶片褶皱和缺胶是两大杀手锏，我们身受其害，我们发现大部件尤其是叶片随着运营年限的增长，故障和更换的比例逐年攀升，可以毫不夸张地讲，如果这个公司承担能力小的话他就直接倒闭，这确实是很害怕的一个事情，我们也非常头疼。这个就是我们在事故发生之后的现象，关于前面专家所提到的褶皱，包括缺胶，主梁和后缘的缺胶都很厉害。

第二个是维修市场，前面听到专家的很精彩的演讲，也非常高兴大家能够认识到这些问题，当然我们在过程中也发现一些问题希望和各位一起来探讨。这个案例是在风场运营的机组，是在维修一个月之后我们去检查发现这个有问题，这就是主梁上面的褶皱，当时他发现裂纹去修补的，修补之后发现这个地方修得不好，你赶紧去处理，我还在现场，我就把这个信息传达给他们我们就走了，后来这个叶片过了半个月就折了，为什么？因为维护人员去找到维护单位说你赶紧给我处理，维护单位现场的人员他去一看说这个没问题，你先等一等我先把那个修完再处理那个，结果半个月这个折了。这个反映什么问题呢？就是现场的服务人员的技能还没有达到一定的水平。所以我们做运维，刚才有个专家讲得很好，我们要定位科技型的服务企业，我们不要做发电的农民，我们要做发电的商人。所以透过这个事件，目前的后服务市场人员技能的水平是很参差不齐的。第二个例子我们做叶片维修，维修之后这个涂层就掉了，我们发现材料配比不演进、材料的储存不规范、维修工艺不标准，当时为了这个项目出了很详细的维修方案，包括我的材料的选用、我的维修工艺，包括我的涂层的厚度都有详细的规定，但是现场没有执行，这就是一周之后现场发现。这个是叶片的覆冰，这不是出现在叶片最严重的时候，结冰太严重了基本自动停机处理了，但是最危险的是它在运行的时候。从主机厂反映说你要发电不让我停机，我不发电干什么呢，要我停机，他你告诉我停机的边界在哪里？难道一下去就停机吗？显然不可能，所以你要告诉我停机的边界在什么地方？所以我们对一些运营的细节处理可能还需要更进一步的研究。另外疲劳损伤可能不在结冰的时候，有可能是结冰之后出现的内在的损伤，可能在下面大风季节来的时候会爆发出来。

此外，这个是选址的问题，确实我们在选址的有高边坡的下面、大入流角、高湍流以及小于1.5D的间距。这是一个山地风场，其实我们跑了很多的风场，多数的风场多少存在类似的现象，比如高边坡的现象，我一去山上去开挖，修路的成本特别大，所以叶尖到地面的这个距离大于10米，在你施工的时候就要特别注意，尤其是主机商或者是部件供应商也应该意识到这样的问题，应该提示这样的风险。还有大入流角，很多时候我们在做选址评估的时候，入流角是怎么做的呢？他算的是平均入流角，但是我们有一个主导风向，除了主导风向还有其他山区它的入流角可能不是平均值，你的入流角可以平均，你的疲劳损伤可以平均吗？所以在软件计算的时候前期会存在一些现象。以及湍流我们算的有效湍流，最新的有一个涡轮指数，之前的版本都是M取10，这是我们规范里面叶片M取10，但是最新版的标准这个值可以自定义，所以尤其作为部件商来讲或者是主机商来讲你去测有效湍流的时候你就问你的M取1还是10？这样的问题都会间接地在后续运营过程中反映出来。我们的部件安全设计是有一定的安全系数，没有问题，但是你的安全系数是基于特定的载荷，你的特定载荷是有边界的，如果你的边界发生变化，那么你特定的载荷肯定也会发生变化，那你的安全系数是不是也跟着变了？所以这是从前到尾是一环扣一环的。这些现象在前期的时候，我们建设的时候，大家都说没问题，可以承受，然后出了问题的时候又反过来说这个坡这么抖，坡的变化这么快，这肯定不行，那前期的时候我们干什么呢？所以在前期和后期我们应该有一个信息的互通，我们才能够避免后期运营发生的风险。

叶片所面临的挑战。我们尝试去给叶片的表面的涂层做一个精细化的维修，这是一个很好的风场，这个风场运行20年，已经退役了，在退役的前5年这个叶片损伤比较严重，尤其是腐蚀，那我们这个腐蚀做得很详细的一套方案，为了这套方案我们在现场去做监督，反反复复做了三次，最后评估出来这个发电量确实比以前提升5%，这是我们评估出来的结果，但是这个项目管理难度太大了，大在什么地方？大在我们现场对于售后的维护的管理、执行方面的细节，发电企业不可能在每一个场站特别是对于特定的部件、特定的专业人员去做监督，这个纯粹是靠行业的自律以及行业的技能水平来保障这个设备的稳定安全运行，我们的理解是对于这样的管理难度太大。结果这个事情我们又同样在运营了7年的风场做了叶片前缘的修复，尝试去找到这个叶片前缘腐蚀的发电量有没有什么影响，因为我们知道前缘的腐蚀一定程度上是可以，我不可能因为你前缘有一点点腐蚀，三天两天给你做维修，那我做维修，我什么时候修是最好的？经济性是最高的？对于这一项我们就对叶片表面进行清洁，对前缘涂层修复处理发现发电量大概是0.5%的发电量的提升。工时是普通的叶片维修的起码3倍的时间，还有就是管理比较难，第二个是对于这种电量的提升，其实量化评估远远没有那么精准，我们所说的提升多少，其实是基于我们的风机的数据来做的大数据的评估，但是我们知道我们的风速仪是正负0.3米每秒，那么评估出来百分之零点几电量提升是很难的，所以评估难度越大，存在一定的不确定性。

另外尝试做一些提质增效，叶片延长、气动优化。叶片延长确实是提高风机发电量最有效的手段，也是最直接的，我们认为这个是可行的，尤其是对于很老的风场，由于机型和叶轮直径就这么大，有可能会有一定的提升，我本来可以装一个93的，结果我装了87的机型，那么我这个机型的选择和项目场址不太匹配，我可以去做，但是做这个最大问题就是我们怎么保证这个可靠性？这个可靠性的提升是有什么标准和规范？我觉得这个是行业里面比较头痛的事情，大家都认为叶片延长是很好的方式，但是我们在评估的时候，我们做安全风险的评估，但是没法评估安全的可靠性。很多的安全可靠性不是基于第三方的评估结果以及对整机厂家信赖的程度去做的判断，发电企业没有这么专业人员去给你做系统性的评估，它也没有这个平台，所以我们也希望类似这样的现象有专业的第三方能够去详细地规范然后进行评判。

关于叶片在线的诊断。大家知道风机里面油品可以化验，那么我们叶片是唯一在整机上是裸奔的部件，没有在线的监测手段，很多时候都是依靠人员直接去落地巡检，去做一些判断，但是发电企业的人员技能是有限的，他未必能够判断出来这个叶片的一些风险和一些隐患。所以我们发现在尝试其他的方式比如说无人机，我们发现无人机去巡检问题就是对于飞手要求太高，我们曾经买过一些无人机，但是这个操作人员操作两次不敢去操作的，摔坏了一台，所以不利于去普及。对于故障完全可以通过视频的方式去做一些监测，第二对于一些大的结构性的损伤我们可以做一些在线的比如通过无论是振动也好，我想这个系统必须具备几个特点：第一个准确性高，如果你这个系统有3次误报，第4次绝对不会有人去看，所以第一个准确性要非常高；第二个性能可靠性高，不增加运维人员额外过多的检修工作，如果三天两头去处理你这个系统故障，那就比较麻烦；第三个就是扩展功能强，能够集成到风电信息化平台中，因为我不可能为了一套服务器去搞一个平台。

叶片除/防冰技术的批量应用，中国的地区结冰的程度结冰时间长，结冰周期大概也是半个月，这半个月的电量损失再考虑投资成本。我们理想的叶片除冰系统可靠性高：低雷击风险，易于维护和操作；除冰效率高：尽可能的追踪最大净功率输出，我们除冰系统什么时候启动？是一结冰就启动？这个需要比较系统化的探讨；成本低廉。

这是叶片备件供应体系的建设。我们有80几个型号，我们非常愿意也非常希望与各个业主和主机厂家能够联合做一些备件的联储联备的工作，只要我们把这个工作扩大化，因为我们毕竟装机量有限，扩大化以后才能够尽可能实现规模效应，然后把我们的备件准备好，因为我们现在马上面临的问题，有一些叶片坏了之后都找不到对应的厂商，都是二级市场去收集信息然后去找。

以上就是我今天和大家分享的内容，谢谢大家。