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周末涨知识 | 一种风电场的区域化运维模式(机组部分)

编辑: 来源: 浏览:527 更新:2017-08-17 10:08

截止2016年12月31日(如图1所示),中国风电装机情况:累计安装风电机组10.5万台,累计装机容量168.732GW;其中2016年全年共计装机1.2万台,累计装机容量23.37GW

随着装机容量的不断增加,风电后运维市场的规模还将进一步扩大。

而国内在风电场提供机组运维服务的有(参与维护竞争者):

1)风机设备制造商;

2)风电场开发厂家(业主);

3)专业第三方运维团队。

运维市场的规模在逐步扩大,蛋糕也在变大;另一方面竞争也会更加激烈,各个运维服务主体均在运维模式上进行大量的研究工作,企图在风电后运维市场中获得更多的收益、更大的份额。本文是对一种区域化运维方式的探索。

1、当前国内风电场主流运维模式

目前国内风电场的风力发电机组的运维模式,主要采用的方式是:在每个风电场设置一个运维项目部,对该风电场进行日常运维工作。

维护要素(此处未涉及到定期检修部分)主要包括:维护服务团队、项目部(场地,可设置在风电场升压站)、维护工具(包括常规维护工具、非常规工具等)、备品备件(常规备品备件、非常规备品备件)、交通工具等。

以一个50MW项目为例(按主流机型为单台2.0MW计算),单个项目共计有25台风力发电机组;根据国内风电场运维较好项目经验,需要的要素及其价值主要由以下几个方面:


服务团队:人员不少于4人(其中1人为轮休做准备,常规值守3人),每年费用约50万;

项目部:办公场所一块、备件及工具储存库房一处、员工住宿一处以及项目部运转费用,每年费用约15万(风电场提供场地的费用酌减);

维护工具:常规维护工具、非常规维护工具,每年费用0.5万元;

备品备件:机组运行维护过程中产生的备件消耗,每年费用约60万元;

交通工具:不低于1台维护车辆、不低于1名专职司机,每年费用约20万元;

其他:劳保用品等,每年约5万元。

按照这种运维模式,除了提升维护质量降低备件消耗这一条途径来节约风电场的运维费用外,将很难找到其他方法。那么计算可得备件费用60万元,其他费用90.5万元。

2、矛盾

国内风电场的运行情况将越来越好,主要受益于风力发电机组设备制造商的技术成熟以及运维质量的提升,单个风电场的MTBF不低于2000小时。MTBF,即平均故障间隔时间,英文全称是“Mean Time Between Failure”。是衡量一个产品(尤其是电器产品)的可靠性指标。单位为“小时”。它反映了产品的时间质量,是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力。具体来说,是指相邻两次故障之间的平均工作时间,也称为平均故障间隔。

当前如果MTBF不低于2000小时,而单次维护时间5小时(平均);还以5万千瓦风电场安装25台2.0MW风力发电机组为例。设X为每年该风电场允许发生的故障数量,则:

(25*24小时*365-5小时*X)/X=2000小时

X=109.2次/年

年该风电场允许发生的故障数量为:109.2次。换个角度说:每年需要进行紧急处理次数将低于109.2次,每月低于9.1次;也就是说每月理论正常需要现场作业次数小于9.1次,而目前单次故障处理时间平均约为5小时。那么维护人员实际的维护时间(工作时间),仅仅是每月的9.1次*5小时

但由于风电场内风机维护存在偶发性,不能够提前预知在什么时间段内没有维护工作产生;另一方面风电场内的风机维护必须要有几人同时作业,来保证维护工作的安全。这就使得人员不能缩编,还不能利用定期放假等方式变相降低成本。

3、区域化运维

3.1备品备件的区域化管理

在当前国内的风电场运维中,存在一种备品备件的区域化管理模式:由于风力发电机组在运行过程中,存在部分备件消耗量极少而一旦出现了消耗,如果不做储备,将严重影响到风力发电机组的稳定运行的情况;这使得部分风电场库存的备件中存在大量的长期未被使用的备件,但风电场还不能不做储备;由此产生了在某一个区域范围内,将多个风电场的备品备件进行统一的储存流转,或者将项目的易损备件储存在项目部,而将其他的不易损坏的备件进行统一的储存流转。这就大大的降低了备品备件的备货费用,降低了整体的备品备件费用(备件也是有折旧的,放置时会产生费用)。

而此种管理方式仅存在于备件流转过程,在降低了备件费用的同时还是产生了其他一部分问题:

部分备件与项目部分离,使得在项目现场出现备件需要时,产生了额外的备件流转时间,造成了项目现场的问题得不到及时的解决;

流转产生额外的运输费用。

但在整体利弊权衡下,选择备件区域化管理后,整体的费用是降低的(或者备货起步资金降低)。

3.2运维的区域化管理

在3.1节中提到了备件的区域化管理,通过上文描述,并未对项目的整体运维费用产生过多影响;而下面介绍的运维的区域化管理则可以直观的看到经济效益。

与备件的区域化管理相同,运维的区域化管理也是将多个风电场的运维项目部进行统筹管理。由一个运维团队对区域内的多个风电场进行统一的管理。

区域维护可根据区域范围内情况的不同,进行不同规模的服务团队的搭建,此时多个风电场共同拥有:一个维护服务团队、一个项目部(场地,可设置在风电场升压站)、一套维护工具(包括常规维护工具、非常规工具等)、一份备品备件(常规备品备件、非常规备品备件)、一组交通工具等。


此时,将更好的解决章节2所述的矛盾;由于服务团队负责多个风电场的运维,在人员编制上更为灵活,可根据业务量调整运维人员的数量。

也解决了章节3.1所产生的两个问题,使得备品备件在被统筹管理的同时,不会造成额外的流转时间和额外的运输费用。

而此时以一个区域化运维服务站点管理6个50MW的项目为例,此时按照章节2所示的维护次数作为基础,每月维护次数为9.1次*6=55次;此时理论上有2组维护人员+2个轮休人员即可以达到以上目的(实际一定会高于此数值),需要维护人员8名(2人轮休);为了消除不确定的因素,采用10人维护工作团队,则此时这6个风电场的费用则有如下需求:

服务团队:人员10人,每年费用约125万;

项目部:办公场所一块、备件及工具储存库房一处、员工住宿一处以及项目部运转费用,每年费用约37.5万;

维护工具:常规维护工具、非常规维护工具,每年费用1.25万元;

备品备件:机组运行维护过程中产生的备件消耗,每年费用约360万元;

交通工具:不低于1台维护车辆、不低于1名专职司机,每年费用约50万元;

其他:劳保用品等,每年约12.5万元。

那么这六个项目的总的运维费用情况是:备件费用360万元,其他费用226.25万元;那么单个风电场的运维费用为:备件60万元,其他费用37.7万元(正常计算为90.5万元)。

3.3区域化运维的条件

根据3.2章节介绍,区域化运维能节省单个风电场项目的费用支出;但也是存在前提的,主要有2个方面的因素影响。

辐射距离:由于维护团队需要在较短的时间内到达需要维护的机位位置,这就造成了该维护团队的辐射范围受限;当前最大的距离考虑为,到达需要维护机位的行车时间低于2小时。

装机容量:在行车距离低于2小时的辐射范围内,如果装机容量较小,这将极大的影响维护团队成立所赋予的减少运维费用的目标。

后台技术支持:想要做到最大限度的发挥区域化运维的效果,还必须要有强大的后台技术支持团队;这个团队的成员不属于区域化运维团队,属于区域化运维团队所附属的提供运维服务的主体(例如设备制造商)。

另外在缩减费用的同时,会增加行车的时间(或行车路程),这就增加了部分维护的费用,但影响相对较小。

4、结语

以上就是根据国内风电市场的状态而做出的一种风电场区域化运维方式的探索。可能在探索过程中,还存在其他的不可知的因素,但整体来讲:该种运维模式在局部区域范围内机组较为密集的情况下,将产生更大的效果。

参考文献:

[1]刘靖.风电场运行维护与检修技术.化学工业.2015.9

[2]苏苏. 风电运维市场“谁”主沉浮.电器工业.2015.2

[3]周茂祥等.低压电器设计手册 [M].机械工业出版社.1992