海上风电系统的运行维护分析

摘要：在中国社会经济快速发展的大背景下，风能逐渐取代了传统能源，在能源发展中处于领先地位。风能产业分为两部分：陆上和海上。随着陆上风能行业对土地面积的高要求，在目前阶段土地资源越发缺乏的背景下，海上风能发电的重要性越发凸显。目前陆上风能的频率持续下降。与陆上风能相比，海上风能污染少，能源丰富。然而，就发展状况而言，由于高昂的运营和维护成本，其发展受到了限制。

关键词：海上风电系统；运行维护 引言

中国幅员辽阔，海上风能资源丰富。然而，陆上风力发电目前正面临挑战，我国企业和政府已开始将目光从陆上风力发电转向海上风力发电。由于海上风电具有以下优势：面积小，海洋资源丰富高，规模大以及国家层面的支持，因此可以得到国家政策的大力支持。因此，中国海上风电的发展具有许多外部需求。与海上风电的运营密切相关的是海上风电的运营和维护问题。与陆上作业相比，海上作业面临更大的挑战。离岸风能的发展不仅面临复杂多变的环境，而且随着离岸风能的不断发展，离岸风能的建设将逐步向海洋深处转移，作业量大幅度增加。维护费用也随之增长。因此，从当今的角度来看，降低海上风电建设的运行和维护成本，提高其效率已成为风电建设分析和解决的重要课题。 1、研究背景及意义

日益严重的环境问题和能源短缺引发了有关世界各国能源使用的深入讨论。传统化石燃料的逐渐枯竭，污染和燃烧造成的全球变暖已使各国清楚地知道，能源已成为与社会和经济发展有关的严重问题。近年来，水能，风能，太阳能和生物质能等可再生能源以其清洁，低碳和可持续的利益而受到全世界的关注。风能是发展最快和使用过的可再生能源之一，具有广阔的发展前景。作为世界上最大的发展中国家，我国一直倡导并践行低碳经济模式，致力于降低经济社会生产单位碳排放量。在最近几年国家的倡导和政策财政倾斜之下，我国单位GDP碳排放量有效下降，收获了国际社会的一致好评。中国拥有丰富的风力资源，包括陆上风力发电和海上风力发电。陆上风能主要分布在东南沿海地区和北部内陆平原。经过几十年的发展，风能的土地利用已达到饱和，中国的沿海风能资源也非常丰富，靠近经济发达的东南沿海。最初估计，在负载中心可以产生7.5亿兆瓦的海上风电，大约是陆上风电的三倍。因此，海上风能将成为风能市场未来发展的中心，也是战略性发展中国工业的重要组成部分。 2、海上风电系统运行维护的难点 2.1、监控设备过多

当操作海上风力涡轮机时，环境是重要的影响因素。因此，改善工作环境仍然是一个巨大的挑战。同时，这也需要更高的维护和管理成本。此外，由于维护和管理风力涡轮机的复杂性，增加了某些监视设备来监视现实生活中的运行，这在一定程度上导致了中国海上风电监视设备过多。 2.2、自然环境差

海上风力发电机的运行和维护管理主要用于海上风力发电机的运行和维护，环境对海上航行时间有直接影响。例如，在台风和大雾等特殊天气条件下，航行时间缩短了，它还给海上设施的运行和风力涡轮机的维护带来了困难[1]。 2.3、过度依赖和受制于市场

用于海上风力涡轮机开发的主要平台具有太多的技术含量和相对复杂的核心结构。然而，得益于各方之间更好的分工和合作，海上风能产业的发展正在加速，能源管理问题得到了有效解决。鉴于中国未来的快速发展，海上风力涡轮机的运行通常受到技术限制。例如，运行和维护过程涉及很多领域，海上风能的核心技术和自主性不足，许多类型的设备过于依赖外国供应商，这导致海上风轮机的运行和建造存在许多不确定性，这增加了投资风险。结果，必须以集成和无缝的方式进行协调和数据处理，以实现海上风力涡轮机运行和维护的持续改进[2]。 3、海上风电运维管理措施

3.1、基于数据挖掘技术的风电新能源大数据平台

大数据分析技术在风能领域的应用可以有效改善对风机运行状况的监测，提高风机的整体性能。风电运维数据的资源来源主要可以分为两个方面：（1）为了使调度自动化系统通过SCADA通过SCADA收集开关状态，频率，电流和电压等信息，每年产生大量的工人数据。在此阶段，大数据主要用于实时计算和统计分析运营数据，但尚未对历史运营数据进行深入分析。（2）风力涡轮机制造管理系统存储大量结构化数据，例如：设备信息。各种传感器定期并定期收集有关设备运行状态的信息，包括非结构化数据，例如视频和图像。从应用的角度来看，已发现半自动评估是在此阶段监视风力涡轮机状态的主要模式。在这种监视环境中，很难充分利用设备健康信息的数据值。需要对设备运行状况的数据进行深入分析。风力发电机组故障预警系统的建立提供了一个数据库[3]。 3.2、做好船舶的安全检查工作

为了规范海上运输船的配置和使用状态，应对进入平台的船舶进行适当的安全控制。同时，此类船舶必须具有中国海事管理局颁发的证书，并配备各种救生装置。在对船舶进行了充分的检查和监视之后，应立即通知船东和有关安全管理部门需要审查有关安全文件和船舶通讯信息的情况。此外，应急计划应准确，清晰，具有一定程度的功能，并应与中国有关海上安全和防火计划相结合。紧急演习结束后，将评估紧急演习并将其用作基线，并修订和改进紧急计划。 3.3、台账管理

所谓的寄存器管理是对项目中使用的所有电气和机械设备的相关数据的管理，它可以直观，有效地反映设备的特定运行状态。在管理海上风机运行维护中，可以建立一套全面，系统的会计管理机制，严密监视相关设备的运行状况，及时调整工作范围，提高工作效率。例如，创建扭矩维护日志不仅用于确定设备的拧紧状态和维护状态，还用于确定明年要运行的科学设备的维护时间，以免错过最佳维护时间。此外，每个扭矩维护单元的工作时间为5到6个工作日，详细而准确的记录可以防止维护期间出现泄漏问题[4]。 3.4、加强海上风电机组的故障检修

故障排除也称为检修。这是在风力涡轮机发生故障后进行的维护。这样可以节省运行前的监控成本，并避免过度维护。其缺点是其操作和维护的性质。方式较为传统，一个组件很容易出现问题，而其他组件也很容易损坏。错误检查和定期检查是现代风力发电中使用最广泛的检查方法。由于海上风力发电系统在运行过程中高度依赖于海况和天气因素，因此随着海上风力发电向深海的不断发展，与海岸的距离也越来越大，船舶的速度比陆地车辆的速度要慢得多。到达时间也将更长，这会增加故障排除时间并降低设备可用性。这主要是由于缺乏实际的维护经验，产品质量差以及在恶劣的海上条件下的使用所致，因此，增加故障排除功能可以在某种程度上更好地控制海上风力涡轮机的运行和维护。

结束语

为了管理海上风能的运营和维护，主要的开发目标必须是实施项目的整个生命周期，执行广泛的监控措施并定期维修和维护相关设备，以最大程度地降低运营和维护成本，并发电系统的高效运行。增加来自风力涡轮机的发电量，以满足消费者的用电需求[5]。 参考文献：

[1]卫晓辉，王锡凡，孟永庆，刘沈全.分频风电系统风机并网实验研究[J].中国电机工程学报，2015，35（05）：1089-1096.

[2]宋卓彦，王锡凡，陶伟龙，孟永庆，滕予非，宁联辉.基于永磁直驱同步风电机组的分频海上风电系统控制策略[J].电力系统自动化，2014，38（11）：27-33.

[3]黄玲玲，曹家麟，张开华，符杨，徐涵璐.海上风电机组运行维护现状研究与展望[J].中国电机工程学报，2016，36（03）：729-738.

[4]刘璐洁.海上风电运行维护策略的研究[D].上海：上海大学，2017.

[5]周国平.海洋工程装备关键技术和支撑技术分析[J].船舶与海洋工程，2012（01）：15-20+37.