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全球首個國家級風電機組延壽標準發布!
2018-04-17 來源:UL
 摘要:由UL組織發起建立了全球范圍內風電機組關聯利益方參加關于風電機組延壽標準編制的工作組,其中包括金風、西門子、歌美颯、遠景等在內的風電機組制造商以及中國質量認證中心、丹麥技術大學、日本東京大學等機構共40余家單位參加。ANSI /UL 4143標準今年2月已經得到美國國家標準化委員會ANSI批準,成為全球首個國家級風電機組延壽標準。
 
關鍵詞:延壽 標準 服務
 
 
 
 
 
01 風電機組延壽的目的和意義
 
風電機組設計壽命按照GB/T18451.1/IEC61400-1標準要求至少20年。目前有些機組已經或接近設計壽命,需要確定其整機或主要部件壽命損耗及剩余可用壽命(RUL)。從過去幾年風電裝機容量高速增長來看,意味著可能在不久的將來,更多的風電機組最終將接近或達到其設計壽命的終結。
 
機組的擁有者在風電機組運行后期時,由于設備較高的故障率,是否需要(提前)報廢拆除,還是評估、改造及升級、延長壽命后繼續運行將面臨艱難抉擇。因此需要進行機組延長壽命成本和效益的評估,并與新建更大單機容量機組的成本效益進行比較,特別是山區和海島等復雜地形,大型機組建設困難成本高的區域。
 
 
圖1:風電機組壽命周期
 
1.1 風電場資產回報效益的提升
 
一般一個風電場主要在4個方面影響風電場資產回報率即內部收益率,即設備可用率、風電場發電效率、運維成本、機組壽命及延長。
 
1.1.1 設備可用率
 
風電場主設備即風電機組的可用率是影響風電場內部收益率最主要的因素之一。通常要求機組單臺可用率達到95%以上才能達到風電場正常效益的需求。要達到這一目標需要分析機組大部件及小部件的故障率、風電場運行維護策略及水平、備品備件的供應等因素。如果采用更高可靠性的機組和設備(高可靠性部件配置)或可靠性提升的技術改造,高水平的運行維護隊伍及充分及時的備件供應,風電機組可用率可以提升3%或以上。
 
1.1.2 風電場發電效率
 
風電場的發電效率包括設備的風能轉換效率、電能轉換及傳輸效率、風電場的綜合廠用電率、發電量和上網電量等。有可能機組控制策略、風電機組機群控制策略、監控系統(SCADA)的優化控制、AGC/AVC系統控制都會影響風電場發電效率。風電機組故障如風向標故障、偏航錯誤等影響風能最佳轉換效率、葉片表面污染物附著引起空氣動力學性能下降導致風能轉換效率下降等。一些技術升級改進措施可以提升風電設備風能轉換效率,如葉片延長、渦流發生器等。上述因素有可能影響風電場的發電效率提升2%或以上。
 
1.1.3 運維成本
 
風電場運維成本與運維商業模式、運維策略、管理和技術的持續改進有關。目前一般風電場運維分為業主自主(包括業主設立的區域檢修公司)、主機廠設備質保期運維、第三方運維或檢修等商業模式。運維策略包括定期及應急、預防性等策略。運維成本受到機組本身質量和維修成本及備件價格影響、運維人員數量和成本、運維質量、運維隊伍管理和技術改進水平有關。上述不同的運維方式可能影響成本降低達到10%或以上。
 
1.1.4 機組壽命延長
 
風電機組結構被設計成按設計標淮和規范,在通常風資源和運行工況下20年的疲勞壽命。一般實際風況如空氣密度、湍流強度與標準設計工況有所不同,可能設計是比較保守的。因此預計的風電機組經20年運行之后,有可能結構不會全部消耗殆盡,而是可能更長壽命,需要判斷其剩余壽命和價值。
 
每種機組機型和技術在不同邊界條件下,有不同敏感度,因此確定每個部件的壽命如剩余有用壽命(RUL)和延長壽命,應采用不同的方法進行評估。
 
是否采取風電機組延長壽命策略,需要從技術、項目經濟性及金融風險等多方面進行認真分析,確保風電業主投資回報的效益最大化。
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