海上风电场维护存在不小挑战

海上风力发电机组维护共分为两种类型：定期检查和故障检修。定期检修是根据事先安排进行的，而故障检修则具有不可预见性，只有发生故障了才进行，因此通常成本比较高昂。为了尽可能地减少故障检修，可以制定周密的定期检修计划，并谨慎实施；再通过环境监测来确定机组出现的早期问题，以便及时采取行动进行补救。

海上风电场的维护主要存在以下问题：

（1）海上风电场的可达性低。受海上天气多变的影响，检修人员对风力发电机进行日常巡检的风险高、难度大，风力发电机一旦发生故障，维修周期加长，将导致机组的可利用率降低。

（2）大部件发生故障时，动用大型工程船进行运输与吊装成本高。如果发电机、齿轮箱、叶片等大部件发生故障，必须动用常规大型起重船完成拆装更换，单次吊装施工费用超过250万元以上。为解决以上问题，必须根据海上风电场的长期气候规律，制订周密的巡检计划；设计专用的维护、吊装设备，实现既能快捷地完成维护、维修任务，又能大幅节省施工成本；除了维护工作以外，还要在整机设计之初就加入可维护性设计的理念，也要在整机设计之时，切实加强机械及电气系统的可靠性。只有进行全面的设计考虑，才能确保海上风电场安全、高效的运行。

（3）维修检查计划难以实施。一般说来，风电场运行第一年会有更多检查的必要性，规律性检查是每6个月一次，大型检修每5年进行一次；海上风电场特别需要考虑由于天气原因每年取消的检修次数占成功检修次数的比例。从丹麦Tuno Knob海上风电场的经验来看，取消检修的次数占成功检修的15%。

（4）需要采用风力发电机维护的专用设备。目前的措施是每台风力发电机均配置一个起重机或提升机，但此方案成本高昂且起吊能力有限，无法完成像齿轮箱、发电机、叶片等大型风力发电机部件的更换与维修工作。一旦这类大部件发生故障，将可能导致长期停机、发电量严重损失。而采用常规大型工程船进行维修，施工成本极高，因此必须针对海上工况的特殊性，开发一整套低成本的维修用吊装设备。见图51海上风力发电机维护专用设备。(www.xing528.com)

图51　海上风力发电机维护专用设备

（5）增加整机的可靠性及可维护性设计。由于海上风力发电机的故障率高、维护成本异常昂贵，海上风力发电机组的设计本身需要加强可靠性和可维护性。国外现有的海上风力发电机组已经发生过多次故障，这些机组大部分是基于陆上机组的设计制造，仅根据海上的气候环境稍做修改，是不适用于海洋环境的风力发电机组型式。

风力发电机组中各类零部件产生的小问题经常需要维修人员去现场进行维护保养。尤其当机组的质保期过后，那些小型的机械或电气元件不断有故障产生，比如电流短路或者开关跳闸等导致风电场停工的问题。这些故障都需要配备船只、船员、技术人员赴现场解决，导致海上风电场的运行与维护成本大幅提高。另外，当齿轮箱等大部件发生故障，则需要动用大型浮吊进行更换，单次吊装费用高达200多万元。且造成长时间停机，发电量损失很大。为此，有必要对整机进行可靠性及可维护性设计。

1）可靠性设计。机组关键机械零部件均需进行裕度加强设计。电气系统则实施冗余设计策略，应力敏感元器件通过降额设计以提高工作寿命。紧固件采取多重防松措施，以此保证机组的年可利用率。

2）可维护性设计。在整机设计之初，即将可维护性的理念落实在结构选型、连接形式、吊装接口、结构布局等设计细节上；为方便海上风力发电机零部件的维护维修，需要开发低成本的专用维护吊装设备和拆卸工装，最大程度地实现风力发电机部件的在线维护，降低海上风电场的运行成本。