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海上风电场运行与维护成本探讨

2012-07-20 17:39
姚看江湖
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  目前,很多风电产业观察员都认为:将海上风能打造成一项富有竞争力的能源,可能还需时日。风力发电机购买与安装成本正面临通货膨胀压力,伴随电网连接问题和风电场运行与维护(O&M)成本的不确定性,为海上风电场的发展前景注入了隐忧。

  现有的海上风力机组O&M主要包括定期维护(检察、清洁等)、故障维修(某种程度的故障检修,如手动重启或更换主要部件)和备件管理三部分。在海上风电场开发早期的项目成本计划中,应该将电场的O&M成本纳入其中的重要组成。

  关于风电机组的维护,在一个规模适中的岸上风电场通常拥有自己的运行与维护中心,对风电机组实施维护非常便利。据GARRAD HASSAN风能咨询公司统计,通常机组的长期可利用率可达97%左右。每年每台机组的平均运行和维护成本约为3万欧元。但对于海上风电场,尤其到达深水地区的机组进行维护工作就非常不易,运行风险也非常大。海上风电场的可进入性差,特别是吊装船不够用,还缺乏训练有素的专业人员,缺乏现成的 O&M基础设施。相应的,机组的可利用率也低,电场的O&M成本高于预期,相当于岸上风电场修缮费用的两倍多。

  另一个难以控制成本的方面就是机组的可靠性。现有的海上风电机组已经发生过多次故障,齿轮箱被公认为风电机组故障的主要源头,其次是发电机。这些机组大部分是基于岸上机组的设计制造,仅根据海上的气候环境稍做修改,因此未必是最适用于海洋环境的风力发电机组型式。Garrad Hassan风能咨询公司的专家Colin Morgan则称,这部分不是运行、维护预算成本中最主要的一部分,而是风电机组中各类零部件产生的小问题导致经常需要维修人员去现场进行维护保养所累计的维护成本。机组的初始保质期过后,像齿轮箱这样的大型零部件不会经常出故障,但那些小型的机械或电气元件则不断的有小毛小病产生。因为电流开路或者开关跳闸等导致电场停工的小问题,都需要配备船只、船员、技术人员,对陆上的维护人员而言都是麻烦事。

  包括O&M成本及其重要的影响对每度电价,需要尤其关注可达性、机组的可靠性、零部件所涉及的供应链情况。

  (一)可及性

  海上风电场的可及性,即进入海上风电场的方式,目前而言较为棘手,没人可以确定适用于该产业的标准化解决方案,保证在经济上可以接受的天气状况下,将技术人员运抵现场,登上塔架,安全到达机舱,并且处在一个合适的工作环境中。英国风能协会的Gordon Edge表示,他们已经成功地应对了海上风电场的建造与安装,接下来的挑战则是确保电场能够在原地安全、高效地运行。

  所提出的进入方案有很多,从小艇、梯子到临时桥梁、相匹配的船只或尖端的可控平台系统。Garrad Hassan近来热衷于小艇、梯子的方案,但是对船只、梯子以及他们之间的附加装置是有特定要求。

  Colin Morgen认为:“小型工作船和梯子应用于浪高1.3米之内的环境中切实可行,但在天气良好时期则限制了技术人员进入。部分系统承诺能够在2.5米这样一个重要的海浪高度中工作就已经是一个巨大的进步,进入现场的时间将缩短为原来的80%,但是那样的成本过高,因此我们认为中等的解决方案经济性更佳。”

  据称,一个来自Fabricom Oil and Gas和AMEC PLC公司的工程设备(Operation Access System,简称OAS),可避免船只航行于波涛汹涌的海中,以及定期往返的直升机所面临的危险性。OAS是一个坚固的自旋转,可伸缩的桥/平台,可通过液压传动从维修船舶延伸至风电机组桩基位置。采用了一项先进的拖动补偿特点确保了桥/平台不断调整其角度和延伸情况,便于船舶移动;具备一个高精度 DGPS定位参考与激光、绷紧金属线辅助的动态定位系统,确保了平台在使用过程中稳固地处于正确的位置上。这些安全特性确保了平台连接与通道的安全畅通。 OAS适合于2.5米(最高海浪为4.6米)这个重要的海浪高度中运行。

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