由于環境條件的限制,風力發電場往往地處偏遠,且機組與地面的垂直距離*,因此風電機組的維修成本極為昂貴。隨著風力發電的需求不斷提高,面臨的主要課題之一就是在降低運營與維護(O&M) 成本的同時,提高風電機組在不同狀態下工作和并闊的穩定性。目前風力發電的運維成本居高不下,因此對風力發電的接受度亦有限。通過在線狀態監測系統,可以預診斷故障情況、判斷維修需求,協助風場排定合適的維護作業,從而降低運營成本。
風力發電一般均為反應(Reactive)或損壞(Run-to-failure) 維護。隨著風機大型化和近海、海上風電的快速發展,風機運維成本居高不下,其主要原因在于:1 )無法隨時巡視維護-不同于其他發電設備,風電機組難以排定維修人員隨時檢查維修。2) 高維護成本,由于必須前往偏遠地區,發電機組又架離地面*的距離,因此維護成本也較高。3) 故障機率高-齒輪箱與相關部件在設計時已刻意減輕其重量,因此較容易受到應力影響而故障。此外,負載與作業條件均不斷變化,因此風電機組必須承受更高的機械應力。高應力的條件之下,就更需要維護作業。
美國電力研究院(electric powerresearch institute , EPRI)已針對電力產業提供完整的案例研討,而反應維護(持續運作機器直到故障為止)為zui低效能且zui高成本的發電設備維護方式。預防維護(Preventive maintenance) 是根據制造商建議的維護周期所進行,和反應維護相比,約可省下24% 的成本。
預測維護(Predictivemaintenance) 則是基于狀態監測而預測所需的維護作業,和反應維護相比,約可省下47% 的成本。
狀態監測系統的功能,就是連續監測風機關鍵部件并進行預診斷,以便操作人員相應地排定維護從而避免重大損失。2011 年11 月份起,由國家*發布的《風力發電機組振動狀態監測導則》將正式實施。標準本身雖然是推薦性的,但是推薦性標準和強制性標準都是政府發布的,我國行業一般把國家標準作為zui低標準, 事實上推薦性標準幾乎也是強制執行的?!?/span>導則》指出,海上風電機組應選擇采用固定安裝系統,陸上2MW以上(含2MW)風電機組選擇采用固定安裝系統。陸上2MW以下風電機組可選擇半固定安裝系統或便攜式系統。雖然我國現有風機主流機型為1.5 MW ,但是隨著風機大型化的趨勢,風機制造商目前正在研發和推廣的大部分是2MW以上的機型,這就意味著越來越多的風機制造商會把振動監測系統納入其研發/集成體系。
目前,風電總投資的65%以上都消耗在運行維護上,其中齒輪箱維護約占一半。按照深圳亞泰的實驗結果,安裝“多維度物聯網式風機在線故障預警系統”后,風電場將能夠至少降低齒輪箱80%的故障率和維護費用,約能節約總投資的17%。
深圳亞泰研發部供稿
2012/6/15