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全球首个国家级风电机组延寿标准发布!
2018-04-17 来源:UL
 摘要:由UL组织发起建立了全球范围内风电机组关联利益方参加关于风电机组延寿标准编制的工作组,其中包括金风、西门子、歌美飒、远景等在内的风电机组制造商以及中国质量认证中心、丹麦技术大学、日本东京大学等机构共40余家单位参加。ANSI /UL 4143标准今年2月已经得到美国国家标准化委员会ANSI批准,成为全球首个国家级风电机组延寿标准。
 
关键词:延寿 标准 服务
 
 
 
 
 
01 风电机组延寿的目的和意义
 
风电机组设计寿命按照GB/T18451.1/IEC61400-1标准要求至少20年。目前有些机组已经或接近设计寿命,需要确定其整机或主要部件寿命损耗及剩余可用寿命(RUL)。从过去几年风电装机容量高速增长来看,意味着可能在不久的将来,更多的风电机组最终将接近或达到其设计寿命的终结。
 
机组的拥有者在风电机组运行后期时,由于设备较高的故障率,是否需要(提前)报废拆除,还是评估、改造及升级、延长寿命后继续运行将面临艰难抉择。因此需要进行机组延长寿命成本和效益的评估,并与新建更大单机容量机组的成本效益进行比较,特别是山区和海岛等复杂地形,大型机组建设困难成本高的区域。
 
 
图1:风电机组寿命周期
 
1.1 风电场资产回报效益的提升
 
一般一个风电场主要在4个方面影响风电场资产回报率即内部收益率,即设备可用率、风电场发电效率、运维成本、机组寿命及延长。
 
1.1.1 设备可用率
 
风电场主设备即风电机组的可用率是影响风电场内部收益率最主要的因素之一。通常要求机组单台可用率达到95%以上才能达到风电场正常效益的需求。要达到这一目标需要分析机组大部件及小部件的故障率、风电场运行维护策略及水平、备品备件的供应等因素。如果采用更高可靠性的机组和设备(高可靠性部件配置)或可靠性提升的技术改造,高水平的运行维护队伍及充分及时的备件供应,风电机组可用率可以提升3%或以上。
 
1.1.2 风电场发电效率
 
风电场的发电效率包括设备的风能转换效率、电能转换及传输效率、风电场的综合厂用电率、发电量和上网电量等。有可能机组控制策略、风电机组机群控制策略、监控系统(SCADA)的优化控制、AGC/AVC系统控制都会影响风电场发电效率。风电机组故障如风向标故障、偏航错误等影响风能最佳转换效率、叶片表面污染物附着引起空气动力学性能下降导致风能转换效率下降等。一些技术升级改进措施可以提升风电设备风能转换效率,如叶片延长、涡流发生器等。上述因素有可能影响风电场的发电效率提升2%或以上。
 
1.1.3 运维成本
 
风电场运维成本与运维商业模式、运维策略、管理和技术的持续改进有关。目前一般风电场运维分为业主自主(包括业主设立的区域检修公司)、主机厂设备质保期运维、第三方运维或检修等商业模式。运维策略包括定期及应急、预防性等策略。运维成本受到机组本身质量和维修成本及备件价格影响、运维人员数量和成本、运维质量、运维队伍管理和技术改进水平有关。上述不同的运维方式可能影响成本降低达到10%或以上。
 
1.1.4 机组寿命延长
 
风电机组结构被设计成按设计标淮和规范,在通常风资源和运行工况下20年的疲劳寿命。一般实际风况如空气密度、湍流强度与标准设计工况有所不同,可能设计是比较保守的。因此预计的风电机组经20年运行之后,有可能结构不会全部消耗殆尽,而是可能更长寿命,需要判断其剩余寿命和价值。
 
每种机组机型和技术在不同边界条件下,有不同敏感度,因此确定每个部件的寿命如剩余有用寿命(RUL)和延长寿命,应采用不同的方法进行评估。
 
是否采取风电机组延长寿命策略,需要从技术、项目经济性及金融风险等多方面进行认真分析,确保风电业主投资回报的效益最大化。
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