摘要：随着国家清洁能源战略的稳步推进和大型风电设备的技术突破，海上风电迎来了跨越发展的新机遇。近年来，海上风电已在江苏、福建、广东等省份实现多点开花。随着开发规模的不断扩大，海上风电即将面临着后运维时代的一系列问题。海上环境复杂，风险难以管控，运维成本节节攀升。探索一个符合国情的运维模式已经成为新能源研究者的热门话题之一。本文将围绕智慧运维、专业化建设、风险管控，成本控制等方面展开，对海上风电运维模式展开探究，并以远程监控、大数据故障诊断、船舶管理、大部件更换、应急救援等具体问题加以阐述，在此基础上整理与归纳影响海上风电运维的主要因素 ，并展望下一阶段海上风电运维研究热点与发展方向。
关键词：运维模式；智慧运维；专业化建设；风险管控；成本控制
1 海上风电运维现状及难点
1.1海上风电运维现状
目前我国海上风电正处于规模化开发阶段，相较欧美发达国家，我国海上风电运维还处于比较落后的状态。国内大面积铺开建设海上风电项目，有些大型机组为尽快实现商业化运营，没有得到足够的试验和论证，便使用在环境复杂的海上，机组故障率相对较高。其次，我国海上风电开发主战场的东南沿海，运维作业受环境因素影响明显，既有台风、雷雨、大雾等恶劣工况，又有大幅浅滩、潮间带，导致运维船只通达度不够，无形中增加了维护作业时间和安全风险。同时还缺乏专业级大型海上运维装备。
同时我们不妨把目光放长远些，在3-5年的质保期内，风机制造商会如约完成风机检修和维护工作。而一但出了质保期，随着时间推移，机组会逐渐加速老化，需要进行深度维护。这对于海上风电运营商来说，在质保期内，如何建立一个有效应对海上运维新机制、培养一批适应海上运维工作的专业化队伍，提高海上运维响应速度、降低运维成本、防控海上作业风险、做好海上应急救援，尽快开展自主运维模式的探索，具有极为紧迫的现实意义。
1.2海上风电运维难点
海上复杂的工况给运维工作带来巨大挑战，同时也增加了运维的成本。第一、海上盐雾腐蚀严重，空气湿度大，雷雨天气多发，机组的电气和机械设备容易出现故障；第二、海上作业受到海浪潮汐或者恶劣天气的影响，增加了检修等待时间， 延长了故障停机时间，最终造成发电量损失；第三、海上运维经验和专业化设备的缺乏，尤其大部件更换，成本远远高于陆上风电；第四、缺乏运维管理经验，海上应急救机制不够健全。
2海上风电智慧运维
2.1海上风电运维+“大数据”前景可期
相较于陆上风电，海上风电存在着设备管理、应急处置、作业条件等诸多不可控因素，并逐渐显露出新的变化和特点。同时运维人员对海上机型缺乏相关经验，对于机组故障很难也不可能完全判断出机组问题的全部原因，不能够及时有效的进行分析处理，并且处理完成后，又很难做到较好的归纳与总结。所以如果不能做到有效降低设备故障，将会推高海上风电的运维成本。
在欧洲，不同的风电场运营商创建一个共享数据库，大部分风电机组向数据库系统提供基础数据，系统通过大数据分析，对机组故障诊断、预防性检修、作业条件、船舶航行等提供共享数据。
在国内，明阳智慧能源运用大数据中心的建设，通过数据采集，对不同场景下的风电机组进行状态监控，并利用大数据平台建立风电机组健康档案，并通过数据分析，及时发现潜在的问题，保障机组的可利用率和发电量。
远景能源在推动智能风机系统的建设中，利用物联网和大数据的组合方案。在风电机组内部安装一定数量的各类传感器，再利用物联网技术将传感器传输的信息通过大数据分析，及时调整机组的控制策略，保证机组的平稳可靠运行。并且海上风电机组面临着盐雾腐蚀、海量冲击基础平台，雷电大雾等复杂海上环境，通过相关传感器实时监测风机重要设备就显得尤为重要了。
并且随着采集、监测、分析技术不断完善，智慧运维将朝着预防性、预测性的方向发展，最终实现海上风电运维的精细化管理。
2.2 “互联网+”在海上风电运维管理中的创新应用
班组作为电力企业的基层组织，是开展运维工作的基础保障。然而各项目分布广、情况差异大、管理多样化的特征，决定了电力企业只有建立一套完整合理、高效统一的管理机制，才能扎实推进班组建设工作。
近年来，随着互联网技术的日益成熟和有效推广，通过网络技术来助力班组能力建设，提高标准化水平，防范安全风险，具有十分重要的实践意义。
2.2.1运维管理中的“互联网+”
运维管理中的“互联网+”可以分模块进行，主要为安全培训、技能学习、设备巡检、三讲一落实等。摒弃了纸质材料的繁琐、难查找，避免了过多工作会议的低效率。同时通过文字、图表能更直观的呈现统计、分析与工作要求，能够有效地减少管理中的薄弱环节。而对于管理上的缺陷，则处于共同监督之下，更易被发现，并呈现于管理者的面前，被及时加以修正。
在传统纸质的工作票工作执行中，通常是附加危险源辨识，但存在实际工作中危险点辨识不到位，或者实际情况变化导致的安全措施失效的情况出现。如何行之有效的实现工作全过程的安全防控，即“三讲一落实”（讲任务、讲风险、讲措施、抓落实）下面以某电力企业安全生产管理系统为例，通过“互联网+”的方式对整个工作流程进行细化，形成电子化流程，工作负责人确定每个人的工作任务后，根据不同工作面的具体情况，制定适应现场工作要求的风险防控措施和安全提醒，工作人员也可以根据现场情况对风险防控措施进行及时补充。系统则会根据工作进度实时更新工作票进度条，能够更加生动直观的呈现给每一位工作班成员，而后台运行人员可以通过生产管理系统和视频监控系统了解不同工作面的工作进度和人员状态。一方面可以及时发现突发状况和环境变化，另一方面可以加强重要环节的安全监督，对于实际情况变化导致安全措施失效的情况，及时的对安全技术措施进行针对性的补充，避免事故的发生，从而实现整个工作流程的闭环管理。
同时“互联网+”的应用，还实现了设备巡检、工器具借用、备品备件出入库、安全事故预想等多个环节的电子化流程，今后以互联网为载体的现场管理将得到越来越广泛应用。
2.2.2 “互联网+”的优势和发展方向
“互联网+”的应用，解决了流程繁琐、运转效率低下的弊端，提高了运维响应速度。同时利用生产管理系统逐步扩大对班组安全管理、培训学习，资源共享等各类工作的支持，不断优化工作流程，从而逐步解决风电项目班组分布广、情况差异大、管理呈现多样化的问题。
运维管理中的“互联网+”未来应该朝着更加全面易用、贴近工作实际的方向发展。
3海上风电运维专业化建设
在经历了海上风电建设的初步试水之后，各大电力集团“持续看好”海上风电，大规模海上风电建设使得“超英赶美”也是指日可待。随着海上风电项目逐步进入运营期，专业运维人员和设备缺乏的问题也日益凸显，更缺少海上运维整体解决方案，这将成为海上风电后运维阶段的一大痛点。
3.1 海上风电运维专业人才队伍建设
海上风电运维目前还处于初期阶段，在未来的几年里，可以预见对专业运维人员的需求将会大幅度增加。同时海上作业条件恶劣，对工作人员身体素质要求高，使许多具丰富工作经验的人员将海上运维视为畏途，从而加剧了人才的缺失。
因此对于海上风电运营商来说，需要招揽到合适的人才，并为其提供一个快速成长平台，去更快、更全面的掌握海上运维的相关知识和技能，为现场解决更多的实际问题。
但受限于培训体系的落后，海上风电运维培训往往缺乏完整性、渐进性和持续性。不同于陆上风电，很多西东不能完全照搬陆上运维的模式和经验，需要加快建立海上运维人才培养的新机制。
3.1.1 海上风电运维人才培养新机制
海上风电运维人才培养，首先应该组建一支强大的技术专家团队，开发一个满足业主需求的培训课程，形成一套丰富的人员培养、人员发展、人员定位的体系。通过现场教学、导师带徒、技能比武等形式丰富培训的形式；搭建风机电控、机械、液压、润滑、通讯等系统实操平台；开展海上应急逃生、升压站火灾救援等课题演练。逐步构建一个科学的人才培养新机制。
3.2 海上风电运维专业化设备建设
目前海上风电运维的交通工具多为渔船、交通艇和普通运维船，很少有配备专业运维船，随着开发距离的延伸，要面对更为复杂的海上环境，专业技术装备的投入不足，已经无法适应当前海上运维的发展需求，因此快速提升装备的技术水平已经迫在眉睫。
专业的海上运维船应该具备应对海上环境的更高的适航性和更快地速度，同时提高船体的抗风浪等级，降低噪音和震动，并通过船艏凸点顶靠等方式来实现运维人员安全登塔。同时船体应该设计专门存放备品备件、安全工器具、应急物资、紧急救援设备的设备间，可以方便快速的进行搬运，除此之外，运维船还应该配备运维人员短暂休息用餐的场所。
根据欧洲海上风电先行者的应用发展，目前的海上运维船主要有五类：
表3-1 运维船分类表
因此海上运维船的选择还要充分考虑风场规模、离岸距离、海岸类型、气候条件、运维经费等因素影响，选择适应现场要求的运维船。总的来说，大型风电场应该选用不同运维船组合的形式， 如选用高速专业双体运维船+运维母船+自升式运维船的组合或者其他合理的组合。
出海作业在不同的场景下应该选用不同的运维船，天气状况良好，近海运维可以选择普通运维船；天气状况复杂，离岸相对较远，应该选择专业运维船；离岸较远或者大部件更换，应该选择运维母船和自升式运维船。
从当前的现实情况来看，国内风电运营商在海上运维船和应急救援方面的投入相对不足，普通运维船等技术设备已经无法满足日益增长的运维需求。因此增加运营期的运维设备投入，建造满足风场需求的运维船，是海上运维发展的必由之路。
4 海上风电运维风险管控
近几年，得益于国家清洁能源战略的支持和大型海上风电设备国产化，海上风电场的建设及其配套产业已经日益成熟。随着沿海省份纷纷加大了建设的力度，预计海上风电在“十四五”期间将会从阶段性向规模化崛起。
随着远海风场的规模性开发，海上环境更趋复杂多变，运维风险大幅增加，运维人员更容易发生安全事故。与此同时，海上风电较多江苏、福建、广东沿海地区，盐雾腐蚀严重、夏季台风多发，运维工作易受到潮汐和大雾雷雨等恶劣天气影响，大面积的浅滩则影响了运维船的通达度和故障处理的响应速度。并且不够完善的海上运维管理制度，存在运维垃圾随意抛洒和油品泄露对海洋的污染的可能。所以如何推进海上运维的绿色安全发展，是风电运维当前面临的新课题。
4.1 海上风电运维风险因素分析
海上作业工作面广，环境复杂，风险管控难度大。海上运维涉及船舶，海洋，电力，机械，通讯等不同的专业，对人员有较高的专业素质和工作经验的要求，并且国家还缺少海上运维相关的法律法规和安全标准。如果现场工作没有一个完善的安全管理制度，再缺乏有效的安全监督和应对突发状况的应急救援能力，这些都给现场的安全管理工作带来巨大的难度。
海上运维很少有配备专业运维船。随着开发距离的延伸，面对更为复杂的海上环境，普通运维船难以抵御海上运维突发状况带来的风险。例如用普通船只开展轴承等大部件更换工作，在遇到复杂天气时，风险将无法有效管控。
海上运维缺乏应急救援装备和安全事故救援演练。一旦有海上运维船或者升压站火灾，缺乏经验和专业设备的运维人员，很难有效开展紧急救援。等外部救援人员赶到现场，已经错失了救援的最佳时间，造成不可挽回的损失。这都暴露出了现阶段行业内应急救援重视不足的的现状。
4.2 海上风电运维风险管控策略
欧洲海上风电已经有了三十多年的发展历程，所以我们可以引进并吸取他们的成功经验，与此同时，也要根据我国的具体国情，探索出一套适合国内海上风电运维风险管控模式。海上风电由陆上风电发展而来，在运维管理、风险管控方面，有着许多相同之处，但也有其差异性。
下面主要介绍海上风电运维安全管控的具体措施：
1、做好海上风电运维安全制度设计。
把海上运维安全管理制度建设作为制度建设的开局工作来抓，全面落实企业安全生产主体责任。建立健全安全规章制度、安全培训制度、违规处理制度、监督检查制度、船舶使用制度、应急救援制度以及危险防控管理制度。严格执行两票三制，规范消防器材、应急救援、海上通讯设备的检查和保养，并把安全日和安全五分钟等活动切实有效的开展起来。避免流于形式，实现安全管控的全过程、全要素、全天候。
2、强化安全培训和应急演练。
结合风电场工作实际，编制《海上运维危险点辨识》 、《海上运维标注化流程》 、《海上突发情况应急处置办法》、《船舶航行安全教育管理手册》等相关制度，开展一系列具有针对性的安全培训，出海作业人员必须取得高空作业，高压电工、海上救援等相关证件，并定期开展突发状况应急演练、逃生自救和海上生存训练。
3、建立集控预警中心，提升应对突发事件能力
建立海上集控中心，开展实时监测和监控，及时获知风电场海域的环境状况、运维船和人员状态。并通过数据分析向作业现场及时推送预警信息，指导运维船正确开展工作。还要与当地海上救援机构展开合作，开展联合救援演习，提高应急实战能力。
与此同时，从国家层面应该进一步规范海上风电的相关法律法规，规范市场秩序，从源头上控制安全风险。
5海上风电运维成本控制
海上风资源较陆上丰富，同高度的风速相较陆上要大20%左右，再加上大型机组的应用，海上风电的利用效率是要远远优于陆上风电的。而海上复杂的环境和由此引发的安全风险是推高海上运维成本主要因素。
下面主要介绍海上风电运维成本控制的具体措施：
1、建立陆上集控中心，通过数据库有效采集升压站设备、机组和天气、海浪、水文等诸多数据，并通过系统分析，给运维工作提供远程故障诊断、预防性检修等技术支持，提高现场运维效率。
2、复杂海上环境增加了运维难度和时间成本，通过装备专业级的运维船（尤其针对大部件更换），来最大限度的减少环境因素的影响。
3、有效降低安全风险，降低事故发生率。做好安全教育、安全评估，安全风险管控等措施落实，来减少安全风险带来的成本。
6海上风电运维研究热点与发展方向
近几年，得益于国家清洁能源战略的支持和大型海上风电设备国产化，海上风电已在东南沿海实现了多点开花。随着开发规模的不断扩大，海上风电运维也越来越受到海上风电研究者的关注，现阶段还有很多急需研究解决的问题。
6.1 海上风电运维研究热点
1、海上风电运维大数据平台的建设。通过数据采集，对不同场景下的风电机组进行状态监控，利用大数据平台建立机组健康档案，利用物联网技术将传感器传输的各类信息进行分析，发现潜在问题，及时调整机组的控制策略，保障机组的可利用率和发电量。并在大数据帮助下，向着智慧运维方向发展。
2、海上风电运维模式研究。引进并吸取欧洲海上风电成功经验，并根据我国国情，探索出一套适合国内海上风电运维模式。更加有效管控风险，降低运维成本，提高发电效率。
3、海上风电运维后勤保障体系探究。恶劣的海上环境和复杂的运维工作，涉及船舶，海洋，电力，机械，通讯等不同的专业方向，还要面对很多不确定环境因素的干扰。因此做好人员物资的科学调配和后勤补给工作，对于企业提质增效有着重要的意义。
4、海上风电大部件更换等课题研究。目前海上运维大部件更换还缺乏专业团队、专门技术装备和相应的管理制度。这种制度缺失和装备不足的叠加对风海上运维的影响，也将会成为研究热点。
6.2 海上风电运维发展方向
未来海上风电将朝着智慧运维方向发展。
1、利用物联网和大数据平台，实现对设备实时监控预测、故障推演等。监控系统则朝着预防性、预测性的方向发展。
2、运维团队和运维设备专业化程度更高。运维团队经过人才差异化梯度培养，逐步满足不同岗位、不同专业的运维需求。而连片开发带来的规模效应，让直升机检修等成为可能，解决了海上运维交通达度和故障响应时间的问题，实现海上风电高效运维。
3、随着海上风电的规模化开发，不同厂家、运营商之间会逐步开展联合检修，优质资源整合，会促进整个行业的跨越发展。
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作者简介：闫洪瑜（1991--），男，三峡新能源海上风电运维江苏有限公司，海上风电运维
论文作者:闫洪瑜,刘洋洋
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：海上论文; 风电论文; 机组论文; 风险论文; 工作论文; 互联网论文; 作业论文; 《电力设备》2019年第6期论文;