1、項(xiàng)目背景
　　
　　至2010年上海東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行以來，我國(guó)目前已建成的海上風(fēng)電機(jī)組容量超過1GW。然而，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到“十二五”規(guī)劃中5GW的目標(biāo)。其中，海上風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行可靠性低、維護(hù)成本高是限制海上風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)的主要原因之一。海洋惡劣的環(huán)境不僅給海上風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行帶來巨大挑戰(zhàn)，也給風(fēng)機(jī)的快速經(jīng)濟(jì)維護(hù)造成巨大困難。第一，海上鹽霧濃度高、濕度大，非常不利于機(jī)械與電氣設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行;第二，海上風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多變、受非定常載荷影響顯著;第三，海上風(fēng)機(jī)可及性差，海上作業(yè)耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、造成的停機(jī)損失大，且維護(hù)成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陸上;最后，海上風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)至今不足10年時(shí)間、運(yùn)行數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)少。海上風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)維已經(jīng)成為海上風(fēng)電發(fā)展面臨的一個(gè)極具現(xiàn)實(shí)意義又十分迫切的問題。
　　
　　2、論文所解決的問題及意義
　　
　　本文結(jié)合現(xiàn)有的海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行資料與上海東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，圍繞海上風(fēng)電運(yùn)維最關(guān)注的RAM (Reliability，Availability and Maintenance)問題概述了當(dāng)前海上風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)維情況，總結(jié)了影響海上風(fēng)機(jī)運(yùn)維成本的相關(guān)因素，并在此基礎(chǔ)上對(duì)當(dāng)前海上風(fēng)電機(jī)組運(yùn)維存在的問題與發(fā)展方向進(jìn)行了綜述與展望，為進(jìn)一步的研究工作奠定基礎(chǔ)。
　　
　　3、論文重點(diǎn)內(nèi)容
　　
　　綜合國(guó)內(nèi)外許多企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)在海上風(fēng)電機(jī)組運(yùn)維數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，海上風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行與維護(hù)現(xiàn)狀如下：
　　
　　1)可用率方面。風(fēng)電機(jī)組的可用率評(píng)估體系中有多種可用率計(jì)算方法。其中，海上風(fēng)電機(jī)組的使用可用率水平在不同的時(shí)間段內(nèi)有較大的波動(dòng)，并且通常低于技術(shù)可用率水平，而技術(shù)可用率數(shù)據(jù)則相對(duì)穩(wěn)定;目前海上風(fēng)電機(jī)組技術(shù)可用率水平可以達(dá)到90%及以上，部分可以達(dá)到95%以上。
　　
　　2)可靠性方面。海上風(fēng)電機(jī)組中近50%的停運(yùn)時(shí)間是由齒輪箱的原因造成的;控制系統(tǒng)則是導(dǎo)致海上風(fēng)電機(jī)組高停機(jī)頻率的主要部件之一。海上風(fēng)電機(jī)組較為理想的年均故障率為0.5次/(風(fēng)機(jī)?年)，而目前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)水平。
　　
　　3)運(yùn)維成本方面：海上風(fēng)電項(xiàng)目的年運(yùn)維費(fèi)用約為46000美元/(MW?年)，約為陸上年運(yùn)維費(fèi)用的2.7倍。海上風(fēng)電度電成本約為陸上的1.3~1.7倍。
　　
　　4)影響運(yùn)維成本的主要因素：風(fēng)機(jī)及其各部件的可靠性、海上天氣條件、運(yùn)維人員配置與輪班制度、交通工具、備件管理等。
　　
　　4、結(jié)論
　　
　　自2010年以來，海上風(fēng)電運(yùn)維研究受到學(xué)術(shù)圈的廣泛關(guān)注，但是目前海上風(fēng)電運(yùn)維研究仍處于起步階段，尚有許多問題亟需解決：
　　
　　1) 海上風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康診斷。海上風(fēng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，在狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立的健康診斷、異常監(jiān)測(cè)以及壽命預(yù)測(cè)是后續(xù)進(jìn)行合理運(yùn)維的基礎(chǔ)。但是與風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康診斷相關(guān)的技術(shù)卻還很不成熟。
　　
　　2) 海上風(fēng)機(jī)運(yùn)維策略優(yōu)化研究。海上風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行積累經(jīng)驗(yàn)少、運(yùn)維方式不規(guī)范、且費(fèi)用高。為了降低運(yùn)維費(fèi)用、提高發(fā)電效率，如何科學(xué)合理安排海上風(fēng)電機(jī)組的維護(hù)策略，盡量減少出海次數(shù)、提高每次出海的工作效率是海上風(fēng)電機(jī)組運(yùn)維需要解決的關(guān)鍵問題。
　　
　　3) 海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維后勤管理優(yōu)化研究。海上風(fēng)電場(chǎng)可及性差，風(fēng)電場(chǎng)全年可進(jìn)入的時(shí)間有限，導(dǎo)致海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維中的人員、備件、以及交通工具等維護(hù)資源管理提出了相應(yīng)的要求。但是，一方面，目前大多數(shù)研究主要集中于單項(xiàng)運(yùn)維資源優(yōu)化，缺乏結(jié)論性意見;另一方面，還未有結(jié)合風(fēng)電機(jī)組的可靠性數(shù)據(jù)與運(yùn)維策略的綜合性研究成果。
　　
　　4) 海上風(fēng)機(jī)容錯(cuò)運(yùn)行研究。在當(dāng)前海上風(fēng)機(jī)故障幾乎無可避免的條件下，開發(fā)海上風(fēng)電機(jī)組的容錯(cuò)運(yùn)行能力具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但海上風(fēng)電機(jī)組故障容錯(cuò)控制的實(shí)際可行性、運(yùn)行效果及可持續(xù)時(shí)間等都有待進(jìn)一步研究。
　　
　　5) 海上風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)組多部件系統(tǒng)研究。目前關(guān)于風(fēng)電機(jī)組運(yùn)維的研究大部分仍是基于單機(jī)單部件系統(tǒng)或單機(jī)多部件系統(tǒng)進(jìn)行的，一方面，缺乏對(duì)風(fēng)電機(jī)組多部件之間故障相關(guān)性、結(jié)構(gòu)相關(guān)性及功能相關(guān)性的進(jìn)一步分析;另一方面，海上風(fēng)電場(chǎng)可進(jìn)入性差的特點(diǎn)與維修資源不足兩者疊加對(duì)機(jī)組可靠性及運(yùn)維策略的影響也缺乏研究。