近年海上風電發(fā)展態(tài)勢迅猛，海上風電具有單機容量大、占地面積小、接近負荷中心等優(yōu)點，同時，也伴隨著技術要求復雜、建設和運維難度大、運維成本高等挑戰(zhàn)。隨著海上風電大規(guī)模裝機投運，一些技術風險也浮出水面，通過設備驗收環(huán)節(jié)，提前暴露潛在的風險，并及時進行整改或預防，對海上風電場健康平穩(wěn)運行至關重要。在第七屆全球海上風電大會上，來自鑒衡認證中心的解決方案工程師楊乾坤，做了“海上風電場設備驗收”的報告，以下為報告實錄：
我今天分享的主題是海上風電場設備驗收，一共分為三個部分，分別是海上風電設備驗收的背景及存在問題、設備驗收內(nèi)容、以及針對行業(yè)開展設備驗收的一些思考建議。
1、背景與問題
根據(jù)中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會（CWEA）的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從2017年至2021年，我國海上風電裝機容量呈指數(shù)級擴張，僅2021年一年的新增裝機量就比此前累計裝機量還要多，至2021年底，我國海上風電累計裝機量已經(jīng)達到25.35GW，領先全球；同時，海上風電設備招標的價格也快速降低。這客觀上給海上風電設備安全穩(wěn)定運行帶來了一定的風險。基于對海上風電場建設投資成本的考量，企業(yè)開發(fā)設計海上風電場時，提高設計精細度，裕度下降，調(diào)整配置；或者犧牲一定發(fā)電量；施工建設階段盡可能縮短工期等等，降低了海上風電場的可靠性，長期來看也影響海上風電場收益。
海上風電與陸上風電相比更為復雜，風險更高：在技術難度、施工難度、標準體系、監(jiān)管難度、環(huán)境復雜程度、人才儲備等方面都還存在諸多風險點。舉例來說，海上環(huán)境條件復雜：有臺風、浪涌、潮汐、極寒、鹽霧與海水腐蝕、霧團、雷電、水生物等等，在渤海地區(qū)的海上風電場還會面臨極寒天氣，需要考慮海面結(jié)冰對支撐結(jié)構(gòu)的影響，葉片結(jié)冰對機組安全和發(fā)電性能的影響。
從風電場選址設計到在役運營的各個環(huán)節(jié)均有相應的風險控制手段，今天要討論的海上風電設備驗收。建設階段的單位工程驗收、啟動驗收、工程移交生產(chǎn)驗收及竣工驗收，在進入運營期后，也要面臨升壓站、支撐結(jié)構(gòu)、海纜出質(zhì)保驗收及海上風電機組出質(zhì)保驗收，驗收環(huán)節(jié)多，且每個驗收環(huán)節(jié)都有較多相關方的參與，這些驗收環(huán)節(jié)如果存在疏漏，將會對海上風電場的安全、穩(wěn)定運行帶來風險。由于驗收不到位埋下許多隱患，后期引起故障頻發(fā)、關鍵部件失效、維護費用成倍增加等，最近海上發(fā)生多起案例，并網(wǎng)數(shù)月至1年左右的海上風電機組出現(xiàn)了大部件損壞，花費大量時間開展分析、維修工作，給業(yè)主帶來了巨大的損失。
2、海上風電場設備驗收內(nèi)容
以往企業(yè)更多的從流程控制的角度，能夠?qū)こ填I域具有普遍性的風險有很好的控制，對于設備的專項風險控制較為薄弱，鑒衡根據(jù)多年的海上風電技術研究和檢測工作，在現(xiàn)有驗收流程的基礎上，提出了基于標準和風險分析的海上風電設備驗收的總體思路，對于風電標準與海上風電風險的深度研究至關重要。通過有效合理的設備驗收，將驗收環(huán)節(jié)把控到位，提前規(guī)避風險，為運維期制定合理的維護計劃，能夠在充分考慮風險管控和最優(yōu)成本的前提下，為海上風電場健康平穩(wěn)運行保駕護航。在這里主要介紹5個方面——海上風電機組風險與驗收、機組支撐結(jié)構(gòu)風險與驗收、海上升壓站風險與驗收、海底電纜風險與驗收、驗收模式及體系。
海上風電機組風險與驗收
海上風電機組風險主要有場址適應性問題、機組健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集問題、發(fā)電量不達標問題、數(shù)據(jù)采集問題、技術路線、機組、關鍵系統(tǒng)部件的技術成熟度、防腐蝕/防雷擊/抗臺風/葉片防凍等技術措施、以及人員的安全防護設計等，基于上述問題，針對以下4個方面提出驗收的要點：
● 設計與現(xiàn)場一致性評估
審查機組/部件型式認證證書、場址適應性文件、合同文件、技術協(xié)議等完整性與風險項審查，關注合規(guī)性、完整性、識別風險項；一致性審查關注葉片（含防雷/防結(jié)冰設計）、塔架、齒輪箱、發(fā)電機、主控、變槳、變流器等。
● 抗臺策略與驗證
主機廠家都能認識到根據(jù)自家機型特點設計相應的抗臺方式，例如主動對風、被動偏航、主動收槳、變槳制動等，策略上基本不會有太大問題；但抗臺策略實現(xiàn)的效果如何，需要在現(xiàn)場進行實測驗證，包括安全鏈、啟停機、UPS電源功能等。
● 功率曲線驗證
由于風資源條件的變化，通過實發(fā)電量難以直接反映機組發(fā)電性能。而通過SCADA數(shù)據(jù)分析功率曲線存在SCADA風能否代表風輪前風速的問題，通過無關風發(fā)電量擔保的方式則可能為機組中后期安全穩(wěn)定運行埋下隱患，因此通常通過功率曲線驗證機組發(fā)電性能。而功率曲線驗證建議按照標準通過實測的方式，結(jié)合海上條件使用3D激光雷達，以滿足客觀性、準確性的要求。
● 設備質(zhì)量與試運行檢查
主要包括關鍵部件/部位專項檢測，防雷系統(tǒng)、防腐密封檢查、風機系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、升壓變，SCADA數(shù)據(jù)質(zhì)量與完整性、記錄文件審查等。特別需要關注數(shù)據(jù)質(zhì)量完整性，由于海上風電所處環(huán)境特殊，數(shù)據(jù)質(zhì)量不完整不但影響日常運維對機組健康狀態(tài)有效的掌握，而且一旦出現(xiàn)問題將難以進行根因分析。
機組支撐結(jié)構(gòu)風險與驗收
● 設計問題
在驗收時主要通過檢查設計文件，對支撐結(jié)構(gòu)的強度設計、腐蝕裕度、海洋生物允許量，海底沖刷允許量、防海冰設計等情況進行審查，必要時對強度設計進行計算復核。
● 腐蝕問題
外觀目視檢查腐蝕情況，海生物附著；使用專業(yè)檢測手段，進行水下超聲測厚，犧牲陽極檢查和電位測量。
● 沖刷問題
在驗收時注意是否設置防沖刷結(jié)構(gòu)，施工是否符合設計要求；使用多波束測深系統(tǒng)與側(cè)掃聲吶，直觀、定量地顯示現(xiàn)階段水下結(jié)構(gòu)海底沖刷情況。
● 建造施工質(zhì)量
關注建造施工質(zhì)量，上部結(jié)構(gòu)除目視檢查外，導管架支撐與套籠、單樁支撐與套籠平臺等節(jié)點，靠船登臨結(jié)構(gòu)等位置，建議使用無損探傷進行檢查；水下結(jié)構(gòu)除目視檢查外，透水構(gòu)件檢測，根據(jù)海底導管架充水情況檢查管壁裂縫（ACFM、FMD）；另外結(jié)合制造、施工文件和記錄進行評價。
海上升壓站風險與驗收
海上升壓站設計形式復雜多樣，上下部均應關注結(jié)構(gòu)設計和質(zhì)量，同樣面臨的腐蝕、沖刷等；此外還應重視涉網(wǎng)性能和電氣安全，海上平臺人員安全等問題。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，海上升壓站出現(xiàn)的問題中，設計類問題占10%，而現(xiàn)場類問題占到了90%，其中，電氣類問題占比最多。我們在海上升壓站驗收時，有兩大模塊：升壓站設計與過程文件審查，升壓站設備質(zhì)量檢查與檢測。
● 升壓站設計與過程文件審查
我們剛才提到，電氣類問題占比最多，所以需要審查電氣設備資料，包含設備技術協(xié)議、型式試驗報告、合格證、使用說明書、到貨驗收報告、圖紙等；項目建設期資料，包含施工單位及監(jiān)理單位過程資料等，以及電網(wǎng)驗收資料等；其次，需要檢查支撐結(jié)構(gòu)設計文件，對其強度設計、腐蝕裕度、海洋生物允許量，海底沖刷允許量等情況，必要時對強度設計進行計算復核；第三，對支撐結(jié)構(gòu)的制造、施工文件和記錄進行審查。
● 升壓站設備質(zhì)量檢查與檢測
首先需要針對電氣設備，檢查電氣設備儀器儀表、電纜封堵、充油、充氣的密封情況、電氣安全距離情況，檢查直流系統(tǒng)、UPS情況、接地及防雷情況、自動監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控功能；其次，升壓站支撐結(jié)構(gòu)檢查參考機組支撐結(jié)構(gòu)；第三，還要重點對輔助系統(tǒng)和設備的設備質(zhì)量和運行狀態(tài)開展檢查，這對保證海上平臺人員和設備安全至關重要。
海底電纜風險與驗收
海上風電場的特殊環(huán)境要求電纜需要敷設在海底進行電能的傳輸和信號的傳送。歐洲經(jīng)驗表明，80%的海上風電損失與海纜有關，50%的海纜損失來自安裝時的人為失誤，在過去60個已建成的項目中，只有3個沒有發(fā)生過海纜事故。因此如何合理選擇海底電纜路由，控制海纜敷設質(zhì)量對于海底電纜的安全至關重要。
● 海纜技術評估
檢查海纜選型設計與出廠文件、海纜設計、施工方案；檢查海纜預防性試驗方案和試驗報告，試驗包含耐壓、絕緣、泄露電流等；同時，按照GB/T 41141-2021《高壓海底電纜風險評估導則》等相關標準開展第三方破壞風險評估，包含風險識別、風險分析、風險評價、風險應對等工作；
● 海纜水下檢查
對海底電纜的敷設軌跡、埋深、敷設狀況、海纜登陸、海纜扭曲、海纜間距、保護措施、與其他管線交叉情況、標識等進行檢查；利用多波束測探進行水底地形測量和水下沖刷檢測；利用側(cè)掃聲吶進行海底地物地貌探測和水下沖刷檢測；利用高分辨率管線儀進行海纜埋深和路由探測；根據(jù)不同的測試方式選擇相應的載體，例如船舶、拖體、水下機器人(AUV) 、遙控潛水器( ROV ) 、載人潛水器(HUV) 等。
驗收模式與體系
基于以上內(nèi)容，設備驗收工作模式采用現(xiàn)場檢測、資料審核及設計評估相結(jié)合的方式開展。通過驗收流程進行質(zhì)量控制，對存在的問題進行整改，實現(xiàn)設備的質(zhì)量、安全、性能三方面的全面達標。
3、總結(jié)與建議
海上風電場的設備驗收應跟隨單位工程驗收、啟動驗收、工程移交生產(chǎn)驗收、竣工驗收過程并行開展，靈活安排工作周期，不需要占用原工程計劃關鍵路徑。
其次，設備驗收工作的作用不僅僅在當前環(huán)節(jié)，應關注長期運行狀態(tài)的變化，定期開展SCADA數(shù)據(jù)分析和設備狀態(tài)檢驗檢測，提前考慮功率曲線3D激光雷達測試等工作。
第三，應重視運維階段對驗收數(shù)據(jù)的充分利用。在風電場設備驗收發(fā)現(xiàn)和消除風險的基礎上，指導風電場運維策略制定。例如基于工程移交階段、出質(zhì)保階段驗收結(jié)果，估算出水下結(jié)構(gòu)腐蝕速率，制定優(yōu)化的檢測方案和頻次、維護方案和計劃等。
最后，針對海上風電場建議建立全生命周期風險管控意識，風險防控、風險治理、風險轉(zhuǎn)移多措施并舉，提前發(fā)現(xiàn)隱患，制定策略，規(guī)避風險。
