2025风电机组全生命周期管理

风电机组全生命周期管理

议程

简介

延长寿命的概念和背景

1665年至今...（359年）

市场趋势

DNV的生命管理方法

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此照片由未知作者拍摄，已获得CCBY‑SA许可

IEC第4版标准摘录

延长寿命的技术概念介绍

疲劳载荷相关

场地特定负载评估流程‑类似于风力涡轮机制造商的机械负载评估(MLA)

风力涡轮机设计标准规定了疲劳载荷工况考虑

涡轮机通常根据通用类型类别和设计寿命进行设计

使用类型类别载荷与场地特定载荷来估计延长寿命的疲劳余量

必须将数值分析纳入生活管理战略

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与风力涡轮机疲劳相关的关键背景定义/概念

疲劳损伤

‧设计寿命 假设的年数

类型类别载荷水平下的涡轮机设计疲劳计算

‧设计荷载–类型类别荷载水平–

与目标可靠性水平相关（假设每年故障概率为1/10,000–1/5,000）

类型类别条件名义损害

“净空”

延长使用寿命

真实网站

具体损害

‧标称场地寿命–场地特定疲劳载荷超过设计载荷水平的年份

‧名义场地寿命影响‑超过目标可靠性水平的年份，理论上涡轮机故障概率开始超过可接受的设计水平‑不是故障年份，而是⾼风

险新时代的年份

年

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资产优化路线图

共置

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生活评估：需要采用综合方法

6

输入数据

涡轮数据和航空

弹性造型

风电场环境

状况

操作（SCADA）数据处理

过程/计算

数值建模结构寿命

评估

基于风险的体检

检查

统计组件可靠性建模

在线“数字孪生”

持续生命周期分析

结果 有用（生存）寿命

改进运营策略

经济寿命的O&M成本预测系统可靠性测试

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涡轮部件分类

可更换的系统组件

主要结构部件

安全至关重要

不可更换

失败后果严重

非安全关键型

可更换

降低失败的后果

·占O&M成本的大部分

基础塔

机舱底板

中心

由于更换成本过⾼，系统组件可能属于此类

变桨系统

偏航系统

制动系统刀片

发电机

电源转换器

变速箱

轴承

主轴

更简单的故障模式能够估计疲劳寿命的负载模型

复杂故障模式基于数据的统计模型最适合

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生活评估全球趋势

为全球超过30GW的在运风电场业主提供全寿命评估：

70％

目前结果⋯

60％

50％

刀片寿命估算

不含刀片的使用寿命估计

风电场比例

40％

30％

涡轮机标称设计寿命

20％

10％

0％

1618202224262830

年以上101214

风电场寿命

运营和维护策略的复杂性不断增加

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来源：风能更新

生活评估：案例研究/新闻

风电场银行贷款期限超过20年

涡轮寿命

合并与收购：收购项目假设其生命周期为30年

年

测量活动以验证寿命负载模型

评估

在线疲劳评估器数字孪生的实现

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DNV支持客户生命管理战略的框架

3个阶段

作品集评估

资产特定风险识别

特定资产寿命管理支持

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第一阶段：投资组合评估 探索场地和类型之间的余地

净空

场地数据：风电场

特征

场地适宜性工具(SST)

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第二阶段：风险登记册初始化 全面风险按项目注册（实时）

缓解后的目标风险

风险发生前

减轻

通过一次性分析或检查缓解

主要成分

通过持续监测缓解影响

故障模式

实用检查理念

失败的后果

实际维护

设计寿命和繁殖模型

⾼级数值模型见解

缓解成本‧分析‧检查‧监测‧等等。

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第三阶段：持续的生活管理活动

·探索或减轻已确定风险的活动‧分析

·进一步分析资产数据或进行额外计算

实际的

检查和测试‧监控

捕获数据以追踪或标记问题

增强

改变O&M策略和⾼级控制/升级

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风速矢量

台风负荷：了解环境

方向在约30分钟内改变180度

风速矢量

时间

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台风荷载：如何建模？

建议的载荷工况输入

需要修改其他环境参数，例如：

风切变

湍流谱模型（积分长度尺度）

空气密度

平均风速需要从典型的1分钟数据转换为10分钟数据

DNV可以使用Bladed进行全面的台风载荷分析，并一直引领该领域的研究：

“风力涡轮机如何在热带气旋中生存”–T.Han、G.McCann、TAMucke、K.Freudenreich

可再生能源70(2014)3‑10

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运营项目生命期管理服务

风险登记册管理和结构健康监测（第3阶段）

涡轮机专家检查或检查报告审查‧根据监测结果定期更新风险登记册

运营变化和涡轮机升级评估（第一阶段和第二阶段）

根据运营新数据完善现有结论

根本原因分析引导/支持从故障中获取价值

提供独立的观点以支持