2024海上风电大会：海上风电运维技术及挑战

海上风电运维技术及挑战发展现状CONTENT风险与挑战智慧运维1发展现状《2023年全球海上风电报告》数据显示，全球海上风电累计装机量达到6430万千瓦，同比增长16%。其中，中国、英国、法国等国海上风电装机增量尤为显著其中。全球浮式海上风电累计装机量为18.8万千瓦，欧洲浮式海上风电装机量累计达到17.1万千瓦，占全球总量的90%以上。我国连续数年稳居全球最大海上风电市场，2023年海上风电新增装机量约720万千瓦，成为推动全球海上风电装机量增长的绝对主力。“十四五”期间，我国沿海地区海上风电规划容量约5500万千瓦。预计2024全年总体新增装机7500~8000万千瓦，其中，海上1200-1500万千瓦；2025全年总体新增装机8500~9500万千瓦，其中，海上1500-2000万千瓦；2030全年总体新增装机将超过2亿千瓦，其中，海上大于5000万千瓦。4发展现状根据根据CWEA数据统计，在2022年我国下线的最大单机容量海上风电机组，实现从11MW提升至18MW后，2023年进一步提高到20MW，且推出超大单机容量海上风电机组的厂家更多，机型产品也更为丰富。截至2023年年底，我国已下线单机容量达到16MW的海上风电机型有7款，其中的4款达到18MW及以上。2024年6月5日，由东方电气自主研制的首台18兆瓦半直驱大功率海上风电机组，当前全球已安装的最大功率等级海上风电装备，在广东省汕头市成功完成吊装，标志着全球已安装的海上风电机组功率等级迈入新的里程碑。2023年全球最大的漂浮式海上风电机组下线，单机容量达到16~18MW，将被安装在中电建万宁海上漂浮式项目样机试验风电场中。此项目计划安装东方风电、运达股份、中车株洲所、电气风电。其中，东方电气与中车株洲所在2024年下线漂浮式机型，将成为漂浮式市场的看点之一。52运维模式-维护团队海上风电场相对陆上风电场存在单机容量大、作业窗口期受限、交通不便与作业风险大等特点，当前海上风电运维模式主要包括自主运维和第三方运维两种：自主运维模式：风电场拥有维护团队和设备的企业自行负责风电场的日常运维工作。优点：能够更好地控制维护质量和时间，减少风电机组故障的停机时间。缺点：成本较高，需要投入大量的人力和物力。第三方运维模式：风电场将运维工作外包给专业的维护公司。优点：能够减少企业的运维成本，提高风电场的效益。第三方运维公司通常拥有人力资源保障，具备一定的风电运维经验和专业知识。缺点：企业与第三方进行合作，需要确保运维公司的专业性和可靠性。7运维模式-交通船舶运维母船运维母船88运维模式-备件管理服务中心库服务站风电场9运维模式-大部件管理链33风险与挑战从全球海上风电项目开发趋势看，未来海上风电项目LCOE（即平准化度电成本）将不断下降，单体风机容量正逐渐增大，站址的选择不断地向深远海迈进，离岸越远，传统固定式风机建设成本越高、机组稳定性要求变高、运维风险越大等，对海上风电运维风险与挑战的难度不断增大。运维窗口期短安全风险高人员专业化水平不足专业装备少供应支持难度大运维质量不可控风险与挑战 被动运维模式向主动预防运维模式转变，实现预检预修，寸风必抢，度电必争！制定方案现场处理制定方案现场处理计划停机故障预警4智慧运维-轻量化风机预警系统“哨塔”系统“哨塔”系统以实用优先的思路，对传统智慧风场方案进行精简，离网部署于风电场以开展预警分析，实现以大部件健康状态评估为主的轻量级风机预警系统。“以较低的成本，基于现有的设备和数据，安全可靠地实现风机的部件预警和性能评估”智慧运维-轻量化风机预警系统新增预警服务器内网网页访问标配智慧运维-轻量化风机预警系统机器学习运行机理统计分析运行机理SCADA数据智慧运维-智能服务机器人物联网物联网智慧运维-智能服务机器人1)机舱挂轨巡检机器人目前风机机舱内巡检通过人工检测方式进行，海上风机平均一年巡检两至三次，陆上风机平均三个月巡检一次。人工巡检存在以下问题：1.人工成本和时间成本高，巡检周期较长2.高危场景，存在人身伤害风险3.对监测人员经验要求较高，易出现误判情况4.难以形成体系化巡检档案1.代替人工巡检，降低人身伤害风险；2.极大降低人工和时间成本，一天多次巡检；3.全周期检测管理，及时检测事故隐患，降低故障率。·液位计场景和需求350*250*400mm场景和需求350*250*400mm290*160*290mm405*330*650mm智慧运维-智能服务机器人2)磁吸附爬壁机器人风机塔筒整体形状为下粗上细的锥形桶造型，表面存在纵向焊缝及环形焊缝两种凸起障碍。维护作业内容包括塔筒油污清洗、焊缝检测两种作业工况。目前普遍采用吊篮或蜘蛛人等形式进行高空作业。下方人工拉拽进行移动，工作效率低、且安全隐患较大，成本高。1.多应用场景：油污清洗、除锈喷涂、焊缝检测；2.降低人工成本和人员安全隐患；3.具备清洗回收功能，降低环境污染；4.多机协同调度，集群作业，可增加工作效率。爬壁机器人，可在塔筒壁面进行自由移动，安装清洗设备、无损检测设备、摄像头设备等进行相关的清洗、探伤、检查工作，大大提高安全性，减少人力投入。智慧运维-智能服务机器人3)叶片内部检测机器人风机运行一段时间后，叶片内部容易出现鼓包、褶皱、脱胶、裂痕等现象，目前该问题主要靠人工定期巡检，而人工定期巡检容易出现漏检、误检、检测不全面和记录不完整等现象，并且作业环境恶劣，高空作业存在一定的安全风险风电叶片内部检测机器人是针对国内风电叶片的检测设计研发的。该系统由控制器、电缆盘、爬行器组成。由爬行器携带摄像头进入叶片内部，沿叶片腹腔或腹板上行进，采集图像、拍摄照片，将数据通过线缆传输到控制器上进行显示和存储。减轻人员工作量、替代人员爬进倾斜叶片。机智慧运维-智能服务机器人4)叶片外部检测机器人风机叶片在运行中受风蚀环境影响大，表面保护层容易损坏，继而产生集尘、结垢，严重影响发电效率。叶片高空运转，雷电、冰雹、雨雪、沙尘、飓风等造成危害更为严重。未及时发现的裂纹扩展到玻纤层内部，将造成重大损失。1.提高叶片可靠性，减少叶片停机时间，延长叶片寿命；2.巡检效率高，大大降低人工维护成本；3.克服视距和视角的限制，巡检更精细；4.减少人工登塔次数，保障巡检人员的人身安全。可以采用机器人替代人工作业方式实现风电叶片检测，真空吸附机器人系统可以搭载高清视频、超声检测、图像传输等检测仪、通信和存储等装置和仪器，实现对风电叶片的全面检测，以及关键区域的快速重点检查，相关检测结果以可视化、系统化、规范化的方式汇总给运维检修人员、技术专工及管理人员，为消除安全隐患、科学决策提供帮助。智慧运维-智能