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摘 要：随着全球能源日益紧张和环境问题日益突出，大力发展可再生资源已经成为各个国家能源研究的主流趋势。文章针对风电机组在国内的运行状况以及相关概念进行阐述，并以海上风电机组运行维护成本现状作为研究出发点，实现对风电机组运维现状和发展趋势进行讨论。
关键词：风电机组；维护现状；展望
中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）24-0127-02
风力发电作为一种环保发电方式，风力发作为一种成本低、安全、环保且储量大的可再生发电能源，具有较大的开发价值。据世界能源组织统计发现，我国陆地面积上的高层风力储备大约为7.5亿kW[1]。我國的风能储备比较丰富，其开发的前景相当广阔，但是我国的风力发电技术远比国外技术落后，因此发展风力发电的同时必须针对风电机组运行维护现状进行分析，为提升风电机组运维做出贡献。
1 国内风力发电发展现状以及相关技术
1.1 国内风力发电发展现状
我国地域辽阔，海岸强较长，沿海地区的风力资源相当丰富，我国的平均风功率密度为100 W/m2，我国的风能资源储量约为32.26亿kW。随着我国经济快速发展，各项建设对于能源需求越来越高。自从上个世纪90年代开始，我国风电产业快速发展，且发展的速度高于30.00%。我国风力发展技术不断进步，能够满足我国风力发电的基本需求，同时还将建设成为世界主要风力发电设备制造供应地。
根据我国风能协会发布的风电装机容量统计，截止2010年底，我国新增安装风电机组大约为13 000余台，装机的容量达到18 900 MW，比同时期增长37%。2015年累积安装风机组35 000台，装机容量45 000 MW，比同时期增长73.3%，由此可见风力发电在我国发展越来越高好[2]。
1.2 风电机组概述
风电机组主要由风力发电机、蓄电池充电控制器、支撑发电机组塔架、卸荷器、逆变器、蓄电池组、并网控制器等组成。风力发电机组一般包括风轮叶片、加固件、发电机以及风轮等组成。风力发电作为新能源，其与传统的发电技术相比而言存在着很大的差异，风电快速发展需要国家政策大力支持。
从国际风力发电情况来看，凡是风力发电发展速度迅速的国家，均有政府部门的政策支持。随着新能源的发展，国家给予了风力发电巨大的能源政策支持，国家政策为确保风电设备制造和风力技术的发展提供了巨大帮助。
随着我国电力市场不断扩大，对于风电设备需求日益增大，目前的风电设备市场供应能力不能够满足需求。随着风电设备整机安装的需求不断增大，大型轴承、齿轮箱、叶片、电控设备等供给能力已经不能够满足要求，因此风电设备的市场需求潜力不断增大。
我国风能资源储存丰富，风电产业迅速发展已经成为了全球风力发电比较活跃的地区。风能属于清洁可再生能源，其受到了世界各国的高度重视，世界风能市场以每年40%的速度增长，预计在未来的20年内将以每年25%的速度递增。
2 海上风电机组运维现状
2.1 海上风电机组运行可行率
近年来，随着风电产业的快速发展，世界风力发电技术也有了更大的进步。目前，风电行业中可用率是风电机组招标的重要门槛，同时也是质量保证期验收的重要标准。可用率主要指可用时间和不可用时间的比值，其反应出了设备在长期运行过程中处于正常运行状态的概率[3]。
因此海上风电机组运行实践中，反映出维修性，根据设备不可用时间所包含的内容，可将可用率进一步划分为固有可用率。电力系统可靠性作为电力系统可靠运行的重要指标，电力系统故障修复和不计预防性维护等其他因素均会引起停运。
目前，有很多参考文献对风电机组可用率进行统计研究，通常情况下使用可用率进行表示。海上风电机组的使用率在一定时间内有较大的波动，且通常会低于技术可用率水平，然而技术的可用率相对稳定。齿轮箱故障作为海上风电机组和陆上风电机组最主要的停运根源，据资料统计陆上风电机组中齿轮箱的平均修复时间为260 h，海上风电机组的齿轮箱修复时间可能花费360 h以上[4]。控制系统主要为海上风电机组和陆上风电机组，因此这两者属于停机频率较高的部件之一。
2.2 影响海上风电机组运维成本因素
2.2.1 风机各部件可靠性
从风机组的故障来看，机组停运的主要原因有故障停运、检修停运、保护停运以及电网停运等几个方面。故障停运和保护停运是海上风电机组停运的重要原因，致使保护停运的事发频率较高，故障停运的时间较长，引起电力系统停止运行时间较长。
2.2.2 天气因素
海上天气条件对于风机运维影响主要表现在下面三个方面：
其一，风速和浪高对于船只等交通工具运行的可行性影响很大；
其二，浪高对于海上风机登陆约束；
其三，风速、浪高、雨、雾以及夜晚等视觉影响情况，对于海上吊装、机舱外作业限制很大。风速在12 m/s以下、浪高2 m以下是海上风电运维船只出航的基本条件[5]。
不同海域风电场各个月份存在着很大的差异，不同的季节出航的时间长短不同。
2.2.3 运维人员配置和管理制度
虽然海上风电机组的运维已经开始了很长时间，但是其并未形成足够的标准，应该积极积累经验，对海上风电机组的维护必须要具备很高的专业性，以确保海上风电机组故障得以控制。
海上风电场可进入性相对较差，设备的检测状态和故障诊断不能够完全借助人力进行检测，那么在实际工作中如何专业配置维护人员将会对海上风电机组运维产生巨大影响。海上风电机组维护人员至少需要2个技术人员，部分部件的维护工作需要4人之多，因此维护人员多少与技术专业性与否直接会影响海上风机运维成效。 2.2.4 交通工具因素
海上风电机组运维离不开交通工具，而船只和飞机作为其主要的交通工具，在运维过程中除了承载维修人员和维护工具外，还用于重型设备、大型设备吊装。海上风机运维必须配备不同的运维工具，考虑到不同设备出现故障的情况不同，所使用到的工具也不一样，风电机组运维中应考虑到成本问题。
一般来说，小型船只的年租费用约200万元，大型起重船的单次出海费用可达1 000万元，可见船风电机组运维中成本消耗非常高，如何合理配置海上交通工具将成为风电机组运维必须解决的问题[6]。
3 风电机组运维展望
3.1 风电机组运维数据收集研究
风电机组运维数据、经济性统计以及可靠性等都是风电机组后续运行的重要基础。国内相关运行统计的数据较少，国内高校和科研机构等研究数据较少，并且难以开展。随着大数据时代的到来，大数据技术有助于挖掘风电机组电场累积信息。
3.2 风机容错运行研究
海上风电机组故障在所难免，海上风电机组维护时间较长，维护难度和成本相对较高。海上风电机组除了传统的冗余设计之外，容错控制是很多电机设备上容错运行的主要模式。容错控制主要指控制系统中某些元件发生故障，系统仍然能够按照期望的性能指标运行，还可以完成相应的任务。
3.3 风电机组多部件系统研究
近年来，随着海上風电盛行，风电机厂的规模越来越大，每个风电场包含数十台、数百台风电机组的风电场已经非常常见。但是当前对于风电机组的研究和运维仍然处于大部分单机单部件和单机多部件系统的研究，而单机多部件系统仍然是处于基础的经济相关性的研究之中。对海上风电机组进行故障相关性、结构性以及功能相关性分析，以此来实现对风电机组故障维护。
4 结 语
虽然近年来风电技术得到了快速发展，但是风电机组在实际运行过程中面临着各种各样的问题。风电机组在运行过程中如何保障运行的稳定性、可靠性以及高效性将成为近年来风电机组运维重点考虑问题。
本文通过对风电机组运维现状进行分析，针对相关技术进行详细介绍，为提升风电机组运行能力提供重要支持。本文选择海上风电机组运维现状及展望作为主要研究内容，探讨了风电机组在运维过程中的一些问题，为提升风电机组运维质量提供保障。
参考文献：
[1] 施鹏飞.风电长远可能占中国总电量的10%——电网是当前风电发 展的瓶颈[J].绿叶，2009，06：71-79.
[2] 黄国平.概述风力发电和风电齿轮箱[J].科技致富向导，2011，27：188.
[3] 李秀峰.关于风电机组出质保后运维方式的探讨[J].科技致富向导，
2015，15：150+278.
[4] 王月香，赵英杰.风电行业及风电塔架用钢的现状与发展趋势[J].莱钢 科技，2015，02：1-4.
关键词：风电机组；维护现状；展望
中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）24-0127-02
风力发电作为一种环保发电方式，风力发作为一种成本低、安全、环保且储量大的可再生发电能源，具有较大的开发价值。据世界能源组织统计发现，我国陆地面积上的高层风力储备大约为7.5亿kW[1]。我國的风能储备比较丰富，其开发的前景相当广阔，但是我国的风力发电技术远比国外技术落后，因此发展风力发电的同时必须针对风电机组运行维护现状进行分析，为提升风电机组运维做出贡献。
1 国内风力发电发展现状以及相关技术
1.1 国内风力发电发展现状
我国地域辽阔，海岸强较长，沿海地区的风力资源相当丰富，我国的平均风功率密度为100 W/m2，我国的风能资源储量约为32.26亿kW。随着我国经济快速发展，各项建设对于能源需求越来越高。自从上个世纪90年代开始，我国风电产业快速发展，且发展的速度高于30.00%。我国风力发展技术不断进步，能够满足我国风力发电的基本需求，同时还将建设成为世界主要风力发电设备制造供应地。
根据我国风能协会发布的风电装机容量统计，截止2010年底，我国新增安装风电机组大约为13 000余台，装机的容量达到18 900 MW，比同时期增长37%。2015年累积安装风机组35 000台，装机容量45 000 MW，比同时期增长73.3%，由此可见风力发电在我国发展越来越高好[2]。
1.2 风电机组概述
风电机组主要由风力发电机、蓄电池充电控制器、支撑发电机组塔架、卸荷器、逆变器、蓄电池组、并网控制器等组成。风力发电机组一般包括风轮叶片、加固件、发电机以及风轮等组成。风力发电作为新能源，其与传统的发电技术相比而言存在着很大的差异，风电快速发展需要国家政策大力支持。
从国际风力发电情况来看，凡是风力发电发展速度迅速的国家，均有政府部门的政策支持。随着新能源的发展，国家给予了风力发电巨大的能源政策支持，国家政策为确保风电设备制造和风力技术的发展提供了巨大帮助。
随着我国电力市场不断扩大，对于风电设备需求日益增大，目前的风电设备市场供应能力不能够满足需求。随着风电设备整机安装的需求不断增大，大型轴承、齿轮箱、叶片、电控设备等供给能力已经不能够满足要求，因此风电设备的市场需求潜力不断增大。
我国风能资源储存丰富，风电产业迅速发展已经成为了全球风力发电比较活跃的地区。风能属于清洁可再生能源，其受到了世界各国的高度重视，世界风能市场以每年40%的速度增长，预计在未来的20年内将以每年25%的速度递增。
2 海上风电机组运维现状
2.1 海上风电机组运行可行率
近年来，随着风电产业的快速发展，世界风力发电技术也有了更大的进步。目前，风电行业中可用率是风电机组招标的重要门槛，同时也是质量保证期验收的重要标准。可用率主要指可用时间和不可用时间的比值，其反应出了设备在长期运行过程中处于正常运行状态的概率[3]。
因此海上风电机组运行实践中，反映出维修性，根据设备不可用时间所包含的内容，可将可用率进一步划分为固有可用率。电力系统可靠性作为电力系统可靠运行的重要指标，电力系统故障修复和不计预防性维护等其他因素均会引起停运。
目前，有很多参考文献对风电机组可用率进行统计研究，通常情况下使用可用率进行表示。海上风电机组的使用率在一定时间内有较大的波动，且通常会低于技术可用率水平，然而技术的可用率相对稳定。齿轮箱故障作为海上风电机组和陆上风电机组最主要的停运根源，据资料统计陆上风电机组中齿轮箱的平均修复时间为260 h，海上风电机组的齿轮箱修复时间可能花费360 h以上[4]。控制系统主要为海上风电机组和陆上风电机组，因此这两者属于停机频率较高的部件之一。
2.2 影响海上风电机组运维成本因素
2.2.1 风机各部件可靠性
从风机组的故障来看，机组停运的主要原因有故障停运、检修停运、保护停运以及电网停运等几个方面。故障停运和保护停运是海上风电机组停运的重要原因，致使保护停运的事发频率较高，故障停运的时间较长，引起电力系统停止运行时间较长。
2.2.2 天气因素
海上天气条件对于风机运维影响主要表现在下面三个方面：
其一，风速和浪高对于船只等交通工具运行的可行性影响很大；
其二，浪高对于海上风机登陆约束；
其三，风速、浪高、雨、雾以及夜晚等视觉影响情况，对于海上吊装、机舱外作业限制很大。风速在12 m/s以下、浪高2 m以下是海上风电运维船只出航的基本条件[5]。
不同海域风电场各个月份存在着很大的差异，不同的季节出航的时间长短不同。
2.2.3 运维人员配置和管理制度
虽然海上风电机组的运维已经开始了很长时间，但是其并未形成足够的标准，应该积极积累经验，对海上风电机组的维护必须要具备很高的专业性，以确保海上风电机组故障得以控制。
海上风电场可进入性相对较差，设备的检测状态和故障诊断不能够完全借助人力进行检测，那么在实际工作中如何专业配置维护人员将会对海上风电机组运维产生巨大影响。海上风电机组维护人员至少需要2个技术人员，部分部件的维护工作需要4人之多，因此维护人员多少与技术专业性与否直接会影响海上风机运维成效。 2.2.4 交通工具因素
海上风电机组运维离不开交通工具，而船只和飞机作为其主要的交通工具，在运维过程中除了承载维修人员和维护工具外，还用于重型设备、大型设备吊装。海上风机运维必须配备不同的运维工具，考虑到不同设备出现故障的情况不同，所使用到的工具也不一样，风电机组运维中应考虑到成本问题。
一般来说，小型船只的年租费用约200万元，大型起重船的单次出海费用可达1 000万元，可见船风电机组运维中成本消耗非常高，如何合理配置海上交通工具将成为风电机组运维必须解决的问题[6]。
3 风电机组运维展望
3.1 风电机组运维数据收集研究
风电机组运维数据、经济性统计以及可靠性等都是风电机组后续运行的重要基础。国内相关运行统计的数据较少，国内高校和科研机构等研究数据较少，并且难以开展。随着大数据时代的到来，大数据技术有助于挖掘风电机组电场累积信息。
3.2 风机容错运行研究
海上风电机组故障在所难免，海上风电机组维护时间较长，维护难度和成本相对较高。海上风电机组除了传统的冗余设计之外，容错控制是很多电机设备上容错运行的主要模式。容错控制主要指控制系统中某些元件发生故障，系统仍然能够按照期望的性能指标运行，还可以完成相应的任务。
3.3 风电机组多部件系统研究
近年来，随着海上風电盛行，风电机厂的规模越来越大，每个风电场包含数十台、数百台风电机组的风电场已经非常常见。但是当前对于风电机组的研究和运维仍然处于大部分单机单部件和单机多部件系统的研究，而单机多部件系统仍然是处于基础的经济相关性的研究之中。对海上风电机组进行故障相关性、结构性以及功能相关性分析，以此来实现对风电机组故障维护。
4 结 语
虽然近年来风电技术得到了快速发展，但是风电机组在实际运行过程中面临着各种各样的问题。风电机组在运行过程中如何保障运行的稳定性、可靠性以及高效性将成为近年来风电机组运维重点考虑问题。
本文通过对风电机组运维现状进行分析，针对相关技术进行详细介绍，为提升风电机组运行能力提供重要支持。本文选择海上风电机组运维现状及展望作为主要研究内容，探讨了风电机组在运维过程中的一些问题，为提升风电机组运维质量提供保障。
参考文献：
[1] 施鹏飞.风电长远可能占中国总电量的10%——电网是当前风电发 展的瓶颈[J].绿叶，2009，06：71-79.
[2] 黄国平.概述风力发电和风电齿轮箱[J].科技致富向导，2011，27：188.
[3] 李秀峰.关于风电机组出质保后运维方式的探讨[J].科技致富向导，
2015，15：150+278.
[4] 王月香，赵英杰.风电行业及风电塔架用钢的现状与发展趋势[J].莱钢 科技，2015，02：1-4.