海上风电的发展情况和运营维护难点

目前，为了应对全球气候变化，主要经济体都制定了碳中和目标。碳减排推动全球能源结构转型，从化石能源时代转向可再生能源时代，能源革命为风电行业迎来新的发展机遇。

自1991年丹麦投产世界首台海上风电 Vindeby以来，海上风电就进入了快速发展之路。与陆上风电相比，海上风电资源更加丰富，海上风电不需要占用土地资源，更靠近电力负荷中心，发电利用小时数更高。随着风电行业的快速发展，海上风电的发展速度领先于整个行业。

海上风电机组向大型化发展，调平用电成本下降。叶轮直径较大、功率较高的风机可以提供更多的年发电量，从而降低成本。国内外制造商对大功率风力发电机组的R&D正在不断进行。维斯塔斯于2018年9月发布了全球首台10MW风力发电机；2019年11月，GE12 MWHaliade-X直驱风机首台样机在荷兰鹿特丹安装测试；2020年5月，西门子Gemeisa发布SG14-222直驱风机，预计2024年投入商用，最大功率15MW。另一方面,海上风电的建设场地正在向水深更深、离岸更远的海域发展，浮扇日益增多，这也意味着运维环境将更加恶劣，维护难度也相应增加。
中国海上风电呈现出规模化、智能化、定制化、大型化的发展趋势。未来中国将建设更多百万或千万千瓦级海上风电 field，形成集约化发展优势，力争在“十四五”末实现低价上网。智能风电场将配备智能技术，可以实现健康感知、故障检测和集群智能。整机、塔架基础、传动链、叶片、偏航系统等子系统都有自己的智能应用扩展；智能风电场将整合大数据平台架构、算法和模型，构建电力物联网平台。海上风电将以电力成本为导向，趋向于定制化，从而增加上网电量，提高经济效益，控制建设成本，降低运维成本。更多10MW以上大功率海上风电机组将投入运行，发电能力将进一步提高。
海上风电的快速发展，风机的大型化，深水海上布局，浮式风机的应用，对海上风电的运维提出了新的挑战，未来海上风电 的智慧化需要智能高效运维的支撑。
海上风电运维市场现状及困难

现有运维数据显示，在相同装机容量下，海上风电的运维成本超过陆上风电的两倍，海上风电的运维成本占其发电成本的1/4以上。国内大多数海上风电机组的运行寿命为25年。海上风电台并网后，整机厂商将提供五年保修服务。质保期外，风机的运行维护将由风电场投资方或第三方运维服务商承担。

海上风电运维成本主要包括风机的运行维护、运维船舶的维护和保险等。由于投资者对成本的考虑，以及风机供应商之间的“价格战”，海上风电 wind turbine的采购价格在下降，这也导致了更多廉价部件的使用，降低了风机的配置，使得风机的质量难以保证。单元故障率高、维护工作量大是海上风电运维的最大难点。

许多国内海上风电站点采用改进的陆上风力涡轮机，而不是原来的海上风力涡轮机。改装后的陆上风机难以长期适应海上的复杂条件，更容易出现故障。由于潮汐等条件的影响，海上风电的运维受到窗口期的限制，海上风电 unit的可及性较差。不利的气象条件和恶劣的海况限制了维修作业时间，也带来了较大的安全隐患。
我国在海上风电运维领域缺乏成熟的经验。目前采用的运维方式主要参考陆上风电，即采用计划检修为主、故障排除为辅的运维策略。这种运维模式不能很好的适应海上风电的运行特点。就海上风电的故障排除而言，运维人员的海上交通受海况影响较大，较大的不确定性可能导致机组长时间停机，严重影响风电场的生产效率。海上风电运维领域需要解决的关键问题主要包括:
(1)完善海上风机运行状态监测系统，利用机组健康诊断技术，实现机组异常识别和机组寿命预测。

Further优化海上风电 维护策略，规范运维方式，优化运维资源管理方案，合理配置各类运维资源。运维策略的制定要结合机组的可靠性数据，尽可能提高单次出海作业的效率，避免频繁出海，节约运维成本。

⑵具有容错运行能力的机组在某些故障发生后，仍能在一定时间内顺利工作。在海上风电 故障难以避免的情况下，机组的容错运行功能具有重要的研究价值。开展了海上风电多单元故障的相关性研究，分析了多单元和多单元之间的功能和结构相关性。