风电生产运营管理.docx

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风电生产运营管理

风电生产运营管理

1、生产系统及生产机构的设置

生产指挥系统是风电场运行管理的重要环节，它的正常运转能有力地保证指挥有序，有章可循，层层负责，人尽其职，也是实现风电场安全生产，提高设备可利用率增加发电量的重要手段；更是严格贯彻落实各项规章制度的有力保证。

风力发电作为一种新兴的发电企业形式，因其自身发展和生产性质的特点，还未形成一种象火电一样的较为统一和固定的组织机构形式，因此风电场的生产管理在机构设置上必须充分适应风力发电的行业特点，特别是大型风电场，必须要做到机构精干、指挥有力、工作高效。

风电公司必须明确一名有业务能力的领导分管安全生产运营工作，主抓风机运行、设备维护、生产技术、计划、经济指标及科技方面的工作。

在机构设置上可以成立一个大生产单位如运行部，负责风场的生产运行、消缺维护、安健环和各项技术及经济工作，配备部门经理、副经理（或经理助理）、专工、值长、运行维护员等管理和生产岗位。

如果分细一点，可以成立安全生产技术部和风电场两个部门，配备部门经理、风场场长、专工、值长、运行维护员等管理和生产岗位。

2、风电场运行的主要方式及风电场运行管理

风电场运行管理工作的主要任务就是提高设备可利用率和供电可靠性，保证风电场的安全经济运行和工作人员的人身安全，保证所发电能符合电网质量标准，降低各种损耗，力争多发电量，提高经济效益。

生产管理工作中必须以安全生产为基础，以经济效益为中心，全面扎实地做好各项工作。

随着中国风电突飞猛进的发展，目前国内几大集团的风电场运行方式也不尽相同，各家也都在探索更好的风电生产管理模式。

实际工作中采用的主要形式有；风电场业主自行运行维护和委托专业运行公司承包运行维护。

对于大多数风电公司来说，从企业长远发展考虑，由各风电公司自行负责运行维护符合长远利益。

风电场运行工作的主要内容包括两个部分，分别是风力发电机组的运行维护和场区升压变电站及相关输变电设施的运行及维护。

风力发电机组的正常运行工作主要包括：

监视风力发电机组的各项参数变化及运行状态，对发现异常变化的风机采取相应的处理措施，对风电场设备进行定期巡视。

3、风电场安全管理

安全管理是企业生产管理的重要组成部分，是一门综合性的系统科学。

风电场因其所处行业的特点，安全管理涉及生产的全过程。

必须坚持“安全生产。

预防为主、综合治理”的方针，这是电力生产性质决定的。

因为没有安全就失去了生产的基础，就没有经济效益。

安全工作要实现全员、全过程、全方位的管理和监督，要积极开展各项预防性的工作，防止安全事故发生。

工作中应严格按照电力行业标准执行。

风电场的安全管理工作的主要内容有：

根据现场实际，建立健全安全监察机构和安全网：

提高各级人员的安全意识；建立健全安全管理制度及预案，制定安全目标，落实安全生产责任制和行使安全监察职能。

在机构设置上，通常讲生产单位应当设置专门的安全监察机构配备专门的安全管理人员，负责各项安全工作的实旌。

同时安全生产需要全体员工共同参与，形成一个覆盖各生产岗位的安全网络组织，这是安全工作的组织保证。

对风电公司来讲，因人员少，机构精减，不一定要设立专门的安全监察部门。

但专职的安全管理人员必须配备，可配备一名懂生产的专职安全工程师，岗位安排在安全生产技术部或运行部，负责全公司的安健环工作。

风电场运行与其它发电厂运行有一定的区别，机组台数多而分散，有些机组可能要走很远的路，且需要登高作业，还要面对各种恶劣的天气，因此，风电场的安全管理十分重要。

1）安全登塔和逃生培训

（1）安全防坠装置：

风电机组塔内梯子应有安全缆索或安全轨道，安全缆索或安全轨道应与人员防坠落装置相匹配。

运行人员登塔必须使用安全带、戴安全帽、穿安全鞋、戴防滑手套。

（2）逃生装置：

风电机组机舱内应配备逃生装置，并经常进行演练，确保在火灾及紧急情况下，人员能迅速逃离现场。

（3）风轮锁：

为保证维修人员进行轮毂的维修安全，机组应配备机械锁定风轮装置以及偏航机构锁定措施和安全释放装置，任何运行及维护人员在进入轮毂之前都必须确保机械锁锁定风轮，以避免风轮转动所造成的人员和设备事故发生。

2）急救方法掌握和演练

塔内人员急救：

一旦人员出现疾病发作，应按照急救须知要求，迅速采取急救措施，并迅速及时按照预先设定的人员救助方案，将人员输送到塔外，并送往医院进行救治。

为做好人员急救工作，所有风电场人员应学习和掌握急救方法，经常开展模拟演练，确保在紧急情况下人员的急救能顺利进行，以最大限度抢救员工生命。

4、生产管理

1）风电场技术管理工作内容

风电场应注重生产技术管理工作。

通常开展的技术管理工作有：

（1）做好各类技术方案、技术措施，这是保证风电场安全运行的基础。

风电场各项生产活动的开展必须在技术上是可行的，然后才能进行实施；

（2）做好运行分析工作。

风电场应根据场内风机及输变电设施的实际运行状况以及生产任务完成情况，按规定时间进行月度、季度、年度风电场运行分析报告。

报告中应结合历年的报告及数据对设备的运行状况、电网状况、风资源变化情况以及生产任务完成情况进行分析对比，找出变化规律及原因，及时发现生产过程存在的问题，提出行之有效的解决方案，促进运行管理水平的提高；

（3）开展各项技术监督工作。

风电场应开展绝缘、继保、电能质量、计量、金属等技术监督工作，以保证设备的正常运行，风电场还应加强生产计划管理，根据风资源和设备状况合理编制发电计划，安排设备的检修计划和材料费用计划。

安全技术部或运行部门是公司发电计划主管部门，在规定的时间内，根据风电机组装机规模负责年度发电量计划的测算、编报工作。

对发电量完成情况进行分析并对月度运行情况进行统计、分析和考核。

检修计划管理部门负责编制公司生产设备的滚动检修计划及设备年度周期检修计划、技术改造或维护计划，并上报总公司和调度部门。

做好各项计划管理工作对规范管理、降低成本和提高公司经济效益具有重要作用。

2）风电场的目标和计划管理

风电场生产中需要建立健全各项生产制度、生产目标管理、计划管理等，这里重点论述目标和计划管理。

（1）目标管理：

通过风电场员工每日的运行和检修工作，确保风电机组和变电设备的安全运行，其目的是最大限度地发掘设备潜力，并在保证设备安全运行的前提下，尽可能使发电量达到最大化。

因此，需要制定切实可行的风电场生产管理目标。

生产管理目标的建立需要采取科学的方法，通常采取的方法有比对法、可研数据、平均法等。

年度生产目标包括发电量、上网电量、综合场用电率、机组和变电设备可用率、非计划停机时间和平均故障时间，以及发电数据与气象、环境、机组状态、人员技术管理、备件供应、限电等多方面因素有关，而人员技术管理水平主要取决于设备可利用率、非计划停运时间等指标。

发电量指标的确定应在可靠性管理水平后，根据气候趋势和环境情况综合进行科学预测，其它指标可在行业间制定对标标准，从而确定本风电场的指标水平。

（2）其它计划：

风电场还应制定其它计划，如大修计划、计划检修、停机计划、技改计划等，这些计划应严格按照行业标准、厂家操作手册要求等进行编制。

因此，必须结合实际运行检修需要进行编制，并在实际执行中严格控制。

5、风电场技术管理

1）技术标准、档案和数据管理

在风电场运行过程中，应做好设备档案管理、设备评级、设备责任到人管理体系建设，应定期进行运营分析、运行报表和技术经济分析，找出运行维护中设备存在隐患，进行消除和技术改造，并做好国家、行业生产运行中有关标准的贯彻执行工作，使风电场运行工作标准化制度化。

（1）技术标准管理

目前国内外制定了许多有关风机方面的标准，如ISO、IEC以及欧洲标准化机构、国内标准化机构，包括GB国家标准、DL电力行业标准以及机械行业标准等，以及在风电场、风电机组运行维护方面已发布的很多标准，如风力发电机组保护性措施?

-设计、运行和维护要求，电力行业标准如风力发电场安全规程、风力发电场运行规程、电业安全作业规程、风电场事故调查规程和风力发电场检修规程等，都应认真学习和执行这些标准，并在实际过程中严格实施。

（2）数据采集和报送管理

数据构成和采集存储：

风电场运行数据主要是由风力资源、风电机组机械和电气参数、变电系统数据等组成。

风电机组一般由实时（毫秒或秒级）、平均值（2分钟或10分钟）数据构成，为避免存储空间过大，多数厂商采取将实时高速采集的数据只显示不存储的策略，并经过对实时高速采集的数据，进行平均计算或预处理，然后再传入数据库存储在当地存储器上。

数据传送：

风电机组多用串口通讯，以以太网方式进行数据传送，数据被传送到风电场的服务器上，然后再将数据传送到集团的服务器上进行统一管理。

中央控制系统：

中央控制系统包括现场风电机组集中监视和控制系统，以及远方风电场数据监控（控制）系统和数据统计、处理、报表和分析系统。

中央控制系统的优劣对于提高风电场运行维护管理水平至关重要，系统不仅显示风电场中机组运行实时数据和统计数据，以及控制机组启停等操作信号，同时可根据运行维护数据反映风电场管理水平、设备状态以及设备可能存在的缺陷等问题。

2）风电场数据管理

对于风电场来说，除风电机组运行监控外，还应包括电气系统运行和维护工作。

变电系统中的运行控制内容、风资源数据应与机组监控内容整合在一起，包括测风塔风资源数据、变电系统运行参数监控、SVC系统、变压器有载调压控制、场内外电能系统计量等，此外还包括关口表计量和远方数据采集等工作。

（1）数据报送体系：

风电场风电机组、变电系统的运行维护数据应通过通讯系统实时上传到集团公司的网络系统中来，进行统一和显示和数据分析处理。

（2）数据后期分析：

上传的数据应形成各种报表，如日报、月报、年报、检修报表、电能及损耗报表、可靠性报表等，为提高设备可靠性和经济性，检验前期设计的正确性，运行数据的后期分析十分重要。

通过对后期数据的对比，可以分析设备选型是否正确，如风轮直径、塔架高度、机组性能以及风场微观选址的正确性，如尾流、地形等对风力发电的影响。

（3）数据趋势分析：

通过对风电机组运行数据的分析，可以得到机组性能的变化趋势，根据变化趋势可以对风机的工作情况进行系统分析，例如根据关键部位的温度变化趋势和振动参数的变化趋势，通过专家分析或运行软件计算，可以确定设备是否需要进行检修。

通过对不同型号机组和不同位置机组的功率趋势曲线分析，可以了解机组是否存在传感器故障、安装角不当、过功率控制、偏航控制策略等问题。

6、设备检修和维护管理

1）设备检修管理

风电场设备的管理是指对风机和配电装置从安装、运行、管理等各个环节，全面管理且保证设备正常运行的一种科学方法。

对设备的管理一是要以设备可靠性管理为重点，减少设备停运时间，提高可利用率。

二是要开展设备安全管理评价，进一步分析预测机组可能发生的事故及其概率的高低，并对潜在危险因素的受控程度进行评价，提高反事故工作的预见性，达到超前控制、减少或消灭设备发生事故的可能，把预防为主的工作落实到实处。

提高检修质量，加大技术改造力度，也是提高设备可靠性的一个重要内容。

设备检修工作主要内容由变电站相关输变（下）电设备的预防性试验和设备检修等组成；变电站相关输变电设备半年期和一年期设备维护工作的预防性试验和检修专业性较强，需要的试验仪器和设备较多，可以委托附近有资质的电力单位进行，但风机的日常巡查和缺陷处理可由风电公司的生产或点检人员自行解决。

在开展各类设备检修工作的同时，可以探索设备状态检修工作。

设备状态检修即运用综合性的技术手段，准确掌握设备运行状态，预测设备故障发生和发展情况，并借助技术经济的分析，综合进行设备检修决策和设备管理的一种先进检修模式。

设备状态检修通过对设备的结构特点、运行情况、试验结果等方面综合分析，以确定设备是否需要进行检修，以及在检修中需要进行哪些项目。

对于运行状态良好的设备，可以延长设备检修周期，从而节省大量的人力、物力和财力。

2）设备维护管理

（1）设备维护的分类

风电场中风电设备维护可以分为日常维护、定期维护、事故检修和状态检修等。

由于风电场设备分散的特点，风电设备检修单一风电场的运检合一模式逐步在改变，风电设备检修装备和技术方法也在不断进步。

其中，检修模式包括集中检修、区域检修和专业性检修；技术装备包括检测仪器和检修设备；检修方法包括专业检修队伍、自主运行检修和厂商维护检修。

（2）风电设备维护管理方法

·主动型预防维护：

过去我国风电场维护检修主要是每年2次的定期维护，以及机组出现故障时进行的修理，我们称之为“被动式检修”，缺点是当发现故障时，设备部件已经损坏甚至已严重损坏，由此将造成风电场严重的经济损失，特别是随着机组容量的增加，这种损失会越来越大。

因此，我们应提倡主动式维护检修，以便早期发现设备事故隐患，并根据部件运行状态，合理安排设备检修时间，以减小故障引起的损失。

采用状态监控进行风电机组运行状态趋势分析，需在设备关键部位安装电气传感器，同时进行测量数据传输，数据经分析计算，并与设定值比对后决定是否报警或停机。

有关数据的监控应包括：

各关键部位的温度变化、功率变化、振动变化，偏航对风变化、变桨角度、润滑油品污染情况等在线检测。

对于检测的各种数据应实时进行记录，并建立运行数据库，以便供今后的数据分析，同时可定期发布各机组状态和故障分析报告，供决策部门进行使用。

·风电机组故障诊断：

风电机组经常出现各种故障，如何准确和及时判断设备故障原因，是保证机组正常发电的关键。

风电机组各部件来自不同的生产厂家，往往运行检修人员没有部件的详细资料，机组一旦出现故障就会束手无策，除逐步提高现场人员技术水平和经验外，以下系统有助于设备故障分析和诊断。

技术分析专家系统：

借助于各种技术手段迅速找到故障部位（如通过听、闻、看、摸等方法或采用仪器检测如温度、压力、状态等参数），采用排除法和对比法，准确判断设备的运行状况，并采取相应的检修措施。

风电设备故障判断：

故障主要类型有机械类、电气类、通讯类和计算机类。

通过对故障原因的分析，找到故障点后，需要对故障原因做出基本判断，如故障原因是否间隙过大、润滑缺少、密封破坏、油脂失效、冷却或加热系统故障、经常过功率和雷电损坏等。

（3）故障缺陷诊断处理技术管理

设备故障的出现可能是偶然的，其原因可能是部件本身有问题，也可能是这个部件在加工、运输、安装、调试过程中的质量问题。

如果故障不是普遍问题，只是批次生产性的问题，可通过改进后整批更换。

因此，故障处理有些需要厂商进行处理，有些在风电场可以修复，有些则需要专业厂的专业人员进行解决。

大部件（特殊）修理：

风电机组中叶片、齿轮箱、发电机等大部件的损坏，会造成设备长时间停机，经济损失较大。

这些损坏的部件需要送到专业厂家进行修理，部件经过修理后，应进行出厂前检测，部件回装时应进行调整和重新试车。

发电机故障：

发电机主要出现的故障是短路、轴承损坏等，下列问题是导致发电机损坏的主要原因：

转子断条、放电造成轴承表面微点蚀、局部过热和绝缘破坏等。

齿轮箱故障：

齿轮箱是风电机组中最常出故障的部件，主要故障有轴承损坏、齿面微点蚀、断齿等，损坏的原因除设计和制造质量外，齿轮油失效和润滑不当也是齿轮箱最常见故障的原因。

齿轮箱故障的早期诊断：

齿轮箱早期故障可能仅仅发生在齿轮或轴承表面。

齿轮表面材料的疲劳损伤会引起运转噪音和工作温度的变化。

因此，经常巡视检查齿轮箱噪音和温度的变化，有助于早期发现齿轮箱故障。

有条件的风电设备应采取对振动状态的检测，并通过频谱分析来判断设备是否已产生疲劳破坏。

金属表面疲劳破坏：

如果设备疲劳破坏已经发生，在多数情况下，由于设备表面材料的脱落，致使润滑油中会出现金属颗粒，如果总不注意油品中的杂质，甚至有可能造成杂质阻塞油标尺，使风机检查人员在已缺油的情况下误以为不缺油。

因此，应通过不断检查润滑油中金属微粒的变化，也可以有助于早期发现齿轮箱损坏，这时风电场人员应尽快安排设备检修，并尽可能在机舱内不拆卸齿轮箱的情况下，处理损伤表面或更换已损坏的部件。

（4）备品备件管理

风电场做好设备运行维护工作的目标是能够将绝大多数故障进行自行修复，这就有必要建立设备维护的备品备件库。

通过备件仓储和物资管理，检修人员可迅速获得备件支持，及时进行更换，恢复设备运行。

解决备件问题有以下几种方法：

修理：

配备修理用的设备、检测仪器、常用的零件和图纸资料，对部件进行修理。

替代：

采用厂家认证过的国内部件替代相同型号的原有部件，可迅速使设备故障进行排除。

物流：

修复备件可通过备件库团购、网络虚拟库、门对门服务等方式进行解决。

设备的现场修理及在机舱内的更换：

为避免大型吊车的巨额费用，设备应尽可能在机舱内修理。

在有可能的情况下，现场修理可以采用机舱内维修吊车和移动检修作业平台。

（5）技术监督管理

风电技术监督应涉及风电场基建、运行维护的全过程，从工程设计、设备选型、制造、安装、调试、试生产到设备运行、检修、技术改造和风机退役鉴定等管理全过程中实施全面质量管理，其中包括机械和电气设备的性能检测，节能与环境保护、电能质量、保护与控制系统、自动化、信息及电力通讯系统等方面的技术监督。

技术监督就是对风电场设备健康水平、运行安全、风电质量、经济运行等方面的重要参数、性能和指标进行的监督、检查、调整及评价的过程。

风电场的技术监督包括：

风电场输变电系统和风电机组的技术监督。

风电机组的技术监督除上述内容外，还应包括机组振动监督和螺栓金属监督，安全监督应包括安全链和试验等内容。

6、技术人员的培训管理

针对目前风电场新员工较多的情况，应加强员工的技术、安全、管理制度方面的技能培训，并根据风电场野外、高空作业的特殊条件，进行适当的专项培训，如登高作业培训、逃生训练和急救培训，同时应对机械设备和电气设备的原理、结构、操作等方面的知识进行培训，使员工在正式进入风电场之前，就具备最基本的电气安全知识、电力法律法规、技术基础知识、动手操作能力等方面的知识和基本技能，以避免工作中发生人身和设备事故。

1）岗前培训

岗前培训包括基本原理学习、安全培训和登高训练等内容。

2）专业培训

专业培训包括机电理论和动手操作的培训，同时还应增加仿真培训和安全案例分析方面的培训。

3）考核

风电场应定期组织员工进行安全和技能的考核，如进行安全规程、技术理论和技术操作方面的考核，并根据考核结果竞争上岗。

7、风电运营成本管理

1）降低生产成本方法

风电场应加强风成本的预算管理。

预算管理应详细包括设备大修、技改、零购、管理费用、定检计划等内容。

严格执行计划管理，维持预算管理的刚性，加强备件和工具器管理及检修管理，努力做到修必修好的原则。

2）节能降耗管理

通过电能损耗分析可以得到不同时期、不同风速下电厂电能的损耗规律，以指导节能降耗措施的制定，提高风电场的功率因数，降低无关能源损耗，提高经济效益。

8、特殊环境对风电场生产运营管理的影响及应对措施

1）气候影响

（1）低温影响：

我国风电场所处的地区均为三北地区和东南沿海地区。

北方风电场多处于高寒地区，有相当一部分风电场冬季最低温度低于-30℃，应采取抗低温措施，确保减少设备停机时间，提高发电量。

设备抗低温措施包括：

采用抗低温油品，在最低气温低于-30℃的地区，应考虑流动性高的抗低温型油品，避免由于油品流动性差导致部分旋转部件缺少润滑油的现象发生。

提高设备材料抗低温脆性问题：

气温低于-30℃地区运行时，主要要考虑主轴、塔筒钢材抗低温脆性问题。

采用低温型叶片：

气温在低于-30℃的地区，叶片运行固有频率会发生变化，应采取低温型叶片。

采用耐低温元器件和部分控制元器件。

常温元器件在低温环境中可能产生误动作现象，也有可能产生损坏，因此应采用耐低温电控元器件或采用电加热器进行防冻处理。

（2）冰雪影响

个别北方地区风电场机组在冬季运行时会发生叶片结冰现象，包括南方个别山顶的风电场，也有些冰冻发生在风速传感器上，可造成风电机组停机的现象，需要采取以下措施进行预防：

加热除冰：

通过设置加热器，用管道将热风送到叶片根部并进入到叶片内部。

除冰剂除冰：

通过采用高空作业设备，在不破坏叶片表面材料的情况下，用除冰剂喷射到冰面进行除冰。

风速仪采用带加热器的设备。

（3）台风影响：

台风是我国东南沿海风电场要认真面对的自然气象灾害。

根据每日的天气预报，实时掌握台风的路径，提前采取相应的措施，包括机组防台技术措施，采用抗台风设计机组，加强地基和塔筒强度设计，并确保工程施工质量等措施。

2）地理条件影响

风电机组一般周边环境比较复杂，如周围有山区、森林、悬崖、海滨滩涂等复杂地形和障碍物，会引起气流畸变，造成空气湍流、切变以及尾流现象，进而影响风电机组的输出性能，更严重的是湍流、切变以及尾流会造成设备损坏，甚至影响设备使用寿命。

复杂地形对风电机组运行的影响：

对于地形复杂、邻近森林以及其它障碍物的风电场，设备运行中应对气流畸变可能对风电设备造成的影响给予充分的重视。

这就需要加大对风电系统机械传动部件的检查，如齿轮表面、轴承、力矩限位器等部件，应重点检查齿轮表面是否有微点蚀和润滑油中金属微粒有无变化，同时加强对机组功率特性输出曲线的检查分析。

以下原因影响功率曲线形状，最终影响设备发电量：

阵风过大，风轮响应滞后，气流紊乱，造成风轮上气流来流方向改变，对风的响应不够敏感，可以在设备控制中进行适当调整。

3）气候影响因素的应对措施

（1）高原低空气密度对风电设备的材料、散热和元件影响

高原地区由于海拔较高和空气密度较低，风电场中风电设备运行会受到材料老化和表面疲劳的影响。

夏季设备长时间和大负荷运行，使机舱散热在高原条件下与低海拔地区有所不同。

因此，应加强对机舱内散热能力的控制，对电控元件（如开关）在高原空气稀薄地区所产生的影响认应采取必要的措施。

（2）高原空气密度对发电的影响

由于夏季和冬季空气密度有较大的差异，风能密度发生变化会使机组功率输出受到影响，应采取叶片安装角度定期调节以及控制策略的变化、失速点调整等措施，在确保设备不发生超发的前提下，尽可能做到发电性能的优化。

4）机组发电场用电问题

为避免机组在低温环境中运行出现问题，系统需增加加热元件，其中包括风速仪、机舱、齿轮箱和齿轮油、冷却器和油管、控制器（必要时包括轮毂）等部位加热。

因此，机组用电功率加大，将增加风电场的用电量，同时在机组设计中，在考虑机舱操作空间的基础上，应尽可能考虑结构紧凑和密封性能良好的机舱，以避免过大的风电场用电。

5）风电机组性能下降问题的应对措施

风电机组经过一定时期运行后，部分机组由于各种问题导致性能下降，如不采取措施将导致发电量的下降和部件的损坏，影响机组使用寿命。

通过对机组运行数据的分析包括功率曲线分析，可以发现机组可能存在的问题，并在