UL中國(guó)高級(jí)項(xiàng)目工程師蘇彤出席“第五屆中國(guó)風(fēng)電后市場(chǎng)專題研討會(huì)”，在風(fēng)電場(chǎng)技改與優(yōu)化專題論壇，分享題為“風(fēng)電機(jī)組剩余壽命評(píng)估及延壽”的主旨演講。

　　蘇彤：大家好我叫蘇彤，來(lái)自UL咨詢公司，今天給大家?guī)?lái)的題目是全生命周期風(fēng)電機(jī)組壽命評(píng)估。

　　首先帶大家一張圖，這張圖是統(tǒng)計(jì)2001年到2011年新增裝機(jī)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間表，一個(gè)是2006到2010年，這五年風(fēng)電開發(fā)實(shí)現(xiàn)了爆發(fā)的增長(zhǎng)，另外一個(gè)時(shí)間點(diǎn)是2001年左右，我們認(rèn)為從這個(gè)時(shí)候開始安裝的風(fēng)機(jī)，目前為止已經(jīng)運(yùn)行了十七八年的時(shí)間，就要達(dá)到風(fēng)機(jī)20年的壽命，我們風(fēng)機(jī)機(jī)組可以檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)、評(píng)估失效的風(fēng)險(xiǎn)，從而保證機(jī)組的正常運(yùn)行，并且通過壽命的評(píng)估去預(yù)估資產(chǎn)的價(jià)值。

　　2006年到2010年安裝的機(jī)組是不是有一個(gè)評(píng)估？已經(jīng)運(yùn)行15-20年的風(fēng)電場(chǎng)，這樣的機(jī)組進(jìn)行了暮年的狀態(tài)，比較老酒，如果我們對(duì)它進(jìn)行剩余壽命的評(píng)估，就可以幫助機(jī)組檢測(cè)它失效的風(fēng)險(xiǎn)，它接下來(lái)可以運(yùn)行多少年，資產(chǎn)長(zhǎng)期的價(jià)值是多少。對(duì)于剛剛提到的2006年到2010年裝的機(jī)組，到目前可能運(yùn)行了大概10-15年的時(shí)間，我們針對(duì)這樣一批機(jī)組進(jìn)行壽命的評(píng)估，可以檢測(cè)關(guān)鍵部件的失效風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于失效風(fēng)險(xiǎn)比較高的部件我們可以進(jìn)行技改或者是更換等等。

　　因?yàn)楝F(xiàn)在很多國(guó)外的風(fēng)電場(chǎng)都可以運(yùn)行15-25年的時(shí)間，像這種關(guān)鍵部件來(lái)進(jìn)行一個(gè)更換，大概12-13年左右的時(shí)間，我們通過和國(guó)內(nèi)的一些客戶進(jìn)行了解，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)客戶也知道就是說(shuō)我們可以大概在這樣一個(gè)時(shí)間需要對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行更換，他們存在的疑問是我到底10年還是15年的時(shí)候更換，換早了會(huì)面臨二次更換的風(fēng)險(xiǎn)，換晚了會(huì)影響風(fēng)機(jī)運(yùn)行的功率，我們對(duì)此給出建議幫助客戶進(jìn)行判斷。

　　我們對(duì)于對(duì)剩余壽命的評(píng)估可以進(jìn)行早期的運(yùn)維水平。最近剛剛出臺(tái)新的政策對(duì)未來(lái)行業(yè)發(fā)展也是影響比較大，就是競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，未來(lái)電價(jià)越來(lái)越低，對(duì)于我們是度電成本的降低，如果風(fēng)機(jī)運(yùn)行的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)的話，可以幫助提高我們的一個(gè)發(fā)電量，另外一方面也會(huì)減少機(jī)組的折舊、攤消的指出，會(huì)達(dá)到度電成本降低的目的。

　　經(jīng)濟(jì)的角度講最終風(fēng)電場(chǎng)的收益取決于收益和支出的占比，我們可以及時(shí)檢測(cè)出它的風(fēng)險(xiǎn)，提前規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)運(yùn)行策略進(jìn)行調(diào)整，可以降低支出，風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，折舊成本越低，發(fā)電量也會(huì)增加。

　　接下來(lái)算了一粗賬，我們量級(jí)是這樣的水平。利潤(rùn)等于收入-運(yùn)維大修的支出，減利息的支出，+攤銷折舊的指出，假設(shè)我們運(yùn)行了第五年時(shí)間的狀態(tài)，我們計(jì)算不包含增值稅，風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目容量50MW，風(fēng)電場(chǎng)總投資4億，一年發(fā)電小時(shí)2000H，這樣可以造成一個(gè)很大的影響，20年可能就是2千萬(wàn)，30年就是1300萬(wàn)，收益率比較明顯，20年收益率達(dá)到13%，25年23%，30年30%的收益率，我們看到利潤(rùn)取決于收入、運(yùn)維大修、攤銷折舊、利息支出，有一部分是由于延壽技改造成的，這部分取決于業(yè)主到底對(duì)它進(jìn)行多少的投入，進(jìn)行怎樣的技改。當(dāng)然我們會(huì)給出最終的建議，也會(huì)給出做技改需要產(chǎn)生的支出，我們都會(huì)在最終的結(jié)果進(jìn)行呈現(xiàn)，給客戶作為參考。

　　接下來(lái)看一下壽命的評(píng)估會(huì)有哪些利益，帶來(lái)什么樣的效益。對(duì)于制造商來(lái)講可以增加產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)楝F(xiàn)在很多一些包括國(guó)外的制造廠招標(biāo)方法會(huì)提出一些要求，要求你這個(gè)機(jī)組是否可以能夠運(yùn)行達(dá)到20年、25年，乃至30年的條件，我們通過壽命評(píng)估去確定，可以增加產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，運(yùn)維方來(lái)講可以幫助減少檢測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)，可以提出一些改造缺陷的建議，可以幫我們做出運(yùn)維策略的調(diào)整。作為業(yè)主來(lái)講可以幫助改造投資所帶來(lái)的回報(bào)，可以最大限度提高資產(chǎn)的價(jià)值，業(yè)主就是可以降低融資和再融資的風(fēng)險(xiǎn)，或者是用于合同的再談判，投資人來(lái)講尤其是并購(gòu)過程中可以確定資產(chǎn)的長(zhǎng)期價(jià)值，政府部門來(lái)講剩余壽命的評(píng)估可以作為安全協(xié)議的一些擬定，或者是能源相關(guān)法規(guī)的規(guī)定作為依據(jù)。

　　接下來(lái)從以下的技術(shù)背景、流程、結(jié)果和不確定度來(lái)為大家簡(jiǎn)單介紹一下。首先我們剩余壽命評(píng)估會(huì)做哪些分析？主要是包括部件的疲勞載荷的分析，包括葉片、輪轂、主框架、主軸、塔筒的分析，不包括極限載荷、設(shè)計(jì)余量的分析。

　　我們機(jī)組設(shè)定壽命是國(guó)家風(fēng)機(jī)機(jī)組的研究標(biāo)準(zhǔn)，通過了美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，成為首個(gè)風(fēng)機(jī)機(jī)組的研究標(biāo)準(zhǔn)。基于背景是設(shè)計(jì)值和實(shí)際值的比較，風(fēng)參、設(shè)計(jì)、維護(hù)這方面的對(duì)比。對(duì)于延壽最終會(huì)建立模型，模型是由UL集團(tuán)開發(fā)的模型，通過載荷等向損傷載荷強(qiáng)度的計(jì)算，最終給出剩余的壽命。

　　接下來(lái)是評(píng)估流程。這個(gè)是根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)先數(shù)進(jìn)行羅列的，上面三點(diǎn)是我剛剛提到這三方面的輸入，是我們廠址的選擇，針對(duì)風(fēng)機(jī)對(duì)關(guān)鍵部件計(jì)算等效載荷的強(qiáng)度，針對(duì)關(guān)鍵部件的等效損傷載荷壽命，對(duì)于機(jī)組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的檢查。

　　輸入一方面是風(fēng)等級(jí)，基于IEC的標(biāo)準(zhǔn)，或者是我們做認(rèn)證的一些材料，或者是運(yùn)行這方面機(jī)組啟停的次數(shù)，還有草靠OEM手冊(cè)的維護(hù)的輸入。

　　現(xiàn)場(chǎng)特定場(chǎng)址條件的風(fēng)參，實(shí)際運(yùn)營(yíng)的輸入包括SCADA的數(shù)據(jù)，以及報(bào)警、報(bào)告啟動(dòng)次數(shù)停開機(jī)的寫記錄，包括實(shí)際運(yùn)維策略的參數(shù)等等。

　　接下來(lái)是IA氣彈模型，這是UL自己開發(fā)的模型，中間的表格是基于風(fēng)參，就是空氣密度等等風(fēng)參現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)計(jì)值的對(duì)比，向上是設(shè)計(jì)值之內(nèi)，向下是超過了范圍之內(nèi)，如果在范圍內(nèi)或者是超過了范圍到底可以運(yùn)行多少年？我們可以通過計(jì)算來(lái)得到一個(gè)最終的結(jié)果。

　　中間展示的是一個(gè)模型進(jìn)行載荷的時(shí)間序列模擬的結(jié)果，右邊是葉片不同方向的觀測(cè)值和模擬值結(jié)果的對(duì)比和呈現(xiàn)。強(qiáng)度這一塊主要是指我們要看SN的曲線，SN左邊這張圖是風(fēng)機(jī)某一個(gè)部件SN的曲線，不同的曲線代表不同的SN，右邊是一個(gè)正態(tài)分布。

　　我們認(rèn)為壽命Miner可以累積的，綠色的曲線是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況下的載荷強(qiáng)度，黑色的線代表它部件強(qiáng)度從0年-30年的載荷狀態(tài)，右邊這張圖主要是最終會(huì)給出兩種結(jié)果呈現(xiàn)的方式，一種是達(dá)到一定的破壞率壽命是多少，另外一個(gè)是達(dá)到一定壽命的時(shí)候破壞率是多少。

　　最終我們還會(huì)做一個(gè)機(jī)組的檢查，不給大家念了，這個(gè)是基于IEC17020的體系進(jìn)行目視的檢查。我們之所以會(huì)做這個(gè)檢查，因?yàn)槲覀冇?jì)算的結(jié)果不僅僅是基于一個(gè)理論的結(jié)果，還有實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的檢查做輔助和對(duì)結(jié)果的一個(gè)驗(yàn)證。

　　接下來(lái)給大家介紹結(jié)果和不確定度，不確定度來(lái)源于風(fēng)參數(shù)、運(yùn)維條件、風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)以及特性等等這些。模型也會(huì)引入一定的不確定度，我們可以通過實(shí)際的觀測(cè)來(lái)去驗(yàn)證這個(gè)模型的準(zhǔn)確度，此外還會(huì)對(duì)模型進(jìn)行校正。最終結(jié)果在這也是給了一個(gè)例子，假設(shè)有A和B兩個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，有兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)合相同平均條件下運(yùn)行，A風(fēng)電場(chǎng)我們所給出的輸入數(shù)據(jù)比較少，A風(fēng)電場(chǎng)評(píng)估的解結(jié)果就是28加減7的結(jié)果，B風(fēng)電場(chǎng)是28加減2的浮動(dòng)度，可以看出來(lái)所帶來(lái)經(jīng)濟(jì)的差異很可管的，比如說(shuō)100MW的風(fēng)電場(chǎng)，工作2500H，可以帶來(lái)5億元的差異。

　　這也是最終結(jié)果和不確定度的呈現(xiàn)，左邊是關(guān)鍵的部件，P50和P10的值，P50是50%的值，P10是代表概率是97.5%的值，我們拿第二點(diǎn)的鏈接做一個(gè)例子，P50是23.9年，也就是運(yùn)行達(dá)到23.9年破壞發(fā)生的概率就非常高了。我們可以看到它P10的值是18年，我們可以認(rèn)為從18年的時(shí)候就需要對(duì)個(gè)部件需要對(duì)它引起注意，此外可以通過目視的檢查等對(duì)它進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)的監(jiān)控。我們也會(huì)給出建議，技術(shù)上是可行的，我們也會(huì)給出經(jīng)濟(jì)賬，技改會(huì)產(chǎn)生多少投入，最終還是業(yè)主決定進(jìn)行怎么樣的技改和運(yùn)維的調(diào)整。

　　這個(gè)也是結(jié)果分析的呈現(xiàn)，我們會(huì)給風(fēng)電場(chǎng)每一個(gè)風(fēng)機(jī)和部件進(jìn)行評(píng)估，最后給出結(jié)果。

　　我們可以提供全生命周期的機(jī)組剩余壽命評(píng)估的服務(wù)，可以更好把握風(fēng)險(xiǎn)和長(zhǎng)期的價(jià)值，我們基于UL4143風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，還有包括經(jīng)常性檢查和維護(hù)在內(nèi)的戰(zhàn)略規(guī)劃是定壽和降低風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵，評(píng)價(jià)用于壽命降低支出，可以評(píng)估出風(fēng)險(xiǎn)。

　　以下是我們做的一些項(xiàng)目案例，前三個(gè)是并購(gòu)的項(xiàng)目，我們做的是技術(shù)的競(jìng)調(diào)，這個(gè)服務(wù)已經(jīng)嵌入了技術(shù)競(jìng)調(diào)里面去，時(shí)間還是很短的。

　　謝謝大家！

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