鑒衡認證中心宗川翔：貫通設(shè)計、制造及項目管理全環(huán)節(jié)，控制風(fēng)機質(zhì)量安全風(fēng)險

2023年10月16日-19日，2023北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風(fēng)能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構(gòu)筑全球穩(wěn)定供應(yīng)鏈 共建能源轉(zhuǎn)型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關(guān)于“全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)布局及供應(yīng)鏈安全”“雙碳時代下的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景”“國際風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風(fēng)電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見APP全程直播本次大會。

在10月18日上午舉辦的風(fēng)電機組可靠性論壇上，北京鑒衡認證中心資深技術(shù)經(jīng)理宗川翔，發(fā)表了題為《中國風(fēng)電機組產(chǎn)品質(zhì)量及安全提升》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

各位行業(yè)專家同仁，大家上午好，我是北京鑒衡認證中心的宗川翔，今天我演講的主題是中國風(fēng)電機組產(chǎn)品質(zhì)量及安全提升。中國風(fēng)電已經(jīng)發(fā)展了30年，快速發(fā)展了10余年，已經(jīng)實現(xiàn)了量的提升，到了實現(xiàn)質(zhì)的突破的關(guān)鍵階段。我們一直認為產(chǎn)品的質(zhì)量是整個行業(yè)持續(xù)發(fā)展，健康發(fā)展的基石。下面我將從現(xiàn)狀統(tǒng)計、原因分析，還有提出解決方案三個方面進行詳細的介紹。

先來看一組數(shù)據(jù)，截止到去年年底為止，中國風(fēng)電已經(jīng)連續(xù)14年實現(xiàn)了年裝機量的全球第一，去年年底累計的裝機總量已經(jīng)達到了3.96億千瓦，但是隨著裝機量的提升，我們也可以發(fā)現(xiàn)近年來，事故發(fā)生的數(shù)量也是逐年提升的，但是事故發(fā)生數(shù)量的增加趨勢和整體的裝機量趨勢是一致的，沒有實現(xiàn)一個突變。

這個主要有三方面原因，第一個方面它的裝機的體量上去了，基數(shù)大了發(fā)生的事故數(shù)量就會增加。第二個原因是隨著新媒體和分散式的塔架，分散式的機組的發(fā)展，更多風(fēng)電的事故或者是失效的情況，被咱們普通百姓或者是咱們整個行業(yè)內(nèi)的人更多關(guān)注，更容易關(guān)注到了。

第三個隨著機組大型化的發(fā)展，單機容量越來越大，咱們現(xiàn)在面臨的情況與之前也不太一樣了，早期的時候中國風(fēng)電是在跟著別人的腳步去前進，有國外的經(jīng)驗和標(biāo)準(zhǔn)可以借鑒，但是現(xiàn)在由于咱們機組的研發(fā)迭代速度越來越快，已經(jīng)達到了全球領(lǐng)先水平，遇到了很多新的問題，新的風(fēng)險，這些新的問題，新的風(fēng)險是沒有國外的成熟的經(jīng)驗可以借鑒的，所以這些也是需要我們自己去解決去突破的。風(fēng)電機組是一個復(fù)雜產(chǎn)品的集成，分系統(tǒng)分部件有數(shù)10種，涉及到的專業(yè)也非常多，所以它的失效類型也是非常多種多樣的。

根據(jù)我們鑒衡獨立進行的500多起失效分析的案例進行統(tǒng)計，可以分為三大類，首先最主要的部件失效，占比超過了將近70%，其次是倒塔類的，著火類的事故也時有發(fā)生，其他類型的失效類型中有像異響、震動頻發(fā)、橢圓度異常等等，其中部件失效占比超過百分接近70%，也是由于風(fēng)電機組的部件種類比較多，這個原因?qū)е碌模堰@個部件的失效類型再細分的話，又可以分為葉片的失效，齒輪箱的失效、塔架的失效等等。

其中以葉片為例，因為它是機組的主要載荷的承載的部件，而且制造的環(huán)節(jié)人工的參與度比較高，隨著機組大型化以后，葉片越來越長，會伴隨著一些新的問題等等這些問題綜合到一起，使得葉片的失效，發(fā)生的數(shù)量是最多的。你們可以看到之前上一頁的PPT是對葉片的對失效的類型進行分類，對失效原因進行統(tǒng)計和分類，可以看出來是風(fēng)電機組的事故和失效，它往往不是單一原因造成的，往往是多多個原因疊加的。

下面這兩個圖表的統(tǒng)計是以失效或者事故的根本原因作為單一的原因進行統(tǒng)計的。我們可以看出風(fēng)電機組的安全性問題，它涉及到多個環(huán)節(jié)、多個階段，最主要的就是在運營生產(chǎn)前的數(shù)量占比最多的，并且不管是部件失效還是倒塔類的問題，生產(chǎn)制造的問題，它的質(zhì)量問題是最主要的一個失效原因。

從15年開始，海上機組的事故和失效也是逐漸開始產(chǎn)生的，也是與海上風(fēng)電的快速發(fā)展有關(guān)。但是不同于陸上機組，海上風(fēng)電的失效原因，它主要源集中在運行環(huán)境這個方面，這與海上的特殊環(huán)境像臺風(fēng)、雷擊等等是有密切相關(guān)的。

同時海上風(fēng)電設(shè)計問題導(dǎo)致的失效，也是重要因素之一，這也與海上機組目前都是一些大型化的機組，它的實驗驗證和測試沒有及時跟上是強相關(guān)的。以上是一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)對風(fēng)電機組質(zhì)量問題的類型，還有它原因的一些分類和統(tǒng)計，下面我們就從引起質(zhì)量問題的各個階段進行逐一的去分析。

首先就是風(fēng)電機組設(shè)計方面的原因，因為我們知道風(fēng)電機組的設(shè)計是最基礎(chǔ)，也是最核心的風(fēng)險管控的手段，這個設(shè)計不單單指的是仿真的設(shè)計，理論設(shè)計，停留在計算機和圖紙上面的設(shè)計，這個設(shè)計是指的是在批量生產(chǎn)前，樣機定型設(shè)計之后還要開展實際部件的測試，還有整機的型式測試，通過型式測試之后才具備商業(yè)化的條件，但是商業(yè)化也是分為小批量的商業(yè)化和大批量的商業(yè)化的兩個階段。

因為風(fēng)電機組它是復(fù)雜系統(tǒng)的集成，并且工作環(huán)境也是各種各樣，有不同的環(huán)境條件，對它的運行會產(chǎn)生比較大的影響。所以一般在完成定型設(shè)計以后，會進行小批量的生產(chǎn)運行，通過實際的測試數(shù)據(jù)，對前期定型設(shè)計的一些關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，關(guān)鍵參數(shù)進行驗證，來修訂它之前的設(shè)計，發(fā)現(xiàn)一些新的風(fēng)險之后，進行管控措施的優(yōu)化，這樣再進行大批量生產(chǎn)，才能更好的或者是更經(jīng)濟的去確保機組的質(zhì)量，提高它的可靠性。

完成機組設(shè)計定型之后，在具體安裝到風(fēng)電場的時候，需要根據(jù)場址的環(huán)境條件，比如說它的風(fēng)速、湍流、風(fēng)切變等等環(huán)境條件進行復(fù)核，以及地質(zhì)條件是否有地震，電網(wǎng)條件等等進行復(fù)核，來提高場址的適配性，來滿足場址條件下機組的安全性。剛才介紹了關(guān)于風(fēng)電機組設(shè)計的環(huán)節(jié)或者是流程，我們現(xiàn)在實際項目中機組設(shè)計方面是遇到哪些問題？

首先就是一些新形勢帶來的新風(fēng)險，因為中國風(fēng)電發(fā)展得非常的快，伴隨機組大型化，輪轂中心越來越高，風(fēng)輪直徑越來越大，新形勢應(yīng)用會產(chǎn)生一些新的技術(shù)風(fēng)險，比如說混塔的應(yīng)用，因為現(xiàn)在高塔筒越來越多，柔塔、鋼塔和混塔是兩種臺架形式，隨著搶裝潮過去之后，混塔的應(yīng)用也是逐年提升，但是混塔現(xiàn)在以認證角度來說，混塔一般都只是做單獨的設(shè)計評估，沒有進行獨立的型式測試，而且現(xiàn)在業(yè)主在采購混塔機組的時候，一般都是整機廠來提供整機機頭的設(shè)計，混塔廠家來提供混塔的設(shè)計，很難去做一體化的評估和測試，這些都可能會帶來后期是混塔應(yīng)用中的風(fēng)險。而且隨著混塔的高度越來越高，也的確遇到了一些像做漿料密實度不均勻，導(dǎo)致在水平縫區(qū)域發(fā)生裂縫，還有塔架脫落導(dǎo)致的混塔強度降低的問題。

第二點設(shè)計方面的問題，就是機組大型化以后帶來的風(fēng)險，這些風(fēng)險在于目前行業(yè)內(nèi)缺少統(tǒng)一的認知，標(biāo)準(zhǔn)方面又存在缺失。所以對于大型化以后的，像長葉片的穩(wěn)定性問題，大葉輪鋼塔的渦激振動的問題，包括大容量機組的傳動鏈的問題，這些都是近年來發(fā)生的失效事故，是有實際案例的。這些問題由于目前還處于研究階段，缺少一些實際的測試數(shù)據(jù)，還沒有提供比較成熟的或者是行業(yè)形成共識的解決辦法。

對于這種長葉片的穩(wěn)定性問題，目前行業(yè)內(nèi)主要的應(yīng)對措施就是在吊裝階段對長葉片進行加網(wǎng)兜，來防止出現(xiàn)不穩(wěn)定性問題，還有對于長葉片在運行期進行葉片加組，來提高它的穩(wěn)定性。除了以上這些新技術(shù)新形勢帶來的風(fēng)險以外，還有場址適配性不完善的問題，也是主要體現(xiàn)在三個方面，一個就是說在搶裝項目工期，還有低價競爭的壓力下，實際應(yīng)用的機組和設(shè)計經(jīng)過認證的機組有很多存在不一致的情況。

比如說塔架的高度一致，但是重量存在差異，葉片的長度一樣，葉形有不一樣的，這些都會導(dǎo)致實際應(yīng)用的機組是沒有經(jīng)過有效驗證測試的。另外一方面，整個項目為了最大化的去提高它的收益，都是以合規(guī)為底線，最大限度去降低機組的安全密度，這樣也是降低了機組安全的容錯率。

第三方面主要是在項目開發(fā)階段，由于項目的周期比較緊張，風(fēng)資源的測試數(shù)據(jù)不充分，它測風(fēng)的代表性不足，在復(fù)雜地形環(huán)境下，機組在定制化設(shè)計的時候，產(chǎn)生的不確定性就會比較大。當(dāng)這些因素都疊加到一起的時候，就會產(chǎn)生場址適配性的問題。

我舉一個比較典型的例子，就是某一個風(fēng)電項目在前期開發(fā)的時候，由于周期比較短，所以它采用的是虛擬測風(fēng)塔的方式去進行的前期的測風(fēng)，廠家又根據(jù)測風(fēng)的結(jié)果進行了機組場址的定制化設(shè)計，而且它留的余度也比較小，在實際的后面機組項目投運之后也是因為收并購的項目，我們介入進去，然后開展這個項目的安全性評估，用實際的測風(fēng)塔去測，測算了它20年的安全性工作，發(fā)現(xiàn)其中33臺機組有18臺機組，它的安全性不能滿足運行20年的要求，為了解決這個問題，也是后期采取了山區(qū)管理的策略，但是這樣就使這個項目后期的發(fā)電量會有損失，損失量大概有20%左右。所以這些問題如果在前期沒有很深入的去關(guān)注或者是解決，會造成后期的經(jīng)濟損失。

設(shè)計方面的問題之后，就是在風(fēng)電機組制造環(huán)節(jié)，因為制造一直是產(chǎn)品質(zhì)量和安全的最主要的問題，通過剛才統(tǒng)計分析，我們也能看見不管是部件失效還是倒塔類的，都是由于制造環(huán)節(jié)的問題導(dǎo)致了最后的失效的發(fā)生，但是近幾年的產(chǎn)品迭代速度越來越快，而且供給不足也加劇了這一問題。

制造方面的問題主要是由于存在制造偏差，還有產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性不足方面導(dǎo)致的，這也是由于機型迭代比較快之后，制造工藝的設(shè)計沒有跟上，使得制造過程中很多應(yīng)該由自動化或者是工藝解決的問題，靠人員的成熟度或者是制造工人的熟練度去彌補，但是這樣就會引入了人員失誤的概率，所以導(dǎo)致了最終質(zhì)量的問題的發(fā)生。

制造問題的兩方面，一個就是人員操作的問題，它一直是制造環(huán)節(jié)最主要的問題。以葉片制造為例，它在合模早期的時候需要人工刮膠，但是工人在刮膠的時候可能會出現(xiàn)這種手抖手酸的情況停下來，使刮膠之后它氣泡進去導(dǎo)致空腔、缺膠的情況。這個問題現(xiàn)在通過工藝的改善，已經(jīng)使用自動刮膠機來刮膠，保證刮膠的過程是連貫均勻的來解決了。后面還有關(guān)于主梁褶皺的問題，也是在前期的時候通過人工進行鋪層，由于疏忽就會導(dǎo)致鋪層不均勻不平順，使葉片的承載力下降，在這個位置后期在運行的時候就會發(fā)生葉片斷裂，現(xiàn)在也是通過工藝的改善解決了鋪層不均勻的問題。

還有關(guān)于制造工藝設(shè)計方面的問題，由于機型的迭代非常的快，很多新的部件、新的機型、新的翼型在設(shè)計出來之后沒有相應(yīng)的制造工藝予以匹配，還在用之前老的工藝，舊的工藝去生產(chǎn)制造，這樣可能對新產(chǎn)品來說，就沒法按照設(shè)計要求去滿足它的制造強度，也是以葉片和塔架的制造為最主要的問題。除了制造的問題以外，在運輸過程中也可能會發(fā)生一些由于運輸方案設(shè)計不合理，或者是一些意外的交通事故，它的應(yīng)對的措施不充分，導(dǎo)致了一些運輸問題。

主要的問題也是近期來發(fā)現(xiàn)，葉片越來越長以后，它的運輸過程中的工程夾具設(shè)計的不合理，導(dǎo)致多次的刮蹭，磕碰的問題。機組在吊裝過程中也會發(fā)也是呈現(xiàn)了比較多的問題，由于項目的周期比較緊張，項目施工的趕工壓力比較大，使人員疏忽誤操作的概率也提高了。

另外一個就是由于新機型，新的技術(shù)，新的產(chǎn)品在吊裝過程中會采用一些新的技術(shù)手段，這樣它有一些新增的人員，吊裝能力不足，吊裝經(jīng)驗不充分，導(dǎo)致了吊裝過程中事故的發(fā)生，對于突發(fā)環(huán)境條件導(dǎo)致的吊裝上面的事故，多在海上的項目中遇到，主要是由于巨浪強風(fēng)導(dǎo)致吊裝過程中的事故。

下一個環(huán)節(jié)就是吊裝完以后，風(fēng)電機組進入生產(chǎn)運營階段，這個階段主要就是運維導(dǎo)致的一些失效，但是這個階段的失效往往不會突然產(chǎn)生一些突發(fā)性失效或者事故的情況，它主要是發(fā)現(xiàn)問題之后沒有進行及時的管控，沒有及時的整改，長年累月的去堆積在那里，導(dǎo)致了進一步的嚴重事故發(fā)生，所以運維階段發(fā)現(xiàn)的問題，如果能夠及時發(fā)現(xiàn)及時處理，往往能夠防止經(jīng)濟損失的擴大。

最后就是關(guān)于風(fēng)電機組運行環(huán)境的問題，運行環(huán)境主要分兩方面，一個是極端的環(huán)境條件和常規(guī)的環(huán)境條件導(dǎo)致的失效和事故的發(fā)生，極端的環(huán)境條件主要是在海上遇到的比較多，它主要是由于臺風(fēng)、雷擊導(dǎo)致的失效。

近些年由于廠家也是推出了很多抗臺型的機型，抗臺的模式也是得到了充分的驗證，大大降低了臺風(fēng)下風(fēng)電機組的風(fēng)險，常規(guī)的環(huán)境條件主要是針對20年的使用情況的問題，比如說年平均風(fēng)速還有湍流度有沒有超過設(shè)計值，如果現(xiàn)場的年平均風(fēng)速和湍流度超過設(shè)計值，沒有經(jīng)過有效的復(fù)核，風(fēng)電機組在運行了多年以后，就可能會出現(xiàn)這種塔架開裂，螺栓斷裂等等情況，所以應(yīng)該在場址環(huán)境條件下，按照實際的環(huán)境條件對風(fēng)電機組進行有效的復(fù)核。

以上就是總結(jié)了風(fēng)電機組在各個環(huán)節(jié)主要的失效原因，我們也通過這些原因進行總結(jié)，來為中國風(fēng)電未來的高質(zhì)量的發(fā)展提出一些建議和解決方案。首先高質(zhì)量的發(fā)展肯定是從設(shè)計中來的，因為風(fēng)電機組的設(shè)計是它最基本，最核心管控風(fēng)險的手段，但是風(fēng)電機組的設(shè)計問題最關(guān)鍵的是驗證，風(fēng)電機組它要通過從樣機設(shè)計到大批量生產(chǎn)，是比較漫長的驗證的過程。

所以我們建議整機廠商要根據(jù)行業(yè)的發(fā)展節(jié)奏，適度的控制產(chǎn)品的更新節(jié)奏，提前做好產(chǎn)品的規(guī)劃和銷售預(yù)測，適當(dāng)拉長產(chǎn)品的銷售周期，從打造產(chǎn)品差異化入手，避免直接價格競爭，這樣咱們生產(chǎn)出來的產(chǎn)品或者是成型產(chǎn)品，都是能夠保證它的對于新風(fēng)險新的技術(shù)形式，經(jīng)過有效的測試驗證的。對于開發(fā)商企業(yè)來說，建議不要一味追求機組大型化，而是針對自身場址的環(huán)境條件來進行選取已經(jīng)批量運行的，就是有實際測試的或者實際運行數(shù)據(jù)支撐的這種機型，作為主流機型。

同時在新產(chǎn)品的開發(fā)階段要嚴格按照這個部件測試，整機的型式測試，還有樣機風(fēng)電場的實際測試，這種全方位測試驗證的流程來進行，這樣能夠及早發(fā)現(xiàn)新產(chǎn)品中的一些質(zhì)量問題安全隱患，避免有問題的產(chǎn)品大批量的到天上，這樣能夠最大限度的減少產(chǎn)品驗證的成本，在實際的項目中發(fā)生，而是讓驗證成本發(fā)生在產(chǎn)品的生命前期，通過小批量到大批量驗證的流程，避免在實際項目中大量的去交學(xué)費，去進行改造，去修復(fù)。

同時要加強行業(yè)的合作，通過實際驗證的手段和制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的方法來推進，來保證這個產(chǎn)品質(zhì)量的提升，使產(chǎn)品的迭代的速度慢下來。同時開發(fā)商企業(yè)應(yīng)該也是按嚴格按照獲證的情況去確認現(xiàn)場機型的配置情況，它是否與認證經(jīng)過實際測試的這些實際配置是一樣的。同時在現(xiàn)場的環(huán)境條件下，對實際應(yīng)用的機型開展場址適配性的復(fù)核。

在制造環(huán)節(jié)我們建議是加強生產(chǎn)工藝的設(shè)計和過程的管控，提升風(fēng)電行業(yè)可制造性的水平，通過工藝設(shè)計的提升來匹配它的新的產(chǎn)品形式和新的風(fēng)險。并且關(guān)注這個行業(yè)內(nèi)，由于制造環(huán)節(jié)發(fā)生的一些事故來更新它的生產(chǎn)工藝，提高它安全管控的手段。

同時高質(zhì)量的發(fā)展也是從項目管理中來的，應(yīng)該對整個項目的全過程進行風(fēng)險管控，依據(jù)行界的失效案例建立失效數(shù)據(jù)庫，從設(shè)計、制造、運輸、安裝、運維等環(huán)節(jié)來識別新的風(fēng)險，把新的風(fēng)險的管控措施加到整個項目管理中去，同時針對不同的風(fēng)險點，要給出相應(yīng)的我們叫防火墻或者是管控措施，來避免一系列的風(fēng)險點，最終導(dǎo)致比較惡性的事故故障來發(fā)生。

同時我們也是呼吁行業(yè)推進行業(yè)層面的事故及分析經(jīng)驗的分享，因為新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，新的機型不斷出現(xiàn)，而且生產(chǎn)周期不斷縮短情況下，推進行業(yè)級別的事故及經(jīng)驗分享，能夠避免同一個事故，同一個問題多次發(fā)生，這樣能夠使行業(yè)更加高效健康的發(fā)展。

所以我們也可以看出來安全生產(chǎn)的風(fēng)險發(fā)生，往往不是某個環(huán)節(jié)發(fā)生問題導(dǎo)致的，而是由多個環(huán)節(jié)，整個鏈條上的一個貫通導(dǎo)致的最初風(fēng)險源到最終意外事故的發(fā)生。而我們要是做好安全生產(chǎn)的風(fēng)險管理，通過識別各個環(huán)節(jié)的風(fēng)險點，把這個漏洞都堵上，就能夠避免最后的失效和事故的發(fā)生，整體的提高風(fēng)電產(chǎn)品的一個質(zhì)量和可靠性。所以總結(jié)一下，建議主要從三方面，它從設(shè)計中來，它從制造中來，它從項目管理中來，通過這三方面提高整體的風(fēng)電產(chǎn)品的質(zhì)量，提高行業(yè)的健康發(fā)展。

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）