“台风灾害下，有很多机组的情况下，倒和不倒不再是0或1的概念。比如部件破坏程度、破坏的数量是成一定的比例，计算台风风险时，载荷模拟、结构强度、材料都是有一定不确定性的。”在近日，北京鉴衡认证中心副总裁张宇发表了《从整体上认识海上风电台风灾害风险的新角度》的主题演讲，以下为演讲实录：
各位领导、各位专家、各位同行朋友们：
大家上午好！首先非常感谢主办方提供这样一个交流的机会，把行业各方聚到一起，共同关注海上风电工程。今天，我将会分享鉴衡近期的一个研究，这个研究会从行业内通常不会考虑到的一个角度来看台风的问题，我的演讲也会聚焦到比较具体的问题。
海上风电规模化发展以后，台风的风险依然是被广泛关注的问题。当我们和其他行业去交流、去介绍海上风电的场景，有可能用这样的思维方式是比较适用的。先看一下通常我们是如何介绍台风的风险。通常，我们会用沿海地区建国以来台风的统计，还有就是全球对台风灾害不同类别的分级来佐证，但经常会有行业外的人士提问——机组抗台能力达到什么水平？如何通过风轮的朝向降低抗台时的载荷？——等等相关的问题。如果有一个很好的朝向以后，机组的抗台能力可以显著的提升，但是大部分台风发生的时候，难免会引起电网掉电，抗台策略实现起来有一定的困难，所以设计时我们仍需进行全方位的载荷计算和模拟。经常有人会有“风力发电机组连入门级的台风都抗不住”这样的困惑，不知道当风速达到红线的时候到底会发生什么，是不是风机就开始成片成片的倒塌；比如我们面对“30·60”碳中和目标下有大片的海上风电规划的时候，这个风险会变成什么样？——这些问题我们业内都没有很好地回答，也难免行业外的人士会有这样的诸多疑问。
台风灾害下，很多机组的情况下倒和不倒不再是0或1的概念，这样的思考是不对的。比如部件的破坏程度、破坏的数量是成一定的比例，计算台风风险的时候，载荷模拟也是有不确定性的，还有结构强度、材料等都是有一定的不确定性，虽然工程上有很多办法可以把这种不确定性包罗起来，但如果回到刚才的问题，可能就要把这些问题再找回来。不同的部件有不同承载的差异，比如说叶片毁坏了之后次生灾害可能会进一步发生，这些都有可能发生，以一定概率形式存在的，单台机组是以概率形式出现，如果很多机组那就是以比例的方式存在。可以想像，随着台风极限风速的提高，破坏的比例肯定是随之增长的，这符合大家直观的认识，但是如何把这种直观的认识变成一个可以描述的东西，让行业外的人士理解这个问题，这就是我们研究的内容。
首先，我们把设计里面的不确定性还原出来，以概率的方式呈现。不同机组破坏的程度和数量按照一定的比例、概率还原出来，从而实现破坏概率矩阵，这样的方法参考了抗震设计里面易损性分析的方法、方式。为了让这个结果可视性更好一些，我们引入了不同部件的价值，这样就可以得到直接经济损失的破坏比例。为了完成这项任务，我们在设计里面用到很多安全系数，比如载荷安全系数、材料安全系数、结构安全系数等等，这些安全系数背后都是基于工业基础的统计而得来的，每个安全系数的背后代表着一定的概率分布以及所对应的包络区间。行业内比较熟悉的比数是湍流覆盖率的问题，湍流发生按照风速的规律是散点图的形式，设计的时候那么多的情况所以会有一个包络的，包络代表这条线以下90%的置信区间。同时安全系数也是代表着这样的规律，通常所叫的极限载荷，是定的一个数，但是背后是代表着一定概率分布的载荷分布，对应材料的许用应力，也有一个安全系数的概率分布；载荷随着风速的升高是增长的，我们需要做的事就是把风速的增长推过去，两个概率叠加就会得到相应概率的分布。后面机组的破坏，即便是台风正面袭击风电场，它的破坏都会在不同的机组呈现不同的形式，有的机组一个叶片折了其他的没事，有的机组三个叶片都坏了，有的机组整台都倒塌了，这些都是有一定的概率发生分布的，我们希望能够把这个规律找出来。
基于此，我们会把不同的破坏按照一级和二级的形式进行分类，有一些是首先破坏的，首先破坏比如说一个叶片断了以后会有一些次生灾害，比如说这个叶片打到了塔架上造成了整个塔架的损坏，也有可能这个叶片的损坏导致了另外两个叶片的损坏甚至是变桨系统的损坏，把这个叶片的规律关联起来，并且加入已有的经验。虽然这些内容很有限，有些还是比较老的项目，但是起码我们有一些统计的规律，可以把比例以概率的方式给到关联的位置上，这样就会得到“在一级破坏下二级失效的概率”这样的组合，形成破坏概率的矩阵，最后附上不同部件，形成损坏机组组成的比例，当然这个是公开数据，可能会比较老，但是做这样的分析实际上是足够的。
为了更好地衡量行业的水平，我们还加入了现在主流的海上机组机型所可能的设计裕度，有的机组可能这里强一点、有的机组那里强一点，大家留的裕度水平是不一样的，最终我们把所有的因素合成一起，会得到直接经济损失的破坏比例，横坐标是发生的极限风速，相对于设计极限风速，比如五十年一遇风速的比值，大家会看到是极限的设计风速，达到这样的风速之前机组已经会有一定的概率发生破坏了，已经会有一定的损失，这个损失并不是到了极限风速马上像麦田一样都倒了，这也是不太可能发生的，而是会随着风速的增长破坏的比例进一步增加。如果真的想让风电场破坏的什么都不剩也是需要恶劣的条件的，按照概率估算，也要达到1.5倍的极端风速才能实现这样的结果。对于行业内的工程来讲，研究过高的破坏水平已经没有意义了，考虑到重置费用是行业内不能接受的，倒了几台我们就要花很多钱去修，但是别忘了，我一开始讲的，我们要面临的是跨行业交流，只有这样才能全面了解破坏的规律。当然，这里面也有一定的局限性，比如我们是按照通用工业产品的离散程度来考虑这个问题，但是对于每一家具体的产品、每一个批次相应的均值和离散度是有可能比较集中的，这个也需要进一步针对现在行业以及各个企业能达到的质量水平，做进一步详细的分析，但是这并不影响用这样的方法来拓展大家思考问题的思路。
在直接经济损失费用里面没有包含重置费用，这个未来也有很多工作是要继续去做的，乐观的估计以及保守的估计是考虑到不同厂家的部件所预留的水平，大家会看到，原来风速要达到那么高才有可能全部破坏，在这个过程当中是渐进的过程，这里面有三大因素，第一个因素是各个厂家达到极限以后还有一定的预留裕度；第二个因素是我们其实在应用安全系数的时候对于工业的一些不确定度，实际上是有比较保守的置信区间，把这个还原出去；第三个是通过统计达到的，有些部件破坏了以后进一步破坏被避免，比如三个叶片破坏了以后有比较小的概率完全倒塌，这些因素都决定着破坏是这样增长的趋势。
虽然少量的破坏已经是我们这个行业所不能承受的，但是对于保险公司、政府决策部门、很多其他关心海上风电的人士、媒体、社会各界来讲，这样的一种思路是很有必要的。原来我们也不太习惯这样考虑问题，但是我们现在发现只有这样一个思路才能给到一个破坏的全貌，有的时候，这会影响到政府或者保险机构关注和支持海上风电的信心，这也就是为什么今天我想要给行业内分享一下，我们有的时候会去面临讲这件事的行业场景。
最后，我想要感谢华泰保险经纪和中国再保险集团对鉴衡在这个方面研究的支持，谢谢各位。
