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海上风电运维痛点及发展趋势分析

日期:2023-03-07    来源:驭海追风

国际风力发电网

2023
03/07
11:01
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关键词: 海上风电 风电运维 海上风电运维

引言

海上风电运维行业作为海上风电后市场,发展潜力大,预计“十四五”期末我国运维市场总规模达110亿元/年,“十五五”期末将迎来海上风电运维潮,市场总规模预计超240亿元/年。

但国内多数风场暂未进入运维期,行业发展未成体系,运维存在痛、难点。要想抢抓运维市场机遇,必须解决突出问题,洞察行业发展趋势,在细分领域下,打造核心竞争能力,才能实现降本增效,促进全产业链高质量发展。

行业痛点

(一)安全问题突出

当前我国的海上风电项目分布在东南沿海地带,海洋环境恶劣,如盐碱海浪的侵蚀腐蚀、台风的肆意破坏等,风机被破坏的概率提升,维修的难度也加大。运维操作人员在复杂的环境中高空作业,强大的风力使得作业人员承受巨大压力,存在高空跌落的风险;风电设施具有带电的特性,不当的操作也会造成触电事故;运维船舶目前专业化程度不够,很多船舶属于传统船舶,在海上强风浪区抗波性差且停泊能力不足,造成海上运行安全风险,也是造成事故的难点之一。

海上风电运维包括内容庞杂,涉及多种行业领域,如海洋工程、船舶、电力、风力检测等,对于运维人员的技术能力、专业素养、安全救援能力有较高要求。目前整个运维行业操作标准不一,人员素质不齐,安全管理体系不够健全和完善。未来海上风电深水领域发展,面临更恶劣的运维条件和更严峻的运维挑战,安全运维会成为行业发展的非常重要和突出的问题。

(二)运维效率低下

海上风电的运维作业受台风、潮汐、团雾、雷雨等恶劣天气影响,同时作业地带会存在大幅浅滩,且潮间带各潮汐影响明显,作业通达性存在难题,交通设备选择困难,所以海上维护作业的有效时间有明显的窗口期限制,受制于多种因素,且我国海上风电运维还处于发展粗放阶段,精细化程度不够,所以存在效率低的问题,维修不及时就会造成发电量的损失。

海上风电运维效率不足的具体原因如下:(1)检修模式以计划为主存在滞后性。海上风电运维实际操作中仍主要采用和陆上风电一样计划检修为主、故障检修为辅,这种计划性检修为主的检修体制会产生故障发现滞后导致维修不及时;(2)运维数字化程度不够,虽然近几年随着工业互联网及大数据应用于致力于做到状态监测并提前预警,但仍然存在海上风机运行数据孤岛、经验知识库匮乏的问题;(3)交通工具的可及性不够导致窗口期更为有限,欧洲专业运维船舶的使用已较为普遍,我国还属于初级发展阶段,非专业船舶耐波性、可载性难以支撑运维计划的有效执行。

(三)运维成本高企

海上风电运维成本是陆上风电的2-3倍,根据国际可再生能源署公布的最新数据,运维费用包含固定部分和可变部分,占到总投资约20%-25%,仅次于风电机组采购成本,运维成本的降低对于降低海上风电项目LCOE具有重要影响。海上风电运维成本包括大部件更换、船舶运维、备品备件和其他管理成本,修理费用占维护成本约50%,船舶运维占比达20%。

具体运维成本高的原因如下:(1)机组故障率高导致维修费用高,风电设备易受盐雾、台风、海浪、雷电等恶劣条件影响,风电机组部件容易失效导致维修工作量大;(2)海上风电运维需要船舶实现,且不同的情形配置不同类型的船舶,船舶的应用要求投入成本或者租赁成本;(3)海上风机的维护模式仍以定期维护和故障检修的“被动式运维”为主,缺乏有效的故障诊断和远程预警能力,会造成维护成本高、电量损失大等突出问题,影响项目发电收益。

(四)专业人员不足

海上风电运维操作具有一定的技术门槛,需要具备较高素质的风机专业维护人员,对风机状态能够准确掌握,能够判断不同风机的不同故障,对故障数据熟悉和识别,同时施工人员还要熟悉掌握设备维修和部件更换技能,按照规范标准实施操作。

而我国目前缺乏专业的海上风电运维团队,海上风电运维基本参考陆上风电的经验,操作人员专业素质和维护管理能力不高,工作效率不够、维修周期长。此外由于整个行业的参与者各自为阵缺乏统一的操作标准和行业培训,专业人才的培育速度跟不上行业规模的扩增速度和发展需求。

发展趋势

(一)标准逐步规范

我国海上风电的运维还处于粗放式阶段,但随着行业规模的发展标准化管理是必然的趋势。一是在安全政策方面,目前国家能源局和山东、江苏、福建等地方政府都已出台相关的条例,在责任界定、运维人员管理、运维船舶管理等方面有所明确,未来会全行业逐步规范和要求提升。

二是在行业作业标准规范方面,行业需要总结现有运维实践经验,建立一整套行业统一的运维作业标准和规范,对技术(如验收规范、海上防腐、电气防护)、供应链的质量、人员培训要求进行统一规定。作业流程的标准化可以提高整个行业的运作效率和质量,企业按照规则细化标准,并根据操作指导性文件按步骤处理,有效提高作业的规范性、安全性和效率,形成标准化带来的竞争实力。

(二)专业船舶需求增大

为提高运维效率、降低运维成本,需要锁定专业化的船舶资源,能够具备根据项目条件组合不同类型的专业化船舶装备的能力,提出最合适的针对性方案,最大限度缩短及降低大部件更换、船舶运维时间和成本,所以专业船舶资产的配置是提高风电场经济效益的有效保障。

目前市场上单体运维船应用普遍,其难以满足抗风浪、防撞击、海上施救等安全作业要求,耐波性好、可载性强、航速快、靠泊能力强、安全系数高的专业运维船舶资源极为稀缺。同时,国内海上风电市场迅速发展的增量和巨大的存量,无疑催生出庞大的风电运维市场,结合海上风场向更深、更远、更大规模的方向发展趋势,未来市场对专业船舶的装备需求将不断扩大。

(三)智慧运维提升精准度

海上风电行业将从粗放型向精益化运维方式的转变,精益化管理的核心在于通过对运维现状的有效分析减少各种形式的浪费,包括运维成本的浪费、运维时间的浪费和备品备件的过剩或短缺。

智慧运维的主要功能体现在三方面,一是通过监测设备、数字孪生技术实现风场的状态监控、搭建智慧运维管理平台做到提前预警,能够尽早发现故障,减少造成大部件更换的可能;二是能够根据风场条件及运营现状提供科学、定制的运维策略,通过运维模型的搭建做好资源配置和策略优化,实现降本增效;三是通过智慧运维系统在备件管理、人员管理、流程管理更为精细化,对于风电机组档案、设备信息、人员管理信息、气象信息进行智能化管理,提升运维操作和执行的规范程度。

(四)综合运维服务商竞争力突出

开发商、整机厂商和第三方运维商等大批企业进入海上运维新蓝海,各自都在擅长领域提供服务并尝试提供多样性的解决方案,但都各有所长各自为阵。整机厂商是运维商中技术含量最高的,但也只能针对各自风机特点推出定制化机组运维服务,而对于风机基础及塔筒腐蚀、变形、振动、冲刷情况等采取定期检测修补的方式,导致风机基础病害在出现早期症状时被忽视,后期引发连锁反应造成严重的灾难性后果。

随着海上风电装机量的快速增长以及在运行风机基础受海水冲刷时间的增加,未来风机基础稳定性等问题将进一步放大,导致运维成本增加。目前海上风电开发逐步走向平电价时代,运维服务标准不断提高,开展基于无人装备的海上风电水上、水下检测技术研发及试验,提供安全高效服务,具备定制化、一体化综合服务能力的运维商将会在行业不断更迭发展中占据市场引领地位。

综上分析:海上风电运维行业痛点明显,痛点来源一为作业环境具有难度系数和特殊性,显现为应急操作难、安全风险大、天气因素导致响应效率低等诸多难题;二为行业规模还未完全显现,所以发展还处于初级粗放阶段,缺乏高效、专业、智能的途径来解决操作环境特殊带来的天然问题,最终体现为效率低和成本高企,直接关系到整个海上风电全生命周期的收益和良性发展。

针对我国海上风电运维目前发展阶段面临的痛点,再参考欧洲海上风电运维的经验,可以总结出发展的趋势为提升行业的规范程度和标准水平、用数字化智能化手段来提升精准程度和效率、用专业装备来解决可达性难题,而且面对行业参与者众多、各自为阵、散杂乱带来成本高企的格局下,具备较强统筹能力的综合运维商会具备领先的竞争优势。

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