全球海上風(fēng)電裝機(jī)量正經(jīng)歷著快速增長(zhǎng),全球風(fēng)能理事會(huì)(GWEC)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)指出,2019年全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量6.1GW。中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)(CWEA)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,中國(guó)海上風(fēng)電新增裝機(jī)588臺(tái),新增裝機(jī)容量2.49GW,同比增長(zhǎng)50.9%。伴隨著海上風(fēng)電裝機(jī)量的增長(zhǎng),海上風(fēng)電運(yùn)維的需求也隨之增大。海上風(fēng)電機(jī)組長(zhǎng)期處于惡劣的海洋環(huán)境,就機(jī)組故障率而言,海上風(fēng)電明顯高于陸上風(fēng)電。此外,更加復(fù)雜的自然條件也給海上風(fēng)電運(yùn)維帶來(lái)更多挑戰(zhàn)。未來(lái)智慧海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè),依賴于良好的運(yùn)維管理,這就需要科學(xué)的運(yùn)維策略,智能的故障診斷和監(jiān)測(cè)技術(shù)以及穩(wěn)定高效的運(yùn)維船只等設(shè)備的支持。
一、海上風(fēng)電的發(fā)展和特點(diǎn)
目前,為應(yīng)對(duì)全球氣候變化,各大主要經(jīng)濟(jì)體已制定碳中和目標(biāo)。碳減排驅(qū)動(dòng)了全球能源結(jié)構(gòu)加速轉(zhuǎn)型,由化石能源時(shí)代向著可再生能源時(shí)代邁進(jìn),能源革命讓風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。
自1991年丹麥投入運(yùn)行世界第1個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)Vindeby起,海上風(fēng)電就步入了快速發(fā)展的道路。相比陸上風(fēng)電,海上風(fēng)能資源更加豐富,海上風(fēng)電機(jī)組無(wú)需占用土地資源,距離用電負(fù)荷中心更近,且發(fā)電利用小時(shí)數(shù)更高。在風(fēng)電行業(yè)高速發(fā)展的背景下,海上風(fēng)電的發(fā)展速度更是領(lǐng)先于行業(yè)整體。
海上風(fēng)電機(jī)組正朝著大型化方向發(fā)展,平準(zhǔn)化度電成本正在降低。葉輪直徑更大、功率更大的風(fēng)機(jī)可提供更大的年發(fā)電量,從而降低成本。國(guó)內(nèi)外整機(jī)廠商對(duì)大功率風(fēng)機(jī)的研發(fā)正在不斷開展,維斯塔斯在2018年9月發(fā)布了世界首款10MW風(fēng)電機(jī)組;2019年11月,GE12 MWHaliade-X直驅(qū)風(fēng)機(jī)的第1臺(tái)樣機(jī)在荷蘭鹿特丹安裝測(cè)試;2020年5月,西門子歌美颯發(fā)布了SG14-222型直驅(qū)風(fēng)機(jī),預(yù)計(jì)將于2024年投入商用,其最大功率達(dá)到15MW。另一方面,海上風(fēng)電的建設(shè)選址向著水深更深、離岸更遠(yuǎn)的海域發(fā)展,漂浮式風(fēng)機(jī)日漸增多,這也意味著運(yùn)維環(huán)境將更加惡劣,維護(hù)難度隨之加大。
中國(guó)海上風(fēng)電呈現(xiàn)出規(guī)?;?、智慧化、定制化和大型化的發(fā)展趨勢(shì)。未來(lái)中國(guó)將建成更多的百萬(wàn)或千萬(wàn)千瓦級(jí)海上風(fēng)電場(chǎng),形成集約化發(fā)展優(yōu)勢(shì),力爭(zhēng)“十四·五”末期實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)。智慧風(fēng)電場(chǎng)將搭載智能技術(shù),可實(shí)現(xiàn)健康感知,故障檢測(cè)以及機(jī)群智能等功能;整機(jī)、塔筒基礎(chǔ)、傳動(dòng)鏈、葉片和偏航系統(tǒng)等子系統(tǒng)擁有獨(dú)自智能化應(yīng)用擴(kuò)展;智慧風(fēng)電場(chǎng)將集成大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)、算法、模型,構(gòu)建電力物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。海上風(fēng)電將以度電成本為引導(dǎo),趨于定制化開發(fā),增加上網(wǎng)電量,提高經(jīng)濟(jì)效益,控制建設(shè)造價(jià),降低運(yùn)維成本。更多10MW以上的大功率海上風(fēng)機(jī)將投入運(yùn)營(yíng),發(fā)電能力進(jìn)一步提升。
海上風(fēng)電的發(fā)展日新月異,風(fēng)機(jī)的大型化、深水遠(yuǎn)岸布局以及漂浮式風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)用等,給海上風(fēng)電運(yùn)維提出了新挑戰(zhàn),未來(lái)智慧海上風(fēng)電場(chǎng)需要智能高效運(yùn)維的支持。
二、海上風(fēng)電運(yùn)維市場(chǎng)現(xiàn)狀和難點(diǎn)
已有的運(yùn)維數(shù)據(jù)表明,在同等裝機(jī)容量下,海上風(fēng)電的運(yùn)維成本超過陸上風(fēng)電的2倍,海上風(fēng)電的運(yùn)維成本占其度電成本的1/4以上。我國(guó)多數(shù)海上風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行年限為25年,在海上風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電后,整機(jī)廠商將提供為期5年的質(zhì)保服務(wù)。質(zhì)保期之外,風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)維工作則由風(fēng)電場(chǎng)投資方或第三方運(yùn)維服務(wù)商承擔(dān)。
如圖1所示,海上風(fēng)電運(yùn)維的成本主要包括風(fēng)電機(jī)組運(yùn)維、運(yùn)維船維護(hù)和保險(xiǎn)等。由于投資方對(duì)成本的考慮,以及整機(jī)供應(yīng)商之間的“價(jià)格戰(zhàn)”,海上風(fēng)電機(jī)組的購(gòu)價(jià)格正在不斷下降,而這也導(dǎo)致更多廉價(jià)部件的使用,使整機(jī)配置有所降低,風(fēng)電機(jī)組的質(zhì)量難以保證。較高的機(jī)組故障率和較大的維修工作量是海上風(fēng)電運(yùn)維中的最大難點(diǎn)。
圖1 海上風(fēng)電運(yùn)維成本
國(guó)內(nèi)許多海上風(fēng)電場(chǎng)采用的是經(jīng)改造的陸上型風(fēng)機(jī),而非原廠的海上風(fēng)機(jī)。改造的陸上風(fēng)機(jī)難以長(zhǎng)期適應(yīng)海上的復(fù)雜條件,更容易出現(xiàn)故障。由于潮汐等條件的影響,海上風(fēng)電運(yùn)維作業(yè)存在窗口期制約,海上風(fēng)電機(jī)組可及性較差,不利的氣象條件和惡劣海況限制了維護(hù)作業(yè)時(shí)長(zhǎng),也帶來(lái)更大的安全隱患。
我國(guó)在海上風(fēng)電運(yùn)維領(lǐng)域缺乏成熟經(jīng)驗(yàn),目前采用的運(yùn)維方法以借鑒陸上風(fēng)電為主,即主要采取計(jì)劃?rùn)z修,并輔以故障檢修的運(yùn)維策略。這一運(yùn)維模式并不能很好地適應(yīng)海上風(fēng)電的運(yùn)行特點(diǎn),就海上風(fēng)電的故障檢修而言,運(yùn)維人員的海上交通受海況影響很大,較大的不確定性可能造成機(jī)組的長(zhǎng)時(shí)間停機(jī),嚴(yán)重影響風(fēng)場(chǎng)的生產(chǎn)效率。海上風(fēng)電運(yùn)維領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題主要有:
⑴完善海上風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),運(yùn)用機(jī)組健康診斷技術(shù),實(shí)現(xiàn)機(jī)組異常識(shí)別,預(yù)測(cè)機(jī)組壽命。
⑵進(jìn)一步優(yōu)化海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)策略,規(guī)范運(yùn)維方式,優(yōu)化運(yùn)維資源管理方案,合理調(diào)配各項(xiàng)運(yùn)維資源。運(yùn)維策略的制定應(yīng)與機(jī)組的可靠性數(shù)據(jù)相結(jié)合,盡可能地提升單次出海作業(yè)效率,從而避免頻繁出海,節(jié)省運(yùn)維費(fèi)用。
⑶具備容錯(cuò)運(yùn)行能力的機(jī)組,在發(fā)生部分故障后一定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)仍可平穩(wěn)工作,在海上風(fēng)電機(jī)組故障難以避免的情況下,機(jī)組的容錯(cuò)運(yùn)行功能具有重要的研究?jī)r(jià)值。
⑷開展海上風(fēng)電機(jī)組多部件故障的相關(guān)性研究,分析多機(jī)組多部件之間功能和結(jié)構(gòu)的相關(guān)性。
三、海上風(fēng)電運(yùn)維科技的創(chuàng)新趨勢(shì)
海上風(fēng)電的快速發(fā)展給運(yùn)維工作提出了新要求,海上風(fēng)電運(yùn)維的創(chuàng)新包括轉(zhuǎn)變運(yùn)維方式、優(yōu)化運(yùn)維策略、改進(jìn)運(yùn)維設(shè)備、提高故障診斷和監(jiān)測(cè)技術(shù)等。海上風(fēng)電智慧運(yùn)維體系包含多項(xiàng)智能化技術(shù),通過智能傳感技術(shù)、邊緣計(jì)算技術(shù)及機(jī)器人技術(shù)等實(shí)現(xiàn)智能感知;通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、3D建模技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)等實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控;通過模式識(shí)別技術(shù)、故障預(yù)警技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)智能分析;借助專家知識(shí)庫(kù)、人工智能技術(shù)和數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行智能決策;通過移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能輔助。
⒈海上風(fēng)電運(yùn)維管理技術(shù)
海上風(fēng)電全生命周期的智慧化,是實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電平準(zhǔn)化度電成本最優(yōu)的關(guān)鍵,海上風(fēng)電的智慧運(yùn)維是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。
智慧運(yùn)維體系借助大數(shù)據(jù)和智能數(shù)據(jù)技術(shù),基于數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)維決策。采用精細(xì)的成本管控,通過全生命周期內(nèi)風(fēng)機(jī)運(yùn)維成本和收益的實(shí)時(shí)計(jì)算,提升運(yùn)維管理精細(xì)化水平,有效降低運(yùn)維成本。做好風(fēng)機(jī)部件級(jí)離岸測(cè)試,打造海上風(fēng)電“基因工程”,制定合理的運(yùn)維檢修計(jì)劃,提升機(jī)組運(yùn)行可靠性。根據(jù)大部件預(yù)警信息,提前鎖定區(qū)域內(nèi)大部件吊裝船只及大部件備品,縮短大部件故障停機(jī)時(shí)間。通過故障預(yù)警和運(yùn)檢維一體化系統(tǒng),優(yōu)化運(yùn)維計(jì)劃及運(yùn)維調(diào)度,降低海上風(fēng)電運(yùn)維成本。評(píng)估海上風(fēng)場(chǎng)發(fā)電性能及電量損失原因,開展控制策略優(yōu)化技術(shù)的研究和應(yīng)用,進(jìn)一步提高風(fēng)機(jī)發(fā)電量。優(yōu)化不同海域、不同規(guī)模的區(qū)域化風(fēng)場(chǎng)交通運(yùn)輸工具,提升運(yùn)維效率,降低日常運(yùn)維交通成本。
科學(xué)合理地規(guī)劃運(yùn)維時(shí)間和路線,采用預(yù)運(yùn)維方式清除故障隱患,降低運(yùn)維成本,這是海上風(fēng)電運(yùn)維模式的發(fā)展目標(biāo)。針對(duì)運(yùn)維路徑的規(guī)劃,應(yīng)基于風(fēng)功率預(yù)測(cè)、運(yùn)維船舶的可及性、機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和健康狀態(tài),選擇安全、便捷、成本最優(yōu)的運(yùn)維交通路線。
基于風(fēng)險(xiǎn)的維護(hù)方式,能夠降低整體的維護(hù)難度和生命周期成本,呈現(xiàn)各方均滿意的可利用率和機(jī)組性能。計(jì)劃?rùn)z修結(jié)合故障檢修的傳統(tǒng)運(yùn)維策略,對(duì)人力、物力和財(cái)力的消耗很大。隨著運(yùn)維技術(shù)的不斷進(jìn)步,以狀態(tài)檢修為主的運(yùn)維策略成為發(fā)展趨勢(shì)。
狀態(tài)檢修以設(shè)備狀態(tài)為出發(fā)點(diǎn),通過在線監(jiān)測(cè)和離線測(cè)量等方式查找潛伏性故障,評(píng)估設(shè)備狀態(tài)。狀態(tài)檢修的針對(duì)性較強(qiáng),通過對(duì)設(shè)備的綜合分析,判別是否要對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修,檢修效果也更好?;跔顟B(tài)檢修的運(yùn)維策略可便于統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維資源進(jìn)行多臺(tái)機(jī)組的檢修工作,提高單次出海作業(yè)效率,減少出海次數(shù),降低交通成本。狀態(tài)檢修是海上風(fēng)電運(yùn)維管理中的重大創(chuàng)新,狀態(tài)檢修的實(shí)現(xiàn)需要結(jié)合不同海上風(fēng)電場(chǎng)的特點(diǎn),監(jiān)控并分析機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài),強(qiáng)化零部件生命周期監(jiān)控以及大型部件的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
⒉海上風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測(cè)和分析技術(shù)
海上風(fēng)電的智能監(jiān)測(cè)包括水下智能監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)疲勞和損傷監(jiān)測(cè)、海纜監(jiān)測(cè)以及基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)等。智能分析技術(shù)涵蓋氣象預(yù)報(bào)和預(yù)警系統(tǒng),窗口期管理系統(tǒng),船舶、航路、人員管理系統(tǒng)以及海上安防系統(tǒng)等。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)通過多種通信介質(zhì),實(shí)時(shí)傳輸并可視化觀測(cè)數(shù)據(jù),為數(shù)據(jù)處理提供便利。水下智能監(jiān)測(cè)借助水下機(jī)器人,有針對(duì)性地對(duì)目標(biāo)機(jī)組水下部分進(jìn)行檢視,可直觀地監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)的整體狀態(tài)。對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的疲勞和損傷監(jiān)測(cè),通過傳感器監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力、位移、振動(dòng)以及腐蝕狀況等數(shù)據(jù),并實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)測(cè)系統(tǒng),具體的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布點(diǎn)位置可依據(jù)風(fēng)電場(chǎng)具體的運(yùn)維和安全評(píng)估要求選取。海洋環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)通過傳感器和高速傳輸技術(shù)實(shí)時(shí)獲取項(xiàng)目海域數(shù)據(jù),包含波浪數(shù)據(jù)、風(fēng)數(shù)據(jù)、海流數(shù)據(jù)和溫鹽數(shù)據(jù)等,為海上風(fēng)電運(yùn)維積累背景參數(shù)資料。海纜監(jiān)測(cè)通?;诠饫w和局部放電的電纜在線監(jiān)測(cè)方法,對(duì)海底電纜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全監(jiān)控。
海域監(jiān)測(cè)通過對(duì)海底電纜周圍海域過往船舶進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控,從而減少船舶錨泊引起的電纜破壞。基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲得沖刷深度等參數(shù),可與支撐結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合,為海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)提供更高的安全保障。
⒊新型風(fēng)電運(yùn)維船
海上風(fēng)電的智能監(jiān)測(cè)包括水下智能監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)疲勞和損傷監(jiān)測(cè)、海纜監(jiān)測(cè)以及基礎(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)等。智能分析技術(shù)涵蓋氣象預(yù)報(bào)和預(yù)警系統(tǒng),窗口期管理系統(tǒng),船舶、航路、人員管理系統(tǒng)以及海上安防系統(tǒng)等。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)通過多種通信介質(zhì),實(shí)時(shí)傳輸并可視化觀測(cè)數(shù)據(jù),為數(shù)據(jù)處理提供便利。
水下智能監(jiān)測(cè)借助水下機(jī)器人,有針對(duì)性地對(duì)目標(biāo)機(jī)組水下部分進(jìn)行檢視,可直觀地監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)的整體狀態(tài)。對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的疲勞和損傷監(jiān)測(cè),通過傳感器監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力、位移、振動(dòng)以及腐蝕狀況等數(shù)據(jù),并實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)測(cè)系統(tǒng),具體的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布點(diǎn)位置可依據(jù)風(fēng)電場(chǎng)具體的運(yùn)維和安全評(píng)估要求選取。海洋環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)通過傳感器和高速傳輸技術(shù)實(shí)時(shí)獲取項(xiàng)目海域數(shù)據(jù),包含波浪數(shù)據(jù)、風(fēng)數(shù)據(jù)、海流數(shù)據(jù)和溫鹽數(shù)據(jù)等,為海上風(fēng)電運(yùn)維積累背景參數(shù)資料。
海纜監(jiān)測(cè)通?;诠饫w和局部放電的電纜在線監(jiān)測(cè)方法,對(duì)海底電纜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全監(jiān)控。海域監(jiān)測(cè)通過對(duì)海底電纜周圍海域過往船舶進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控,從而減少船舶錨泊引起的電纜破壞?;A(chǔ)沖刷監(jiān)測(cè)通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲得沖刷深度等參數(shù),可與支撐結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合,為海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)提供更高的安全保障。
目前全球共投入使用400余艘風(fēng)電運(yùn)維船,新型海上風(fēng)電運(yùn)維船尺寸更大,可搭載更多儀器設(shè)備和零部件,具有良好的乘坐舒適性,航速更快,人員轉(zhuǎn)移的安全性更高,抗風(fēng)浪能力更強(qiáng)。專業(yè)的風(fēng)電運(yùn)維船有多種類型,特制的船頭不僅可供運(yùn)維人員從風(fēng)機(jī)底部爬梯登陸,還可降低船體的搖晃。風(fēng)電運(yùn)維船的主要類型包括單體船、雙體船、三體船、小水線面雙體船、表面效應(yīng)船和小水線面三體船等,各種類型運(yùn)維船的典型參數(shù)如表1所示。
表1 不同類型運(yùn)維船典型參數(shù)
根據(jù)我國(guó)不同海域海上風(fēng)電項(xiàng)目的特點(diǎn),有針對(duì)性地選擇不同形式的運(yùn)維船。江蘇沿海項(xiàng)目多坐落于潮汐帶水域,作業(yè)水位0~20m,風(fēng)速3m/s~7m/s,波高0.5m~4.6m,已建成風(fēng)場(chǎng)離岸距離3km~50km,波浪平均周期3.1s,此海域適合采用雙體船、小水線面雙體船以及居住船等。福建、廣東以及浙江沿海海域海況復(fù)雜多變,島礁、暗礁多,涌浪大,水流急,風(fēng)浪大,水深10m~50m,年平均風(fēng)速8.0m/s,平均波高2.0m,已建成風(fēng)場(chǎng)離岸距離3km~30km,此海域項(xiàng)目離岸較近,可選用抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、航速快的小水線面雙體船、表面效應(yīng)船和小水線面三體船等。渤海和北黃海區(qū)域的海況優(yōu)于多風(fēng)的福建以及處于潮汐帶的江蘇沿海,但該海域冬季會(huì)出現(xiàn)海冰,運(yùn)維船舶需在艏部增設(shè)B級(jí)冰區(qū)加強(qiáng)的破冰裝置,并增加保暖防凍設(shè)備。圖2為2020年7月18日交付的“雄程天威1”雙體運(yùn)維船,該船搭載了先進(jìn)的艦船低壓直流綜合電力技術(shù),這是此項(xiàng)技術(shù)在民船領(lǐng)域的首次應(yīng)用。
圖2 “雄程天威1”風(fēng)電運(yùn)維船
除常規(guī)的運(yùn)維船外,運(yùn)維母船是新的發(fā)展趨勢(shì),典型的母船可供超過40人居住,可運(yùn)載零部件,自持力超過1個(gè)月,具備優(yōu)良的靠泊性能,搭載波浪補(bǔ)償懸梯及動(dòng)力定位系統(tǒng)。但其造價(jià)和運(yùn)營(yíng)成本較高,目前應(yīng)用相對(duì)較少。圖3為烏斯坦建造的“WindeaLeibniz”運(yùn)維母船,該船在船首航行狀態(tài)下航速為13.9kn,而船尾航行狀態(tài)可達(dá)到12.1kn,獨(dú)特的設(shè)計(jì)使船只更加靈活,運(yùn)維作業(yè)效率更高,燃油經(jīng)濟(jì)性更佳。若要進(jìn)行齒輪箱、發(fā)電機(jī)和葉片等大型部件的更換,則需使用自升式運(yùn)維船,其搭載了較大型的起重機(jī),可在40m水深條件下作業(yè),適用于深水遠(yuǎn)岸風(fēng)機(jī)的運(yùn)維作業(yè)。
圖3 “Windea Leibniz”風(fēng)場(chǎng)運(yùn)維船
圖4 “海電運(yùn)維801”號(hào)自航自升式運(yùn)維船
圖4為“海電運(yùn)維801”號(hào)自航自升式運(yùn)維船,該船由福建馬尾造船股份有限公司建造,樁腿長(zhǎng)95m,最大作業(yè)水深50m,最大起重高度120m,配備DP1動(dòng)力定位系統(tǒng),以及4套全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器,可裝載2套8MW海上風(fēng)機(jī)的葉片和機(jī)艙。
⒋智能運(yùn)維機(jī)器人
嚴(yán)苛的海洋環(huán)境給海上風(fēng)電運(yùn)維作業(yè)帶來(lái)了諸多不便,為了提高運(yùn)維便利性,降低運(yùn)維人員的安全風(fēng)險(xiǎn),機(jī)器人和無(wú)人機(jī)等設(shè)備得以應(yīng)用,機(jī)器人系統(tǒng)也是海上風(fēng)電智慧運(yùn)維的關(guān)鍵組成部分。圖5為機(jī)器人“BladeBUG”,該型機(jī)器人是針對(duì)海上風(fēng)機(jī)葉片的檢修而設(shè)計(jì),具有履帶和6只爬行足,每只足的末端有真空粘合裝置,可牢固吸附于葉片表面,并進(jìn)行靈活的爬行動(dòng)作。以機(jī)器人代替人力進(jìn)行運(yùn)維作業(yè),可降低運(yùn)維事故風(fēng)險(xiǎn),提高檢測(cè)效率和精度,節(jié)省維修成本。據(jù)估計(jì),未來(lái)良好的機(jī)器人系統(tǒng)可幫助風(fēng)電項(xiàng)目在其生命周期內(nèi)節(jié)省3300萬(wàn)美元。歐洲首個(gè)海上風(fēng)電運(yùn)維機(jī)器人測(cè)試中心已于2020年在葡萄牙建立,該中心致力于惡劣環(huán)境下機(jī)器人運(yùn)維作業(yè)的相關(guān)研究。
圖5 “BladeBUG”運(yùn)維機(jī)器人
四、結(jié)束語(yǔ)
海上風(fēng)電的運(yùn)維模式正朝著數(shù)字化、智能化和精準(zhǔn)化的方向發(fā)展,海上風(fēng)電智慧運(yùn)維旨在促進(jìn)項(xiàng)目全生命周期內(nèi)運(yùn)維成本的降低和發(fā)電效率的提升,最終實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)效益的提高。隨著全球海上風(fēng)電行業(yè)的蓬勃發(fā)展,從運(yùn)維策略到運(yùn)維技術(shù)的海上風(fēng)電運(yùn)維創(chuàng)新也將全方位持續(xù)進(jìn)行。