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风电场技改与优化专场——UL中国苏彤:风电机组剩余寿命评估和延寿及收益率测算

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-06-14  浏览次数:137  
核心提示:UL中国高级项目工程师苏彤出席“第五届中国风电后市场专题研讨会”,在风电场技改与优化专题论坛,分享题为“风电机组剩余寿命评估及延寿”的主旨演讲。
  UL中国高级项目工程师苏彤出席“第五届中国风电后市场专题研讨会”,在风电场技改与优化专题论坛,分享题为“风电机组剩余寿命评估及延寿”的主旨演讲。
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UL中国高级项目工程师 苏彤女士
  以下为发言内容:
  苏彤:大家好我叫苏彤,来自UL咨询公司,今天给大家带来的题目是全生命周期风电机组寿命评估。
  首先带大家一张图,这张图是统计2001年到2011年新增装机的统计时间表,一个是2006到2010年,这五年风电开发实现了爆发的增长,另外一个时间点是2001年左右,我们认为从这个时候开始安装的风机,目前为止已经运行了十七八年的时间,就要达到风机20年的寿命,我们风机机组可以检测运行状态、评估失效的风险,从而保证机组的正常运行,并且通过寿命的评估去预估资产的价值。
  2006年到2010年安装的机组是不是有一个评估?已经运行15-20年的风电场,这样的机组进行了暮年的状态,比较老酒,如果我们对它进行剩余寿命的评估,就可以帮助机组检测它失效的风险,它接下来可以运行多少年,资产长期的价值是多少。对于刚刚提到的2006年到2010年装的机组,到目前可能运行了大概10-15年的时间,我们针对这样一批机组进行寿命的评估,可以检测关键部件的失效风险,对于失效风险比较高的部件我们可以进行技改或者是更换等等。
  因为现在很多国外的风电场都可以运行15-25年的时间,像这种关键部件来进行一个更换,大概12-13年左右的时间,我们通过和国内的一些客户进行了解,发现国内客户也知道就是说我们可以大概在这样一个时间需要对关键部件进行更换,他们存在的疑问是我到底10年还是15年的时候更换,换早了会面临二次更换的风险,换晚了会影响风机运行的功率,我们对此给出建议帮助客户进行判断。
  我们对于对剩余寿命的评估可以进行早期的运维水平。最近刚刚出台新的政策对未来行业发展也是影响比较大,就是竞价上网,未来电价越来越低,对于我们是度电成本的降低,如果风机运行的时间越来越长的话,可以帮助提高我们的一个发电量,另外一方面也会减少机组的折旧、摊消的指出,会达到度电成本降低的目的。
  经济的角度讲最终风电场的收益取决于收益和支出的占比,我们可以及时检测出它的风险,提前规避风险,对运行策略进行调整,可以降低支出,风机运行时间越长,折旧成本越低,发电量也会增加。
  接下来算了一粗账,我们量级是这样的水平。利润等于收入-运维大修的支出,减利息的支出,+摊销折旧的指出,假设我们运行了第五年时间的状态,我们计算不包含增值税,风电场项目容量50MW,风电场总投资4亿,一年发电小时2000H,这样可以造成一个很大的影响,20年可能就是2千万,30年就是1300万,收益率比较明显,20年收益率达到13%,25年23%,30年30%的收益率,我们看到利润取决于收入、运维大修、摊销折旧、利息支出,有一部分是由于延寿技改造成的,这部分取决于业主到底对它进行多少的投入,进行怎样的技改。当然我们会给出最终的建议,也会给出做技改需要产生的支出,我们都会在最终的结果进行呈现,给客户作为参考。
  接下来看一下寿命的评估会有哪些利益,带来什么样的效益。对于制造商来讲可以增加产品的竞争优势,因为现在很多一些包括国外的制造厂招标方法会提出一些要求,要求你这个机组是否可以能够运行达到20年、25年,乃至30年的条件,我们通过寿命评估去确定,可以增加产品的竞争优势,运维方来讲可以帮助减少检测的风险,可以提出一些改造缺陷的建议,可以帮我们做出运维策略的调整。作为业主来讲可以帮助改造投资所带来的回报,可以最大限度提高资产的价值,业主就是可以降低融资和再融资的风险,或者是用于合同的再谈判,投资人来讲尤其是并购过程中可以确定资产的长期价值,政府部门来讲剩余寿命的评估可以作为安全协议的一些拟定,或者是能源相关法规的规定作为依据。
  接下来从以下的技术背景、流程、结果和不确定度来为大家简单介绍一下。首先我们剩余寿命评估会做哪些分析?主要是包括部件的疲劳载荷的分析,包括叶片、轮毂、主框架、主轴、塔筒的分析,不包括极限载荷、设计余量的分析。
  我们机组设定寿命是国家风机机组的研究标准,通过了美国国家研究委员会的标准,成为首个风机机组的研究标准。基于背景是设计值和实际值的比较,风参、设计、维护这方面的对比。对于延寿最终会建立模型,模型是由UL集团开发的模型,通过载荷等向损伤载荷强度的计算,最终给出剩余的寿命。
  接下来是评估流程。这个是根据风险的优先数进行罗列的,上面三点是我刚刚提到这三方面的输入,是我们厂址的选择,针对风机对关键部件计算等效载荷的强度,针对关键部件的等效损伤载荷寿命,对于机组进行现场的检查。
  输入一方面是风等级,基于IEC的标准,或者是我们做认证的一些材料,或者是运行这方面机组启停的次数,还有草靠OEM手册的维护的输入。
  现场特定场址条件的风参,实际运营的输入包括SCADA的数据,以及报警、报告启动次数停开机的写记录,包括实际运维策略的参数等等。
  接下来是IA气弹模型,这是UL自己开发的模型,中间的表格是基于风参,就是空气密度等等风参现场和设计值的对比,向上是设计值之内,向下是超过了范围之内,如果在范围内或者是超过了范围到底可以运行多少年?我们可以通过计算来得到一个最终的结果。
  中间展示的是一个模型进行载荷的时间序列模拟的结果,右边是叶片不同方向的观测值和模拟值结果的对比和呈现。强度这一块主要是指我们要看SN的曲线,SN左边这张图是风机某一个部件SN的曲线,不同的曲线代表不同的SN,右边是一个正态分布。
  我们认为寿命Miner可以累积的,绿色的曲线是现场实际情况下的载荷强度,黑色的线代表它部件强度从0年-30年的载荷状态,右边这张图主要是最终会给出两种结果呈现的方式,一种是达到一定的破坏率寿命是多少,另外一个是达到一定寿命的时候破坏率是多少。
  最终我们还会做一个机组的检查,不给大家念了,这个是基于IEC17020的体系进行目视的检查。我们之所以会做这个检查,因为我们计算的结果不仅仅是基于一个理论的结果,还有实际现场的检查做辅助和对结果的一个验证。
  接下来给大家介绍结果和不确定度,不确定度来源于风参数、运维条件、风机的设计以及特性等等这些。模型也会引入一定的不确定度,我们可以通过实际的观测来去验证这个模型的准确度,此外还会对模型进行校正。最终结果在这也是给了一个例子,假设有A和B两个风电场,有两个数据结合相同平均条件下运行,A风电场我们所给出的输入数据比较少,A风电场评估的解结果就是28加减7的结果,B风电场是28加减2的浮动度,可以看出来所带来经济的差异很可管的,比如说100MW的风电场,工作2500H,可以带来5亿元的差异。
  这也是最终结果和不确定度的呈现,左边是关键的部件,P50和P10的值,P50是50%的值,P10是代表概率是97.5%的值,我们拿第二点的链接做一个例子,P50是23.9年,也就是运行达到23.9年破坏发生的概率就非常高了。我们可以看到它P10的值是18年,我们可以认为从18年的时候就需要对个部件需要对它引起注意,此外可以通过目视的检查等对它进行实时状态的监控。我们也会给出建议,技术上是可行的,我们也会给出经济账,技改会产生多少投入,最终还是业主决定进行怎么样的技改和运维的调整。
  这个也是结果分析的呈现,我们会给风电场每一个风机和部件进行评估,最后给出结果。
  我们可以提供全生命周期的机组剩余寿命评估的服务,可以更好把握风险和长期的价值,我们基于UL4143风险评估标准,还有包括经常性检查和维护在内的战略规划是定寿和降低风险的关键,评价用于寿命降低支出,可以评估出风险。
  以下是我们做的一些项目案例,前三个是并购的项目,我们做的是技术的竞调,这个服务已经嵌入了技术竞调里面去,时间还是很短的。
  谢谢大家!
  (根据发言整理,未经本人审阅)
 
 
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