海上风电场运行与维护成本探讨

　　为了应对每年偶尔发生的齿轮箱、发电机或完整机舱的更换，必需一艘起重船。但这样的船只对于仅以O&M为目标的工作而言成本过于高昂，因此，难点主要在于是否能够确保：当机组发生故障时，天气刚好不坏，而且所需的起重机驳船又能借到。机组停运期间就相当于发电收入的减少，不能及时获得相应服务将会导致成本上扬。
　　（二）供应链
　　海上风力发电机组的供应链，与飞机维护、修理和检修（MRO）那样的产业供应链相比，成熟度相去甚远，零部件和相关材料未必能确保准时送货。风电场的运营商们试图在岸上库存足够的零部件以备替换之需，目前这在研究相应的管理方案，拟最终实现机组原始设备制造商们（OEMs）按照定价合约提供所有的支持方案，使预算成本更合理化。
就像Douglas-Westwood公司的能源分析人员Adam Westwood所指出的，目前三年内欧洲的电力项目（一些推动海上风能发展的地区）集中于海上风电能的供应链建设。其目的在于弥合各地区间的差距，促进未来的相互合作。尽管这个由欧洲区域发展基金出资的项目主要关注于风电场建设，但一个健康的供应链将使整个O&M受惠。
　　（三）可靠性
　　机组维护共分为两种类型：定期检修和故障检修。定期检修是根据事先安排进行的，而故障检修则具有不可预见性，只有发生故障了才进行，因此通常成本比较高昂。为了尽可能的减少故障检修，可以制定周密的定期检修计划，并谨慎实施；再通过环境监测来确定机组出现的早期问题，以便及时采取行动进行补救。
　　同样重要的是，在研发和工程周期中的每个阶段都力求确保机组的可靠性。Garrad Hassan的Colin Morgan称：“让技术人员们远离频繁的小修小补对控制成本而言是件大事。”
　　用于海上风电场的多兆瓦级机组，其静态或动态的负载将是现有机组成比例的放大。在这些大型的机组中实现较高的可靠性对设计人员而言是相当大的挑战，这也是来自O&M方面的目标。那些风力机零部件必须忍受持续运行的长期工作，在大风天气中或者机组刚开始启动时扭矩的快速变化，以及周围环境中盐雾对机组的侵蚀。
　　所有这些因素都会导致平均连续可用小时数（MTBF）和疲劳寿命的缩短。这样的情况还会由于静态或动态的驱动偏差发生进一步的恶化。这较大型的设备中，这种情况更容易发生。因此，定期维护应该包括一年一次的设备校正检验。
　　（四）成本模型
　　荷兰的Delft技术大学和ECN Wind Energy以500MW的DOWEC（荷兰海上风能转换器）为参考案例，已经独立针对海上风电场成本的建模。该模型考虑了定期检修和故障检修，揭示了根据风力机的尺寸和可靠性，选择抵达电场的和维护电场的方法，确定离岸距离，水深，风电场规模，风/浪等气候条件等相关因素。早期的模型建议：海上风电场的 O&M成本将占据每度电价的25%至30%，而陆上的仅占据10%至15%。尽管目前牵涉到一些不确定性，使得建模这种科学被艺术化，一旦可行性分析用于确定不确定性的边界，一些工具未必奏效。
　　在2006年的欧洲风能大会上，来自ECN风能的报告阐明，正在开发中的O&M成本估算系统可以帮助估计和控制海上风电场运营商的 O&M成本，用于帮助确定意外故障发生频率的基础趋势分析将会越来越强大。
　　面对电场运营商不情愿谈论机组运行故障的状况，研究小组利用ECN在Wieringermaer的风力机测试机构（5台Nordex的N80型风力机以及一些来自其它制造商供应的小型机祖）的机会，获取详细数据，设定初始估计系统模型的基准线。就像EWEC的代表所提到的，“海上风电场的 O&M成本具有不确定性，并且具有极大的扩散性。但是，一旦风力机保质期满，或者风电场被出售，对O&M成本有所了解将对制定合适的 O&M战略起到重要促进作用”。
　　评估系统里面承载了所有可能的信息源——SCADA系统数据，控制与情况监测数据，维护报告，负载测量以及气象测量。像Nordex的N80型那样的风力机也已考虑到了90％的重要零部件，对其中每项内容，如失效模型，失效速度，修理材料费，备用件、时间、人力、船舶及起重设备成本，都有所涉及。
　　GARRAD HASSAN公司开发的O&M优化分析工具02M，可以预计海上风电场的可利用率，优化O&M策略，改进人们对运行风险的理解。输入环境条件，项目描述（如：风电场数目、风机数目、储存和服务地点等），运行和维护资源（如：人员、轮班系统、船只能力、备件库存等），机组可靠性；由02M进行波量合成，运行仿真模拟；最终输出电场可利用率，发电量和损失的发电量，成本、资源及备件的使用，电厂运行周期等。
　　（五）专用离岸风力机展望
　　一些风能业内人士预计，最终用于海上风电场的风力机形式将会不同于目前的机型。目前的主流机型——“丹麦三叶上风型叶轮”得到陆上风电场的接受，是由于其在视觉上得到认可，并通过缓慢转动的叶轮将噪声最小化。现今的状态是以量取胜。但是，它并非唯一的选择。据称两叶下风型叶轮型式也具有一定的优势，因为离岸风力机更需要较快速转动的叶轮，减轻齿轮箱的负荷，才能发挥更高的工作效率。
　　设备简化有可能成为离案风机的主要目标，来自BWEA的Gordon Edge补充到，“我们依然在等待真正的离岸风力机，它应该是功率更为强大，5至7兆瓦级的，与现今的主流型式有所不同。它的结构形式将更为简洁，庞大，并可以独立地长时间运行。目前我们仅处于这种技术的初级阶段”。Colin Morgan也同意这样的观点，并表示，“目前的制造商们趋于采用陆上风力机所派生的机组，应用于海上风电场建设。但我们需要的是不同于目前的机型。此外，机组的可靠性与O&M成本的最小化是最为首要的”。