近年海上風(fēng)電發(fā)展態(tài)勢迅猛，海上風(fēng)電具有單機(jī)容量大、占地面積小、接近負(fù)荷中心等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，也伴隨著技術(shù)要求復(fù)雜、建設(shè)和運(yùn)維難度大、運(yùn)維成本高等挑戰(zhàn)。隨著海上風(fēng)電大規(guī)模裝機(jī)投運(yùn)，一些技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)也浮出水面，通過設(shè)備驗(yàn)收環(huán)節(jié)，提前暴露潛在的風(fēng)險(xiǎn)，并及時(shí)進(jìn)行整改或預(yù)防，對(duì)海上風(fēng)電場健康平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。在第七屆全球海上風(fēng)電大會(huì)上，來自鑒衡認(rèn)證中心的解決方案工程師楊乾坤，做了“海上風(fēng)電場設(shè)備驗(yàn)收”的報(bào)告，以下為報(bào)告實(shí)錄：
我今天分享的主題是海上風(fēng)電場設(shè)備驗(yàn)收，一共分為三個(gè)部分，分別是海上風(fēng)電設(shè)備驗(yàn)收的背景及存在問題、設(shè)備驗(yàn)收內(nèi)容、以及針對(duì)行業(yè)開展設(shè)備驗(yàn)收的一些思考建議。
1、背景與問題
根據(jù)中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)（CWEA）的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2017年至2021年，我國海上風(fēng)電裝機(jī)容量呈指數(shù)級(jí)擴(kuò)張，僅2021年一年的新增裝機(jī)量就比此前累計(jì)裝機(jī)量還要多，至2021年底，我國海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)量已經(jīng)達(dá)到25.35GW，領(lǐng)先全球；同時(shí)，海上風(fēng)電設(shè)備招標(biāo)的價(jià)格也快速降低。這客觀上給海上風(fēng)電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了一定的風(fēng)險(xiǎn)。基于對(duì)海上風(fēng)電場建設(shè)投資成本的考量，企業(yè)開發(fā)設(shè)計(jì)海上風(fēng)電場時(shí)，提高設(shè)計(jì)精細(xì)度，裕度下降，調(diào)整配置；或者犧牲一定發(fā)電量；施工建設(shè)階段盡可能縮短工期等等，降低了海上風(fēng)電場的可靠性，長期來看也影響海上風(fēng)電場收益。
海上風(fēng)電與陸上風(fēng)電相比更為復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)更高：在技術(shù)難度、施工難度、標(biāo)準(zhǔn)體系、監(jiān)管難度、環(huán)境復(fù)雜程度、人才儲(chǔ)備等方面都還存在諸多風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。舉例來說，海上環(huán)境條件復(fù)雜：有臺(tái)風(fēng)、浪涌、潮汐、極寒、鹽霧與海水腐蝕、霧團(tuán)、雷電、水生物等等，在渤海地區(qū)的海上風(fēng)電場還會(huì)面臨極寒天氣，需要考慮海面結(jié)冰對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的影響，葉片結(jié)冰對(duì)機(jī)組安全和發(fā)電性能的影響。
從風(fēng)電場選址設(shè)計(jì)到在役運(yùn)營的各個(gè)環(huán)節(jié)均有相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制手段，今天要討論的海上風(fēng)電設(shè)備驗(yàn)收。建設(shè)階段的單位工程驗(yàn)收、啟動(dòng)驗(yàn)收、工程移交生產(chǎn)驗(yàn)收及竣工驗(yàn)收，在進(jìn)入運(yùn)營期后，也要面臨升壓站、支撐結(jié)構(gòu)、海纜出質(zhì)保驗(yàn)收及海上風(fēng)電機(jī)組出質(zhì)保驗(yàn)收，驗(yàn)收環(huán)節(jié)多，且每個(gè)驗(yàn)收環(huán)節(jié)都有較多相關(guān)方的參與，這些驗(yàn)收環(huán)節(jié)如果存在疏漏，將會(huì)對(duì)海上風(fēng)電場的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來風(fēng)險(xiǎn)。由于驗(yàn)收不到位埋下許多隱患，后期引起故障頻發(fā)、關(guān)鍵部件失效、維護(hù)費(fèi)用成倍增加等，最近海上發(fā)生多起案例，并網(wǎng)數(shù)月至1年左右的海上風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)了大部件損壞，花費(fèi)大量時(shí)間開展分析、維修工作，給業(yè)主帶來了巨大的損失。
2、海上風(fēng)電場設(shè)備驗(yàn)收內(nèi)容
以往企業(yè)更多的從流程控制的角度，能夠?qū)こ填I(lǐng)域具有普遍性的風(fēng)險(xiǎn)有很好的控制，對(duì)于設(shè)備的專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)控制較為薄弱，鑒衡根據(jù)多年的海上風(fēng)電技術(shù)研究和檢測工作，在現(xiàn)有驗(yàn)收流程的基礎(chǔ)上，提出了基于標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)險(xiǎn)分析的海上風(fēng)電設(shè)備驗(yàn)收的總體思路，對(duì)于風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)與海上風(fēng)電風(fēng)險(xiǎn)的深度研究至關(guān)重要。通過有效合理的設(shè)備驗(yàn)收，將驗(yàn)收環(huán)節(jié)把控到位，提前規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，為運(yùn)維期制定合理的維護(hù)計(jì)劃，能夠在充分考慮風(fēng)險(xiǎn)管控和最優(yōu)成本的前提下，為海上風(fēng)電場健康平穩(wěn)運(yùn)行保駕護(hù)航。在這里主要介紹5個(gè)方面——海上風(fēng)電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)與驗(yàn)收、機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)與驗(yàn)收、海上升壓站風(fēng)險(xiǎn)與驗(yàn)收、海底電纜風(fēng)險(xiǎn)與驗(yàn)收、驗(yàn)收模式及體系。
海上風(fēng)電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)與驗(yàn)收
海上風(fēng)電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)主要有場址適應(yīng)性問題、機(jī)組健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集問題、發(fā)電量不達(dá)標(biāo)問題、數(shù)據(jù)采集問題、技術(shù)路線、機(jī)組、關(guān)鍵系統(tǒng)部件的技術(shù)成熟度、防腐蝕/防雷擊/抗臺(tái)風(fēng)/葉片防凍等技術(shù)措施、以及人員的安全防護(hù)設(shè)計(jì)等，基于上述問題，針對(duì)以下4個(gè)方面提出驗(yàn)收的要點(diǎn)：
● 設(shè)計(jì)與現(xiàn)場一致性評(píng)估
審查機(jī)組/部件型式認(rèn)證證書、場址適應(yīng)性文件、合同文件、技術(shù)協(xié)議等完整性與風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)審查，關(guān)注合規(guī)性、完整性、識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)；一致性審查關(guān)注葉片（含防雷/防結(jié)冰設(shè)計(jì)）、塔架、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、主控、變槳、變流器等。
● 抗臺(tái)策略與驗(yàn)證
主機(jī)廠家都能認(rèn)識(shí)到根據(jù)自家機(jī)型特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的抗臺(tái)方式，例如主動(dòng)對(duì)風(fēng)、被動(dòng)偏航、主動(dòng)收槳、變槳制動(dòng)等，策略上基本不會(huì)有太大問題；但抗臺(tái)策略實(shí)現(xiàn)的效果如何，需要在現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)測驗(yàn)證，包括安全鏈、啟停機(jī)、UPS電源功能等。
● 功率曲線驗(yàn)證
由于風(fēng)資源條件的變化，通過實(shí)發(fā)電量難以直接反映機(jī)組發(fā)電性能。而通過SCADA數(shù)據(jù)分析功率曲線存在SCADA風(fēng)能否代表風(fēng)輪前風(fēng)速的問題，通過無關(guān)風(fēng)發(fā)電量擔(dān)保的方式則可能為機(jī)組中后期安全穩(wěn)定運(yùn)行埋下隱患，因此通常通過功率曲線驗(yàn)證機(jī)組發(fā)電性能。而功率曲線驗(yàn)證建議按照標(biāo)準(zhǔn)通過實(shí)測的方式，結(jié)合海上條件使用3D激光雷達(dá)，以滿足客觀性、準(zhǔn)確性的要求。
● 設(shè)備質(zhì)量與試運(yùn)行檢查
主要包括關(guān)鍵部件/部位專項(xiàng)檢測，防雷系統(tǒng)、防腐密封檢查、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、升壓變，SCADA數(shù)據(jù)質(zhì)量與完整性、記錄文件審查等。特別需要關(guān)注數(shù)據(jù)質(zhì)量完整性，由于海上風(fēng)電所處環(huán)境特殊，數(shù)據(jù)質(zhì)量不完整不但影響日常運(yùn)維對(duì)機(jī)組健康狀態(tài)有效的掌握，而且一旦出現(xiàn)問題將難以進(jìn)行根因分析。
機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)與驗(yàn)收
● 設(shè)計(jì)問題
在驗(yàn)收時(shí)主要通過檢查設(shè)計(jì)文件，對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)、腐蝕裕度、海洋生物允許量，海底沖刷允許量、防海冰設(shè)計(jì)等情況進(jìn)行審查，必要時(shí)對(duì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算復(fù)核。
● 腐蝕問題
外觀目視檢查腐蝕情況，海生物附著；使用專業(yè)檢測手段，進(jìn)行水下超聲測厚，犧牲陽極檢查和電位測量。
● 沖刷問題
在驗(yàn)收時(shí)注意是否設(shè)置防沖刷結(jié)構(gòu)，施工是否符合設(shè)計(jì)要求；使用多波束測深系統(tǒng)與側(cè)掃聲吶，直觀、定量地顯示現(xiàn)階段水下結(jié)構(gòu)海底沖刷情況。
● 建造施工質(zhì)量
關(guān)注建造施工質(zhì)量，上部結(jié)構(gòu)除目視檢查外，導(dǎo)管架支撐與套籠、單樁支撐與套籠平臺(tái)等節(jié)點(diǎn)，靠船登臨結(jié)構(gòu)等位置，建議使用無損探傷進(jìn)行檢查；水下結(jié)構(gòu)除目視檢查外，透水構(gòu)件檢測，根據(jù)海底導(dǎo)管架充水情況檢查管壁裂縫（ACFM、FMD）；另外結(jié)合制造、施工文件和記錄進(jìn)行評(píng)價(jià)。
海上升壓站風(fēng)險(xiǎn)與驗(yàn)收
海上升壓站設(shè)計(jì)形式復(fù)雜多樣，上下部均應(yīng)關(guān)注結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和質(zhì)量，同樣面臨的腐蝕、沖刷等；此外還應(yīng)重視涉網(wǎng)性能和電氣安全，海上平臺(tái)人員安全等問題。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，海上升壓站出現(xiàn)的問題中，設(shè)計(jì)類問題占10%，而現(xiàn)場類問題占到了90%，其中，電氣類問題占比最多。我們在海上升壓站驗(yàn)收時(shí)，有兩大模塊：升壓站設(shè)計(jì)與過程文件審查，升壓站設(shè)備質(zhì)量檢查與檢測。
● 升壓站設(shè)計(jì)與過程文件審查
我們剛才提到，電氣類問題占比最多，所以需要審查電氣設(shè)備資料，包含設(shè)備技術(shù)協(xié)議、型式試驗(yàn)報(bào)告、合格證、使用說明書、到貨驗(yàn)收?qǐng)?bào)告、圖紙等；項(xiàng)目建設(shè)期資料，包含施工單位及監(jiān)理單位過程資料等，以及電網(wǎng)驗(yàn)收資料等；其次，需要檢查支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件，對(duì)其強(qiáng)度設(shè)計(jì)、腐蝕裕度、海洋生物允許量，海底沖刷允許量等情況，必要時(shí)對(duì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算復(fù)核；第三，對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的制造、施工文件和記錄進(jìn)行審查。
● 升壓站設(shè)備質(zhì)量檢查與檢測
首先需要針對(duì)電氣設(shè)備，檢查電氣設(shè)備儀器儀表、電纜封堵、充油、充氣的密封情況、電氣安全距離情況，檢查直流系統(tǒng)、UPS情況、接地及防雷情況、自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控功能；其次，升壓站支撐結(jié)構(gòu)檢查參考機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)；第三，還要重點(diǎn)對(duì)輔助系統(tǒng)和設(shè)備的設(shè)備質(zhì)量和運(yùn)行狀態(tài)開展檢查，這對(duì)保證海上平臺(tái)人員和設(shè)備安全至關(guān)重要。
海底電纜風(fēng)險(xiǎn)與驗(yàn)收
海上風(fēng)電場的特殊環(huán)境要求電纜需要敷設(shè)在海底進(jìn)行電能的傳輸和信號(hào)的傳送。歐洲經(jīng)驗(yàn)表明，80%的海上風(fēng)電損失與海纜有關(guān)，50%的海纜損失來自安裝時(shí)的人為失誤，在過去60個(gè)已建成的項(xiàng)目中，只有3個(gè)沒有發(fā)生過海纜事故。因此如何合理選擇海底電纜路由，控制海纜敷設(shè)質(zhì)量對(duì)于海底電纜的安全至關(guān)重要。
● 海纜技術(shù)評(píng)估
檢查海纜選型設(shè)計(jì)與出廠文件、海纜設(shè)計(jì)、施工方案；檢查海纜預(yù)防性試驗(yàn)方案和試驗(yàn)報(bào)告，試驗(yàn)包含耐壓、絕緣、泄露電流等；同時(shí)，按照GB/T 41141-2021《高壓海底電纜風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估導(dǎo)則》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開展第三方破壞風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，包含風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等工作；
● 海纜水下檢查
對(duì)海底電纜的敷設(shè)軌跡、埋深、敷設(shè)狀況、海纜登陸、海纜扭曲、海纜間距、保護(hù)措施、與其他管線交叉情況、標(biāo)識(shí)等進(jìn)行檢查；利用多波束測探進(jìn)行水底地形測量和水下沖刷檢測；利用側(cè)掃聲吶進(jìn)行海底地物地貌探測和水下沖刷檢測；利用高分辨率管線儀進(jìn)行海纜埋深和路由探測；根據(jù)不同的測試方式選擇相應(yīng)的載體，例如船舶、拖體、水下機(jī)器人(AUV) 、遙控潛水器( ROV ) 、載人潛水器(HUV) 等。
驗(yàn)收模式與體系
基于以上內(nèi)容，設(shè)備驗(yàn)收工作模式采用現(xiàn)場檢測、資料審核及設(shè)計(jì)評(píng)估相結(jié)合的方式開展。通過驗(yàn)收流程進(jìn)行質(zhì)量控制，對(duì)存在的問題進(jìn)行整改，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的質(zhì)量、安全、性能三方面的全面達(dá)標(biāo)。
3、總結(jié)與建議
海上風(fēng)電場的設(shè)備驗(yàn)收應(yīng)跟隨單位工程驗(yàn)收、啟動(dòng)驗(yàn)收、工程移交生產(chǎn)驗(yàn)收、竣工驗(yàn)收過程并行開展，靈活安排工作周期，不需要占用原工程計(jì)劃關(guān)鍵路徑。
其次，設(shè)備驗(yàn)收工作的作用不僅僅在當(dāng)前環(huán)節(jié)，應(yīng)關(guān)注長期運(yùn)行狀態(tài)的變化，定期開展SCADA數(shù)據(jù)分析和設(shè)備狀態(tài)檢驗(yàn)檢測，提前考慮功率曲線3D激光雷達(dá)測試等工作。
第三，應(yīng)重視運(yùn)維階段對(duì)驗(yàn)收數(shù)據(jù)的充分利用。在風(fēng)電場設(shè)備驗(yàn)收發(fā)現(xiàn)和消除風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)風(fēng)電場運(yùn)維策略制定。例如基于工程移交階段、出質(zhì)保階段驗(yàn)收結(jié)果，估算出水下結(jié)構(gòu)腐蝕速率，制定優(yōu)化的檢測方案和頻次、維護(hù)方案和計(jì)劃等。
最后，針對(duì)海上風(fēng)電場建議建立全生命周期風(fēng)險(xiǎn)管控意識(shí)，風(fēng)險(xiǎn)防控、風(fēng)險(xiǎn)治理、風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移多措施并舉，提前發(fā)現(xiàn)隱患，制定策略，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。
