為了應對每年偶爾發生的齒輪箱、發電機或完整機艙的更換,必需一艘起重船。但這樣的船只對于僅以O&M為目標的工作而言成本過于高昂,因此,難點主要在于是否能夠確保:當機組發生故障時,天氣剛好不壞,而且所需的起重機駁船又能借到。機組停運期間就相當于發電收入的減少,不能及時獲得相應服務將會導致成本上揚。
(二)供應鏈
海上風力發電機組的供應鏈,與飛機維護、修理和檢修(MRO)那樣的產業供應鏈相比,成熟度相去甚遠,零部件和相關材料未必能確保準時送貨。風電場的運營商們試圖在岸上庫存足夠的零部件以備替換之需,目前這在研究相應的管理方案,擬最終實現機組原始設備制造商們(OEMs)按照定價合約提供所有的支持方案,使預算成本更合理化。
就像Douglas-Westwood公司的能源分析人員Adam Westwood所指出的,目前三年內歐洲的電力項目(一些推動海上風能發展的地區)集中于海上風電能的供應鏈建設。其目的在于彌合各地區間的差距,促進未來的相互合作。盡管這個由歐洲區域發展基金出資的項目主要關注于風電場建設,但一個健康的供應鏈將使整個O&M受惠。
(三)可靠性
機組維護共分為兩種類型:定期檢修和故障檢修。定期檢修是根據事先安排進行的,而故障檢修則具有不可預見性,只有發生故障了才進行,因此通常成本比較高昂。為了盡可能的減少故障檢修,可以制定周密的定期檢修計劃,并謹慎實施;再通過環境監測來確定機組出現的早期問題,以便及時采取行動進行補救。
同樣重要的是,在研發和工程周期中的每個階段都力求確保機組的可靠性。Garrad Hassan的Colin Morgan稱:“讓技術人員們遠離頻繁的小修小補對控制成本而言是件大事。”
用于海上風電場的多兆瓦級機組,其靜態或動態的負載將是現有機組成比例的放大。在這些大型的機組中實現較高的可靠性對設計人員而言是相當大的挑戰,這也是來自O&M方面的目標。那些風力機零部件必須忍受持續運行的長期工作,在大風天氣中或者機組剛開始啟動時扭矩的快速變化,以及周圍環境中鹽霧對機組的侵蝕。
所有這些因素都會導致平均連續可用小時數(MTBF)和疲勞壽命的縮短。這樣的情況還會由于靜態或動態的驅動偏差發生進一步的惡化。這較大型的設備中,這種情況更容易發生。因此,定期維護應該包括一年一次的設備校正檢驗。
(四)成本模型
荷蘭的Delft技術大學和ECN Wind Energy以500MW的DOWEC(荷蘭海上風能轉換器)為參考案例,已經獨立針對海上風電場成本的建模。該模型考慮了定期檢修和故障檢修,揭示了根據風力機的尺寸和可靠性,選擇抵達電場的和維護電場的方法,確定離岸距離,水深,風電場規模,風/浪等氣候條件等相關因素。早期的模型建議:海上風電場的 O&M成本將占據每度電價的25%至30%,而陸上的僅占據10%至15%。盡管目前牽涉到一些不確定性,使得建模這種科學被藝術化,一旦可行性分析用于確定不確定性的邊界,一些工具未必奏效。
在2006年的歐洲風能大會上,來自ECN風能的報告闡明,正在開發中的O&M成本估算系統可以幫助估計和控制海上風電場運營商的 O&M成本,用于幫助確定意外故障發生頻率的基礎趨勢分析將會越來越強大。
面對電場運營商不情愿談論機組運行故障的狀況,研究小組利用ECN在Wieringermaer的風力機測試機構(5臺Nordex的N80型風力機以及一些來自其它制造商供應的小型機祖)的機會,獲取詳細數據,設定初始估計系統模型的基準線。就像EWEC的代表所提到的,“海上風電場的 O&M成本具有不確定性,并且具有極大的擴散性。但是,一旦風力機保質期滿,或者風電場被出售,對O&M成本有所了解將對制定合適的 O&M戰略起到重要促進作用”。
評估系統里面承載了所有可能的信息源——SCADA系統數據,控制與情況監測數據,維護報告,負載測量以及氣象測量。像Nordex的N80型那樣的風力機也已考慮到了90%的重要零部件,對其中每項內容,如失效模型,失效速度,修理材料費,備用件、時間、人力、船舶及起重設備成本,都有所涉及。
GARRAD HASSAN公司開發的O&M優化分析工具02M,可以預計海上風電場的可利用率,優化O&M策略,改進人們對運行風險的理解。輸入環境條件,項目描述(如:風電場數目、風機數目、儲存和服務地點等),運行和維護資源(如:人員、輪班系統、船只能力、備件庫存等),機組可靠性;由02M進行波量合成,運行仿真模擬;最終輸出電場可利用率,發電量和損失的發電量,成本、資源及備件的使用,電廠運行周期等。
(五)專用離岸風力機展望
一些風能業內人士預計,最終用于海上風電場的風力機形式將會不同于目前的機型。目前的主流機型——“丹麥三葉上風型葉輪”得到陸上風電場的接受,是由于其在視覺上得到認可,并通過緩慢轉動的葉輪將噪聲最小化。現今的狀態是以量取勝。但是,它并非唯一的選擇。據稱兩葉下風型葉輪型式也具有一定的優勢,因為離岸風力機更需要較快速轉動的葉輪,減輕齒輪箱的負荷,才能發揮更高的工作效率。
設備簡化有可能成為離案風機的主要目標,來自BWEA的Gordon Edge補充到,“我們依然在等待真正的離岸風力機,它應該是功率更為強大,5至7兆瓦級的,與現今的主流型式有所不同。它的結構形式將更為簡潔,龐大,并可以獨立地長時間運行。目前我們僅處于這種技術的初級階段”。Colin Morgan也同意這樣的觀點,并表示,“目前的制造商們趨于采用陸上風力機所派生的機組,應用于海上風電場建設。但我們需要的是不同于目前的機型。此外,機組的可靠性與O&M成本的最小化是最為首要的”。