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基于KPI指標體系的海上風電場風電機組選型方法

2017-06-28 16:37:15 《風能》作者:程海鋒　點擊量：評論 (0)

引言隨著國家可再生能源發展戰略的推進，海上風電場開發成為可再生能源發展重要的領域之一。風電機組選型作為海上風電場建設中最為關鍵的環節之一，選擇合適的風電機組不僅可以節約海上風電場的工程投資，還可以

基本方法

基于以上原理，形成如下方法進行機型比選：

(1)從技術可行性和經濟性兩大方面進行綜合比較;

(2)從機組的適應性、技術成熟度、運行可靠性、機組業績、供貨進度要求、售后服務、施工工期、施工設備選擇、認證情況、海域占用范圍和尾流影響這11 個指標分析比較技術可行性;

(3)從發電量、造價、度電成本和運行維護成本這4 個指標分析比較經濟性，之所以將發電量、造價和度電成本單獨列取，目的是便于查明度電成本差異的原因，是由于造價引起還是由于電量引起，便于后期的決策;

(4)根據對各機型的調研以及各機型的技術經濟方案，分別對每種機型在15 個指標中的表現進行排序，并對其進行賦分，排序第一取10 分，排序第二取9 分，以此類推;

(5)考慮各要素在比選中的重要性不同，對各要素賦以不同的權重值。筆者建議的各要素權重賦值見表1，其中將風電機組的經濟性和運行可靠性兩個指標作為主要考慮的因素，因此分別賦予40% 和20% 的權重。

(6)最終根據各機型在各指標中的表現及各要素的權重值，得到各機型的綜合得分，并進行排序，得出綜合表現較好的機型。

15 項評估指標的衡量標準如下：

一、機組的適應性

機組的適應性主要考量的是機組的安全性以及對海上復雜環境的適應性。風電機組的安全性為風電機組選型考慮的首要因素，具有關鍵否決權，即所選擇的風電機組應滿足風電場安全風速的要求。海上復雜環境的適應性主要包括風電機組須具備較強的抗潮濕、防鹽霧、防腐蝕、防覆冰(如有)和防低溫(如有)等性能。

二、技術成熟度

風電機組技術成熟度主要考慮的是整機及關鍵零部件技術推出的時間長短、技術來源、機組控制系統的自主化程度以及海上風電機組一體化設計的能力。

三、運行可靠性

運行可靠性是衡量風電機組表現的重要指標。可靠性是一個系統工程，單一的指標無法體現機組可靠性的全部表現，需要多維度的可靠性指標共同表征機組的可靠性，而且不同機組的關鍵可靠性指標是不完全相同的。評估可靠性指標有時間可利用率(TBA)、平均無故障運行時間(MTBF)、平均維修間隔時間(MTBM)、能量可利用率(EBA)等，建議將平均維修間隔時間(MTBM)、能量可利用率(EBA)作為重點考核指標。

四、機組業績

海上風電場投資規模大，考慮到風電場經濟安全性，要求所選機型為有已投運海上風電機組業績或者長時間成熟運行的樣機業績的機組。投運規模越大，運行時間越長，主要零部件(葉片、軸承、傳動鏈、齒輪箱和電機等)無故障的機組受認可的程度越高。

五、供貨進度要求

隨著海上風電發展速度的加快，風電機組生產企業的供貨能力成為制約海上風電建設進度的關鍵因素。所選風電機組生產企業應該具備足夠的產能，以滿足風電場的安裝進度要求。另外，風電機組生產企業應具備一定的技術實力，能夠配合完成風電機組土建、電氣等配套工程的設計和建設，具備指導風電機組吊裝、調試的能力，以保證項目的建設進度。

六、售后服務

海上風電場離岸距離遠，且海上環境復雜，一旦機組發生故障需要較長的維修時間，風電場發電效益的損失較大。因此機組一旦出現故障，機組廠家對故障的響應時間、故障判斷和投入的人力直接影響了故障修復的時間和發電效益的損失大小。因此選擇的風電機組廠家需要有較快的故障響應時間、較強的故障判斷能力和高效的人力投入。

七、施工工期

由于海上風電場建設條件復雜，施工工期較長，施工工期的長短對風電場的成本和效益產生較大的影響，而施工工期長短與機組的臺數有直接關系：對于同樣基礎型式的機組，機組臺數越多，施工進度越慢;機組臺數越少，施工進度越快。

八、施工設備選擇

施工設備包括機組基礎的施工以及機組安裝的施工。不同風電機組對基礎形式的要求不同，比如大容量機組對單樁基礎要求較高，對施工設備的要求也較為苛刻;另外機艙、葉片的重量也影響機組安裝設備的選擇。機組設備對施工設備的要求也是衡量風電機組選型的一個重要因素。

九、認證情況

根據國家能源局有關規范風電設備市場秩序有關要求的通知，“接入公共電網(含分布式項目)的新建風力發電項目所采用的風力發電機組及其風輪葉片、齒輪箱、發電機、變流器、控制器和軸承等關鍵零部件，須按照《GB/Z25458-2010 風力發電機組合格認證規則及程序》進行型式認證”，因此風電機組取得型式認證也將成為必要條件。機組的認證體現了機組的設計水平和整體性能，因此，認證機構的權威性、認證的級別間接反映了機組的性能。

十、海域占用范圍

在風電場前期工作中取得海洋主管部門的批復是較為關鍵的環節之一，因此海域占用范圍也是海上風電機組型式比選中較為重要的因素之一。海域占用范圍主要受單機容量影響較大，同時也取決于風電機組的布置方式，應在充分考慮風電場資源的條件下，通過計算選擇該單機容量下最合理的布置方式來確定該單機容量的海域占用范圍。可按不同單機容量相同尾流影響下所占用的海域面積計。

十一、尾流影響

風電場內布置不同型式的風電機組，產生的尾流效應也會不同。尾流對風電場產生的影響主要表現在兩方面：一是對發電量的折減;二是對機組安全性產生影響。尾流越大，對發電量折減越大，安全影響也越大。

十二、發電量

風電場發電量大小是風電機組性能好壞的直接體現，同時也直接影響了風電場的收益率。因此，應盡可能選擇發電量較大的風電機組。發電量應計算各風電機組的上網電量，要考慮到不同風電機組的上網電量折減系數的差異性。

十三、造價

不同風電機組的價格以及配套工程的投資均不一樣，風電場的造價直接決定了風電場的效益，建議測算每種風電機組型式對應的風電場工程整體造價。

十四、度電成本

度電成本是指風電場的造價除以風電場的上網電量，衡量的是風電場投資和產出比。

十五、運維成本

海上風電場離岸距離遠，且海上環境復雜，可達性較差，風電場的運維成本較高，直接影響到風電場的整體收益率。因此，應選擇運維成本較低、運維水平較高的機組廠家。