基于KPI指標體系的海上風(fēng)電場風(fēng)電機組選型方法

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

引言隨著國家可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略的推進，海上風(fēng)電場開發(fā)成為可再生能源發(fā)展重要的領(lǐng)域之一。風(fēng)電機組選型作為海上風(fēng)電場建設(shè)中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，選擇合適的風(fēng)電機組不僅可以節(jié)約海上風(fēng)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(shù)可行性和經(jīng)濟性兩大方面進行綜合比較;

(2)從機組的適應(yīng)性、技術(shù)成熟度、運行可靠性、機組業(yè)績、供貨進度要求、售后服務(wù)、施工工期、施工設(shè)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(shù)可行性;

(3)從發(fā)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(jīng)濟性，之所以將發(fā)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(jù)對各機型的調(diào)研以及各機型的技術(shù)經(jīng)濟方案，分別對每種機型在15 個指標中的表現(xiàn)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(quán)重值。筆者建議的各要素權(quán)重賦值見表1，其中將風(fēng)電機組的經(jīng)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(quán)重。

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

15 項評估指標的衡量標準如下：

一、機組的適應(yīng)性

機組的適應(yīng)性主要考量的是機組的安全性以及對海上復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性。風(fēng)電機組的安全性為風(fēng)電機組選型考慮的首要因素，具有關(guān)鍵否決權(quán)，即所選擇的風(fēng)電機組應(yīng)滿足風(fēng)電場安全風(fēng)速的要求。海上復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性主要包括風(fēng)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(shù)成熟度

風(fēng)電機組技術(shù)成熟度主要考慮的是整機及關(guān)鍵零部件技術(shù)推出的時間長短、技術(shù)來源、機組控制系統(tǒng)的自主化程度以及海上風(fēng)電機組一體化設(shè)計的能力。

三、運行可靠性

運行可靠性是衡量風(fēng)電機組表現(xiàn)的重要指標。可靠性是一個系統(tǒng)工程，單一的指標無法體現(xiàn)機組可靠性的全部表現(xiàn)，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(guān)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(yè)績

海上風(fēng)電場投資規(guī)模大，考慮到風(fēng)電場經(jīng)濟安全性，要求所選機型為有已投運海上風(fēng)電機組業(yè)績或者長時間成熟運行的樣機業(yè)績的機組。投運規(guī)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(fēng)電發(fā)展速度的加快，風(fēng)電機組生產(chǎn)企業(yè)的供貨能力成為制約海上風(fēng)電建設(shè)進度的關(guān)鍵因素。所選風(fēng)電機組生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該具備足夠的產(chǎn)能，以滿足風(fēng)電場的安裝進度要求。另外，風(fēng)電機組生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)具備一定的技術(shù)實力，能夠配合完成風(fēng)電機組土建、電氣等配套工程的設(shè)計和建設(shè)，具備指導(dǎo)風(fēng)電機組吊裝、調(diào)試的能力，以保證項目的建設(shè)進度。

六、售后服務(wù)

海上風(fēng)電場離岸距離遠，且海上環(huán)境復(fù)雜，一旦機組發(fā)生故障需要較長的維修時間，風(fēng)電場發(fā)電效益的損失較大。因此機組一旦出現(xiàn)故障，機組廠家對故障的響應(yīng)時間、故障判斷和投入的人力直接影響了故障修復(fù)的時間和發(fā)電效益的損失大小。因此選擇的風(fēng)電機組廠家需要有較快的故障響應(yīng)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(fēng)電場建設(shè)條件復(fù)雜，施工工期較長，施工工期的長短對風(fēng)電場的成本和效益產(chǎn)生較大的影響，而施工工期長短與機組的臺數(shù)有直接關(guān)系：對于同樣基礎(chǔ)型式的機組，機組臺數(shù)越多，施工進度越慢;機組臺數(shù)越少，施工進度越快。

八、施工設(shè)備選擇

施工設(shè)備包括機組基礎(chǔ)的施工以及機組安裝的施工。不同風(fēng)電機組對基礎(chǔ)形式的要求不同，比如大容量機組對單樁基礎(chǔ)要求較高，對施工設(shè)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(shè)備的選擇。機組設(shè)備對施工設(shè)備的要求也是衡量風(fēng)電機組選型的一個重要因素。

九、認證情況

根據(jù)國家能源局有關(guān)規(guī)范風(fēng)電設(shè)備市場秩序有關(guān)要求的通知，“接入公共電網(wǎng)(含分布式項目)的新建風(fēng)力發(fā)電項目所采用的風(fēng)力發(fā)電機組及其風(fēng)輪葉片、齒輪箱、發(fā)電機、變流器、控制器和軸承等關(guān)鍵零部件，須按照《GB/Z25458-2010 風(fēng)力發(fā)電機組合格認證規(guī)則及程序》進行型式認證”，因此風(fēng)電機組取得型式認證也將成為必要條件。機組的認證體現(xiàn)了機組的設(shè)計水平和整體性能，因此，認證機構(gòu)的權(quán)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(fēng)電場前期工作中取得海洋主管部門的批復(fù)是較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，因此海域占用范圍也是海上風(fēng)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(fēng)電機組的布置方式，應(yīng)在充分考慮風(fēng)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?？砂床煌瑔螜C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(fēng)電場內(nèi)布置不同型式的風(fēng)電機組，產(chǎn)生的尾流效應(yīng)也會不同。尾流對風(fēng)電場產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)在兩方面：一是對發(fā)電量的折減;二是對機組安全性產(chǎn)生影響。尾流越大，對發(fā)電量折減越大，安全影響也越大。

十二、發(fā)電量

風(fēng)電場發(fā)電量大小是風(fēng)電機組性能好壞的直接體現(xiàn)，同時也直接影響了風(fēng)電場的收益率。因此，應(yīng)盡可能選擇發(fā)電量較大的風(fēng)電機組。發(fā)電量應(yīng)計算各風(fēng)電機組的上網(wǎng)電量，要考慮到不同風(fēng)電機組的上網(wǎng)電量折減系數(shù)的差異性。

十三、造價

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

十四、度電成本

度電成本是指風(fēng)電場的造價除以風(fēng)電場的上網(wǎng)電量，衡量的是風(fēng)電場投資和產(chǎn)出比。

十五、運維成本

海上風(fēng)電場離岸距離遠，且海上環(huán)境復(fù)雜，可達性較差，風(fēng)電場的運維成本較高，直接影響到風(fēng)電場的整體收益率。因此，應(yīng)選擇運維成本較低、運維水平較高的機組廠家。

責(zé)任編輯：電小二

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