2025年2月7日,江蘇宿遷泗陽成子湖大道上一臺風力發(fā)電設(shè)備被大風吹倒,再次引發(fā)社會各界關(guān)注。隨著風機大型化進程的加速推進以及老舊風機退役改造任務的日益繁重,近年來,風機質(zhì)量與安全問題逐漸浮出水面,成為制約行業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵因素。
風機葉片斷裂事故頻發(fā)
事實上,風電行業(yè)的安全事故并非個例,無論是國內(nèi)還是國外,類似的事故時有發(fā)生,給整個行業(yè)蒙上了一層陰影。2024年,美國德克薩斯州某風電場的VestasV150-4.2MW型風機發(fā)生倒塔事故,造成了嚴重的經(jīng)濟損失;德國薩克森州某風電場的SiemensGamesaSG14-222DD型風機突發(fā)火災,對周邊環(huán)境和設(shè)備造成了極大的威脅;西班牙加泰羅尼亞某風電場的NordexN131/3000型風機葉片斷裂,影響了風電場的正常運行。深入分析這些事故的成因,可謂多種多樣,涵蓋了基礎(chǔ)施工質(zhì)量不過關(guān)、電氣系統(tǒng)故障頻發(fā)、葉片材料存在缺陷,以及日常維護工作不到位等多個方面。
那么,究竟是什么原因使得風機葉片成為了質(zhì)量問題的“重災區(qū)”呢?一位長期奮戰(zhàn)在風機制造一線的員工向記者透露,風機在實際運行過程中,有時會遭遇極其惡劣的極端天氣狀況,尤其是海上風機,經(jīng)常要面對風力高達17級的超級強臺風的侵襲。在這種極端強大的風力作用下,葉片所承受的載荷遠遠超出了其最初設(shè)計時所設(shè)定的極限值,這無疑是導致葉片出現(xiàn)斷裂的一個重要外在因素。
金風科技股份有限公司業(yè)務副總裁兼中南大區(qū)總裁劉萬平也表示,葉片作為風電機組中成本占比最高的關(guān)鍵部件,其損傷和失效的原因可能是多方面的。既可能是由于在設(shè)計、工藝、制造、運輸、吊裝調(diào)試等過程中出現(xiàn)的偏差或問題所導致,也可能是受到運行時極端風況、雷擊、臺風或冰災凍雨等惡劣環(huán)境因素的疊加影響。
那又該如何避免葉片的風險。一位風機廠維修員工表示,風機葉片在設(shè)計、制造以及運維等關(guān)鍵階段,對技術(shù)水平和管理能力都提出了更高的要求。劉萬平曾提到,隨著葉片大型化、超大型化,在設(shè)計、制造、運維等方面有很多技術(shù)課題有待突破,相關(guān)方需要從認知、標準、運維和維修能力等方面同步提升。
近年來,為了追求更高的發(fā)電效率和更好的性能表現(xiàn),部分風機葉片采用了全新的材料和創(chuàng)新的設(shè)計理念。然而,新材料和新技術(shù)的應用雖然帶來了性能上的提升,但同時也伴隨著一些新的風險挑戰(zhàn)。由于這些新材料在實際應用中的時間相對較短,其長期的性能穩(wěn)定性和可靠性尚未得到充分的驗證,相關(guān)技術(shù)標準和檢測規(guī)范也有待進一步的完善和細化。
多方統(tǒng)籌避免問題發(fā)生
與其他裝備產(chǎn)品一樣,風機在投入運行后的維護保養(yǎng)工作同樣至關(guān)重要。如果在風機運行期間,未能嚴格按照科學合理的運維計劃進行全面、細致的檢測和維護,那么就很可能無法及時發(fā)現(xiàn)葉片內(nèi)部隱藏的各類損傷問題。
因此,為了確保葉片的安全穩(wěn)定運行,必須采用高可靠的設(shè)計方案,并實施高標準的運維管理措施。所謂的高標準,具體包括缺陷等級的標準化界定、服務能力的標準化建設(shè)、方案認證的標準化流程、閉環(huán)過程的標準化控制以及智慧應用的前沿化探索等多個方面。
從整個行業(yè)的長遠健康發(fā)展角度來看,業(yè)主、整機廠、葉片廠以及第三方維修單位等相關(guān)各方,都需要在認知水平、技術(shù)標準、運維能力以及維修技術(shù)等方面實現(xiàn)同步提升,形成合力,共同應對風電大型化帶來的挑戰(zhàn)。
在運維管理方面,其作為風電場全生命周期管理的重要一環(huán),涵蓋了眾多復雜的工作內(nèi)容和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
據(jù)記者深入調(diào)查了解,目前風機葉片的運維工作主要包括常規(guī)檢查和簡單保養(yǎng)兩個方面。常規(guī)檢查通常是指對葉片的外觀進行仔細檢查,查看是否存在明顯的損傷、裂紋、腐蝕等情況,同時對葉片上的螺栓進行緊固,防止松動。這類常規(guī)檢查的成本相對較低,每次對每片葉片進行操作的費用大概在5000元至10000元左右,主要包括人工費用以及少量的耗材費用。
除了常規(guī)檢查之外,運維工作還會根據(jù)葉片的實際運行狀況和使用年限,進行一些更深入的檢測和保養(yǎng)項目,例如對葉片進行清洗,去除表面的污垢和附著物,以提高葉片的氣動性能;對葉片的涂層進行修復,增強其防腐和耐磨性能等。這些更深入的運維項目會使成本有所增加,每年對每片葉片進行此類操作的費用大概在1萬元至3萬元左右,具體費用會根據(jù)葉片的大小、維護難度以及所采用的技術(shù)和材料等因素而有所差異。
而當風機葉片出現(xiàn)較為嚴重的問題,需要進行全面檢測和較大規(guī)模的修復工作時,例如對葉片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行詳細檢測,查找隱藏的損傷并進行修復,或者更換葉片上磨損嚴重的部件等,運維成本將會大幅上升。通常情況下,每三年對每片葉片進行一次這樣的全面修復工作,費用可能在5萬元至10萬元甚至更高。如果在檢測過程中發(fā)現(xiàn)葉片存在極其嚴重的問題,需要進行特殊修復,例如修復葉片的結(jié)構(gòu)強度、更換部分結(jié)構(gòu)件等,那么成本將會更高,甚至可能超出預期。
由此可見,在風電設(shè)備大型化的背景下,制定一個科學、高效的運維計劃顯得尤為重要。有研究數(shù)據(jù)表明,海上風電機組的維護成本至少是陸上風電機組的2倍以上,運維成本在風電場的經(jīng)濟收入中所占的比重高達30%-35%,其中約25%-35%為定期維護費用,而65%-75%為事后維修費用。這組數(shù)據(jù)深刻地反映出了運維成本對于風電產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的重要影響,也進一步凸顯了優(yōu)化運維策略、降低運維成本的緊迫性和必要性。
共筑風電高質(zhì)量發(fā)展格局
面對風電行業(yè)當前所面臨的質(zhì)量安全嚴峻形勢,各方力量紛紛積極行動起來,共同努力尋求破解之道,推動風電行業(yè)朝著高質(zhì)量發(fā)展的方向邁進。
在風機葉片報廢方面,2025年之后,國內(nèi)將迎來首批集中退役的陸上老舊風機,需要相關(guān)主體未雨綢繆,提前明確退役風機處理等問題。從風電葉片來看,行業(yè)數(shù)據(jù)顯示,2018年我國風電葉片約有3456噸退役;到2025年,退役葉片將達8112噸;2025年之后,我國將迎來一大波風電葉片報廢潮,退役葉片總量更是將迅猛增長,2028年退役總量將達412784噸,2029年更是高達約715664噸。有行業(yè)人士對此表示,報廢風機葉片的無害化回收問題,需要跨部門、跨領(lǐng)域、跨行業(yè)協(xié)同合作,找到具備可持續(xù)性的商業(yè)模式,搭建“報廢葉片回收物質(zhì)循環(huán)利用平臺”,讓報廢葉片回收處置形成完整閉環(huán),建立起回收生態(tài),從而促進產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
此外,各大風電企業(yè)深刻認識到技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新投入對于提升產(chǎn)品質(zhì)量和安全性的關(guān)鍵作用,紛紛加大在這方面的資源配置。
例如,金風科技通過構(gòu)建起“風模型-整機仿真-子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)/動力學分析-五級數(shù)字孿生驗證”這樣一個多維度的理論及實驗體系,從基礎(chǔ)研究入手,不斷積累技術(shù)儲備,為產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計和質(zhì)量提升提供了堅實的技術(shù)支撐。同時,企業(yè)還高度重視質(zhì)量安全管理體系的建設(shè)和完善,從原材料采購、生產(chǎn)制造流程、產(chǎn)品檢測檢驗到售后服務等各個環(huán)節(jié),都建立了嚴格的質(zhì)量標準和管理制度,確保每一個環(huán)節(jié)都能夠嚴格把控質(zhì)量關(guān),將質(zhì)量安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。
在與眾多業(yè)內(nèi)資深人士的交流探討中,一個清晰的共識逐漸形成:“質(zhì)量”已經(jīng)取代“價格”,成為當下風電行業(yè)發(fā)展進程中最為關(guān)鍵的核心關(guān)注點。為切實提升風電機組葉片的安全性與可靠性,有效防范潛在的風險隱患,各大能源央企以及相關(guān)單位紛紛行動起來,采取了一系列具有針對性的措施。
近期,三峽能源集團專門召開了風機葉片風險防范專題會議,著重強調(diào)在葉片設(shè)計階段就必須充分考慮并防范各類風險因素。
會議期間,葉片制造商、行業(yè)專家以及葉片認證單位等各方代表分別就葉片生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制要點、整機與葉片的匹配性優(yōu)化、葉片設(shè)計認證流程以及檢測標準的完善等重要議題展開了深入而細致的討論,旨在從源頭上確保葉片質(zhì)量,降低事故發(fā)生的概率。(記者 郭宇)
轉(zhuǎn)自:中國工業(yè)報
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