標準剖析 | 談風電機組延壽技術及服務與相關標準分析
本文作者：UL 張世惠 / 黃一淩 / 周毛 風能發展時值今日已逾數十載，坊間已有風電機組運行近 20 年的要求年限，故面臨了淘汰抑是繼續升級改造的兩難抉擇。UL DEWI 以多年為風電機組延壽專家經驗，能為設備進行檢查、建模、技術模擬和檢測分析，確定風電機組及其部件可能剩餘有用壽命，助客戶最大化其資產價值。 按照 GB/T18451.1/IEC61400-1 標準，要求風電機組設計壽命至少 20 年。風能發展至今，已有機組正面臨已經甚或接近設計壽命，因此必須確定其整機或主要部件的壽命損耗及剩餘可用壽命 (RUL)。而依近十多年來的風電裝機容量快速成長，意味著在不久的將來，可能有更多的風電機組處於其設計壽命的終結點。 風電機組在運行後期時會發生更高的故障率無可厚非，業主終將來到需 (提前) 報廢拆除，還是評估、改造及升級、延長壽命後繼續運行的困難抉擇。相較機組延長壽命與新建更大單機容量機組的成本和效益評估，尤其在山區和海島等複雜地形，其實大型機組建設更形困難及昂貴。 〈圖一〉風電機組壽命週期 提升風電場資產回報效益 一般主要影響一個風電場資產回報率 (內部收益率) 有四大面向：設備可用率、風電場發電效率、維護成本、機組壽命及延長。 一、設備可用率 即風電機組的可用率，為影響風電場內部收益率最大主因素。通常要求機組單台可用率達到 95% 以上才能達到風電場正常效益的需求。而欲達此目標，必須分析機組大 / 小部件故障率、風電場運作維護策略及水準、備品備件的供應等。不過若採用更可靠的機組和設備 (高可靠部件配置) 或可靠性提升的技術改造，以及高水準的維護團隊與充分及時的備件供應，則風電機組可用率可望提升 3% 或以上。 二、風電場發電效率 可包括設備的風能轉換效率、電能轉換及傳輸效率、風電場的綜合廠用電率、發電量和上網電量等；但機組控制策略、風電機組機群控制策略、監控系統 (SCADA) 的優化控制、AGC/AVC 系統控制皆可能影響風電場發電效率。而諸如風向標故障、偏航錯誤等影響風能最佳轉換效率、葉片表面附著污染物所引起空氣動力學性能下降，皆會導致風能轉換效率下降。不過進行技術升級改進措施仍可提升風電設備風能轉換效率，如葉片延長、渦流發生 器，可能使發電效率提升 2% 或以上。 三、維護成本 此環節與運作維護模式及策略、管理和技術的持續改進有關。維護方面目前一般可分為業主自主 (包括業主設立的區域檢修公司)、主機廠設備保固期維護、合作廠商維護或檢修等模式。至於可用策略常見包括定期及應急、預防性等。該成本亦受機組本身品質和維修成本及備件價格影響，同時維護團隊人數和成本、維護品質 / 管理、和技術改進水準也有關係。不同的維護方式將能使成本降低達到 10% 或以上。 四、機組壽命延長 風電機組結構的設計，按標準與要求，在正常的風資源和運行工況下為 20 年疲勞壽命；然而實際上的空氣密度、湍流強度等風況皆與標準要求有所不同，故機組設計上通常會比較保守。以此推算，風電機組在運作 20... read more