第四屆中國(guó)國(guó)際風(fēng)電復(fù)合材料高峰論壇（CWPC2018）于2018年3月30日上午在江蘇省阜寧縣天鵝湖大酒店隆重召開(kāi)，來(lái)自海內(nèi)外的200多個(gè)企業(yè)、600多余位風(fēng)電行業(yè)、復(fù)材行業(yè)的精英參加了本屆盛會(huì)。上午的開(kāi)幕式結(jié)束之后，高峰論壇分別設(shè)置了新材料、新技術(shù)專場(chǎng)，設(shè)計(jì)運(yùn)維優(yōu)化專場(chǎng)，新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)專場(chǎng)，技術(shù)工藝創(chuàng)新專場(chǎng)，產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)話專場(chǎng)等多個(gè)專場(chǎng)，將呈現(xiàn)大量精彩內(nèi)容。
新疆金風(fēng)科技股份有限公司葉片開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人聞筆榮在設(shè)計(jì)優(yōu)化運(yùn)維專場(chǎng)做了題為《葉片全生命周期中的價(jià)值創(chuàng)造》的演講。以下為演講內(nèi)容實(shí)錄：
新疆金風(fēng)科技股份有限公司葉片開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人聞筆榮
首先，我們看一下葉片全生命周期中的風(fēng)險(xiǎn)如下：一類是由于設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的失效，第二，是由于適應(yīng)性不匹配導(dǎo)致性能低下，再是質(zhì)量差、可靠性低導(dǎo)致失效風(fēng)險(xiǎn)高，還有噪音、光污染的情況。
葉片全生命周期有兩個(gè)階段，一個(gè)是葉片的前半生，是在紙上設(shè)計(jì)的過(guò)程和生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程保證的是葉片的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的復(fù)合型。后半生是最長(zhǎng)的時(shí)間，20年都是在風(fēng)場(chǎng)運(yùn)作。在這個(gè)價(jià)值創(chuàng)造體系里面，生命周期最長(zhǎng)的部分就是在運(yùn)行、運(yùn)維。這是我會(huì)重點(diǎn)地講一下葉片在漫長(zhǎng)的生命周期中，運(yùn)維到底能創(chuàng)造哪些價(jià)值。
簡(jiǎn)單說(shuō)一下，現(xiàn)在的風(fēng)機(jī)，金風(fēng)有一個(gè)智能化的5S的標(biāo)準(zhǔn)，這樣來(lái)評(píng)估是相對(duì)比較簡(jiǎn)單或者比較原始的設(shè)計(jì)。我們會(huì)把這些技術(shù)遷移到過(guò)去的這些已有的平臺(tái)，讓它發(fā)揮更大的作用。
第二部分我講一下過(guò)程當(dāng)中的一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)的分析。這是葉片在運(yùn)行一段時(shí)間之后出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題，包括掃塔、葉尖的破損，還有一些凋落的情況，這些都是在葉片20年中葉組或者整機(jī)廠都不愿意看到的情況。這些有一些是因?yàn)樵O(shè)計(jì)，有一些是因?yàn)樯a(chǎn)的問(wèn)題。
我們發(fā)現(xiàn)在統(tǒng)計(jì)完全國(guó)大多數(shù)工廠或者說(shuō)我們能看到的數(shù)據(jù)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)葉片的失效40%是由于生產(chǎn)工藝的問(wèn)題，25%是由于設(shè)計(jì)的問(wèn)題，還有15%是因?yàn)樯a(chǎn)性的缺陷，另外一半是由于原材料問(wèn)題，一半是由于雷擊的問(wèn)題。我們做了一個(gè)整體的數(shù)據(jù)的分布的調(diào)研。
我們發(fā)現(xiàn)葉片在裝機(jī)年出現(xiàn)問(wèn)題的概率是3%，第三年是0.5%左右。也就是說(shuō)風(fēng)機(jī)的葉片在安裝滿三年或者兩年之后，如果有問(wèn)題，基本上都集中爆發(fā)了。在周期之后的問(wèn)題可能是葉片疲勞或者是生產(chǎn)在當(dāng)時(shí)無(wú)法預(yù)知引起的問(wèn)題。
我們講一下拋開(kāi)生產(chǎn)和設(shè)計(jì)問(wèn)題，我們機(jī)組和葉片在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中本身有性能的衰減，在葉片的全生命周期隨著時(shí)間的變化，性能會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)逐漸衰減的態(tài)勢(shì)，我們需要通過(guò)運(yùn)維和技術(shù)來(lái)進(jìn)行改善。
第三部分是價(jià)值的創(chuàng)造，這里分成三點(diǎn)。第一個(gè)是設(shè)計(jì)的提升，第二個(gè)是質(zhì)量的提升，第三個(gè)運(yùn)維的提升。
設(shè)計(jì)，現(xiàn)在的設(shè)計(jì)更多地不光是設(shè)計(jì)好葉片，還有集合氣動(dòng)載荷等等整體做一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所有的部件在同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行整體的優(yōu)化來(lái)滿足市場(chǎng)和客戶的要求。
第二個(gè)是葉片質(zhì)量的提升，這個(gè)是金風(fēng)的一些經(jīng)驗(yàn)，金風(fēng)對(duì)葉片的質(zhì)量進(jìn)行了一個(gè)無(wú)損檢測(cè)的要求，對(duì)一些重點(diǎn)的項(xiàng)目，我們都通過(guò)葉片切片的驗(yàn)證來(lái)保證質(zhì)量。對(duì)所有的型號(hào)都有一個(gè)非常完整的認(rèn)證和驗(yàn)收的過(guò)程。
我們所有的供應(yīng)商的工廠都有一個(gè)嚴(yán)格的工廠管控制度，包括驗(yàn)收、平臺(tái)搭建、對(duì)原材料的整體提升等等。
對(duì)運(yùn)維的提升，有這樣一個(gè)理解，運(yùn)維的活動(dòng)有很多種，但是基于價(jià)值可以分為三個(gè)階段。一個(gè)是藍(lán)海，綜合整機(jī)的控制、系統(tǒng)優(yōu)化、葉片的增值技術(shù)，保證了價(jià)值。紅海其實(shí)就是很多的技術(shù)在各個(gè)廠家或者是第三方的設(shè)計(jì)。這里有一個(gè)非常充分的競(jìng)爭(zhēng)，大家創(chuàng)造的價(jià)值或者對(duì)于個(gè)體的效益會(huì)比較地平均。最后一個(gè)是技術(shù)含量相對(duì)會(huì)比較低，在這個(gè)狀態(tài)下拿到的合作或者各方面的工作其實(shí)并不是基于技術(shù)，可能是基于別的原因。
基于這樣的分類，我們把運(yùn)維分成幾個(gè)方面，第一個(gè)是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的檢查，通過(guò)機(jī)艙、望遠(yuǎn)鏡，包括平臺(tái)用機(jī)器人、無(wú)人機(jī)，然后無(wú)損的超聲波和紅外探測(cè)等等。這是幾乎所有的單位和機(jī)構(gòu)都能進(jìn)行的一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)。
這部分我認(rèn)為會(huì)比較簡(jiǎn)單，同時(shí)創(chuàng)造的價(jià)值也比較低。真正對(duì)于機(jī)組或者葉片20年的運(yùn)行周期能創(chuàng)造價(jià)值的是一套整體的解決方案，包括偏航誤差的校正、風(fēng)控的算法和額定功率等等，其中針對(duì)葉片很多的增功效果可以用在價(jià)值創(chuàng)造上面。
控制技術(shù)的核心，第一個(gè)就是功率的誤差校正，包括功率的自適應(yīng)，包括功率的最優(yōu)控制和轉(zhuǎn)速控制。還有基于云計(jì)算可以進(jìn)行數(shù)據(jù)集中處理。
我們介紹一下功率誤差的校正，我們通過(guò)對(duì)于控制策略的優(yōu)化，能夠?qū)C(jī)組長(zhǎng)年累月產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和產(chǎn)生的偏差，通過(guò)系統(tǒng)的優(yōu)化達(dá)到提升發(fā)電量的目的。雖然說(shuō)是系統(tǒng)的優(yōu)化，但是它最終的結(jié)果是作用在葉片上，功率的優(yōu)化調(diào)整能夠反映在機(jī)組的發(fā)電量，可以優(yōu)化0.5%—3%，可以提升1%—3%的發(fā)電量。
偏航誤差可以基于機(jī)組的歷史數(shù)據(jù)修正偏航的誤差，能夠在不增加任何載荷和負(fù)擔(dān)的情況下提升機(jī)組的發(fā)電量。可以通過(guò)扇區(qū)管理對(duì)機(jī)組的噪音進(jìn)行控制，對(duì)平緩地形進(jìn)行合理規(guī)避，使葉片受載更加均勻和合理。并且可以對(duì)于特定扇區(qū)的管理，可以對(duì)居民區(qū)減少光影和噪聲的影響。
第二部分是講葉片的氣動(dòng)優(yōu)化的過(guò)程。一種是采用數(shù)字化預(yù)警系統(tǒng)。第二種是系統(tǒng)優(yōu)化。氣動(dòng)的增功、氣動(dòng)的改型、適應(yīng)性的提升等等，做到最優(yōu)的投入產(chǎn)出比。
這里氣動(dòng)的附件，現(xiàn)在常用的包括渦六生器，擾流板等等，都是基于特定的場(chǎng)景使用，并不是所有情況下都會(huì)應(yīng)用。但是現(xiàn)在基本上在所有的機(jī)型上進(jìn)行了應(yīng)用和驗(yàn)證。
第二種是氣動(dòng)的改型，由于我們過(guò)去用一種機(jī)型、葉片覆蓋了全國(guó)所有的市場(chǎng)。現(xiàn)在我們可以通過(guò)雷達(dá)的測(cè)風(fēng)、控制和延長(zhǎng)技術(shù)，可以針對(duì)某一指定的風(fēng)電場(chǎng)提高收益率。
第三個(gè)是葉片的適應(yīng)性的提升，這里比較核心或者說(shuō)現(xiàn)在有應(yīng)用前景的技術(shù)是葉片的除冰技術(shù)，在中國(guó)廣大的云貴地區(qū)，很多風(fēng)場(chǎng)或者項(xiàng)目有葉片凝冰的情況。這些地方可以對(duì)現(xiàn)在的技術(shù)進(jìn)行改造。
第四個(gè)就是葉面的預(yù)警系統(tǒng)，可以通過(guò)葉片的頻率以及運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中對(duì)整機(jī)頻率的對(duì)比和實(shí)時(shí)跟蹤，直接反饋給主控葉片是否發(fā)生損壞，在大數(shù)據(jù)的平臺(tái)上可以對(duì)葉片的整個(gè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全生命周期的預(yù)測(cè)，甚至可以達(dá)到實(shí)時(shí)的預(yù)計(jì)。
最后我們所有的控制，氣動(dòng)優(yōu)化，對(duì)功優(yōu)化、自適應(yīng)、轉(zhuǎn)速，最后我們可以提高機(jī)組的功率曲線，能為葉組、最終用戶提高整體的發(fā)電量和收益率。這張圖，我要說(shuō)的就是運(yùn)維的價(jià)值到底是什么。
這條藍(lán)線就是機(jī)組或者葉片，在全生命周期中性能是不是呈下降的曲線。我們?nèi)绻闷胀ǖ倪\(yùn)維，只能保證下降趨勢(shì)不是那么地嚴(yán)重。但是我們通過(guò)控制和氣動(dòng)的優(yōu)化，單獨(dú)能把整個(gè)的功率拉回到原來(lái)設(shè)計(jì)的程度。但是它的衰減會(huì)一直地進(jìn)行，只不過(guò)會(huì)有一個(gè)周期性的變化。如果我能把正常的葉片的運(yùn)維、氣動(dòng)和控制策略的優(yōu)化全部使用上，我們能夠在葉片的全生命周期將它的性能和機(jī)組的性能提升到原來(lái)設(shè)計(jì)值以上的水平。這就是我認(rèn)為葉片全生命周期真正能創(chuàng)造價(jià)值的地方。
我們做過(guò)一些評(píng)估，我們認(rèn)為當(dāng)我們把所有現(xiàn)代控制技術(shù)和運(yùn)維的工作全部進(jìn)行之后，能夠提高整場(chǎng)發(fā)電量6%—10%，整個(gè)項(xiàng)目收益率能夠達(dá)到5%—8%。
未來(lái)的方向其實(shí)不是我要講的內(nèi)容，它是一個(gè)向大家提的問(wèn)題，我們現(xiàn)在所做的工作是把已有的技術(shù)做了一個(gè)整合。那么到底什么是未來(lái)能夠真正解決的問(wèn)題，或者讓我們風(fēng)機(jī)能夠發(fā)更多的電，葉片的性能更優(yōu)秀，而且能免維護(hù)、風(fēng)險(xiǎn)更低，這可能是需要大家一起探討的地方。
（內(nèi)容來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)速記，未經(jīng)本人審核）
