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DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2103-5640-1632
摘 要：风电全面进入平价上网时代，加强风电场日常管理成为降低成本、提高效益、规避风险的重要手段。因此如何降低风电运行度电成本，不仅关系着风电企业的生产经营，更关系着风电产业的长远发展。本文通过定量分析方法探讨了如何对风电场进行有效的运营管理以提高经济效益的途径，根据各场站实际情况，探索应用加权评分方法对指标进行综合评价，有针对性地制定提高措施。
关键词：平价时代 风电场 运维管理 成本控制
中图分类号：F275 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）03（c）-0056-04
Discussion on the Cost Control of Wind Power Operation and Maintenance in the Era of Full Parity
YUE Hui
（Hubei Energy Group， Wuhan， Hubei Province， 430077 China）
Abstract： Wind power has entered the era of parity on the grid. Strengthening the daily management of wind farms has become an important means to reduce costs， improve efficiency， and avoid risks. Therefore， how to reduce the cost of wind power operation is not only related to the production and operation of wind power enterprises， but also related to the long-term development of the wind power industry. This paper discusses how to conduct effective operation and management of wind farms to improve economic benefits through quantitative analysis methods. According to the actual conditions of each station， explore the application of weighted scoring methods to comprehensively evaluate indicators， and formulate improvement measures in a targeted manner.
Key Words： Parity era; Wind farm; Operation and maintenance; Cost control
自2021年起，国家不再补贴新核准的集中式陆上风电项目，所有项目通过竞争进行配置，确定上网电价，且申报电价不得高于国家规定的同类资源区标杆上网电价，后者比之前的固定上网电价补贴低55%。这标志着风电正式进入全面平价时代。在无补贴的情况下，行业对于发电效率提升、度电成本下降和经济效益要求更高。因此如何降低风电运行度电成本，不僅关系着风电企业的生产经营，更关系着风电产业的长远发展。
1 风电场运行主要经济指标
1.1 发电量
发电量是风电场运行的最基础、最重要的指标，尽可能提高发电量是风电场运维管理的出发点和最终目标。2020年9月，财政部、国家发改委、国家能源局联合印发了《关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见有关事项的补充通知》，明确了风电补贴的“合理利用小时”和“全生命周期”，因此尽量提高风电发电量，提前收回投资，对于生产经营更为重要。对于不同的风电场，发电水平并不代表管理水平， 因为在设计阶段由于资源和地域不同，机组本身的各项运行参数就存在着差异，但是对于一个给定的风电场来说，增加其发电量就是提高运行经济性[1]。因此，为便于横向对比，采用发电损失比指标来衡量某个风电场发电运行情况是较为合理可行的：
风电场发电损失包括：主变压器功率损失、计划停机损失、出线损失、故障停机损失、无功功率吸收、厂用电量、气候影响停机损失、电网故障停机损失等，其中电量的损失取这些项目之和。停机时发电损耗根据机组设计指标，按发电方式，根据停机期间的风速记录计算而得出;主变压器电量损耗、线路功率损耗、输出有功功率和厂用电消耗可计算根据仪表记录的数据进行简单计算得到[2]。
1.2 无功损耗
风力发电的间歇性、波动性、随机性等不确定特性是其最大的固有缺陷， 也是制约风电大规模发展的最大问题。风电场的无功补偿能力不足会吸收电网的无功功率，导致系统电压下降。同时，因为功率的原因还会被电网罚款;风电场无功补偿容量过大，尤其是动态无功补偿容量过大，会造成风电场运行成本过高或长期闲置设备，影响项目的经济性。因此，风电场必须从管理还有技术上找到办法，尽量减少对系统稳定性的影响。因此，应将无功功率消耗作为评价风电场运行管理水平的指标之一[3-4]。
无功耗用评价采用单位无功耗量指标。单位无功耗量定义为风电场每向电网供 1 kW·h的有功电量时吸收的电网无功电量 kvar·h 数： 风电场无功损耗主要由4部分构成：风电场送出线路、箱式变压器、升压变压器、集电线路，以上各值均需按工程具体参数根据相应公式计算得出。
1.3 运行费
减少成本就是增厚利润。降低风电场运行费用、降低生产成本可以相应地提高其经济性。一般认为，由于工资水平和地理位置的差异，工资和运输成本不具有可比性，在比较风电场运营成本时应予以剔除。因此，采用每kW·h可比运行费用指标较为合适：
这里的可比运行费仅指备品备件、工器具、生产用交通工具、消耗品、设备维护及设备修理费用6项，其中重点是提前判断故障以减少备件损耗，分析物资消耗规律实现精准采买，降低库存资金占用。
1.4 人员效率
通过采用现代化的管理手段和方法，来提升运行和管理的水平，就可以降低运行管理人员的数量，以此来减少总体劳动成本、生产成本投入， 提高场站运行经济性。人员效率一般采用单位千瓦配置人员个数指标来评价， 计算方法如下：
2 风电场运行经济性评价
针对以上影响风电场经济运行的关键因素，我们采用定量和定性相结合的分析方法，对风电场的发电情况、无功耗用、运行费用及人员效率等4项主要指标进行综合评价（见图1），以期对风电场运行经济性量化分析与评价有所帮助[5]。
2.1 构建判断矩阵
使用l～9的比例标度来赋值，通过对比指标层2个因素和之间哪个对经济性影响大，借助对事物影响判断时习惯采用的“相同、较强、强、很强及极强”5个等级的定性方法，将影响判断数量化，在相邻两级间插入中间数值，形成9个级别与给定的l～9标度相对应。l～9级标度定义见表l。
通过以上方法可以得出成对比较矩阵，即判断矩阵A（见表2），表中的数值是基于随机列举分析判断，实际应用中一般采用专家评分比较法得到。判断矩阵A具有3个基本性质：aij>0;aij=1/;aii=1。
2.2 单一因素下各指标相对权重
（1）将矩阵参数按列进行归一化运算
（2）将以上计算得出的结果按行相加运算
（3）将以上结果再按列元素归一化计算即得权重Wi，详细结果如表3所示。
2.3 一致性复核
（1）计算矩阵A的最大特征根。
（2）计算一致性估值。
（3）在随机一致性表（表4）中查找出Ri，Ri=0.90。
（4）计算相对一致性指标。
一致性指标CR越小，矩阵的一致性就越高。当CR<0.1时，一般认为判断矩阵的一致性可以接受;否则需要对判断矩阵进行重新赋值运算。
通过一致性检验。
根据上述的归一化计算得出的权重Wi可见，对风电场经济运行影响占比的分布为：发电量损失比>1kW·h可比运行费用>单位无功耗量>单位装机容量人员个数，可见其中加强风电场日常运维管理以提高运行经济性最为重要。作为风电场的投资管理者，必须深入分析自身管理实力、发展需要、开发类型及行业趋势等，从技术、质量、设备、人员、管理成本等方面综合考虑，制定切合实际的风电运维计划与方案[6]。
3 提高风电场运行经济性对策与建议
依据上述模型得出的启示，风电场在实际运营中要以“发电量”“发电成本”为核心指标，以“有效风时数”“时间可利用率”“功率曲线”“厂用电率”“弃风率”“技改费用”“度电运维成本”“综合成本”等为二级指标，更全面、直观的反映设备发电能力、运行检修管理水平，根据各场站实际情况，探索应用加权评分方法对指标进行综合评价，有针对性地制定提高措施。
3.1 提升风电设备的检测和监控能力
风电运维的“眼睛”是监测和监控，了解每个部件的数据和运行状态，重点做好关键部件的状态监测，如变频器、发电机、轴承、叶片、齿轮箱等;加强新能源远程集控平台和远程诊断平台使用，强化设备运行监视和数据收集，提高监测精度等等。针对风电机组发电机系统、叶片系统、变桨系统、偏航系统、变流系统、冷却系统、主控系统等各个系统建立智能巡检数据模型，采用智能巡检辅助设备包括视频、声像监测、红外成像、手持终端等手段，对运行情况和数据进行实时监测和收集。
3.2 提高软件和数据分析水平
建立设备从设计、制造、安装、运行、维护、检修的全链条数据库，通过大数据分析系统开展风电机组运行和故障特性、趋势管理。通过對设备的运行参数的进行对比，分析参数变化趋势，或者突变情况，对设备存在的缺陷或者可能发生的故障进行预判，有针对性地提出解决方法和预防方案，达到问题消除、风险预防、提高机组运行效率。
3.3 积累问题判别和检修维护工作经验
风电机组运行中经常受地域气候、地形、检修周期、部件批次、天气等因素影响，其性能指标、故障停机情况存在不同差异。要重点从风机功率曲线符合率、风机可利用率、风机平均故障修复时间、风机检修总损失电量率、风机非停次数5个维度展示风机的运行情况，可以发现机组间存在的差异，对指标较差、可靠性不高的机组开展专项检修。通过“精准施策”来实现“状态检修”，合理统筹安排检修计划及开展检修作业。在日常运维中注重经验积累，将设备问题与解决方案做系统对比，积累经验。
3.4 建立科学运维管理体系
一是由各区域发电公司为主，加强当地风电场站接入新能源区域生产运营中心工作，积极争取电网调度权，切实发挥区域统筹、统一调度、检修维护等功能。二是由区域生产运营中心牵头，研究区域备品备件库存优化管理与调度，推进大部件、易损件、易耗品联储联备，发挥协同降本增效作用。
3.5 探索采用智能化、数字化运维方法
以打造“智慧运维”模式，助力风电运维发展的大跨越，降低发电成本，提高上网电量。力争实现每5万千瓦的可控成本下降20%～40%;每5万千瓦运维人员数量减少30%～40%;设备运行可利用率大于能量可利用率（实际发电量与理论应发电量的比值）;功率曲线达标率大于98%;所有作业覆盖率大于90%、预防性维修占比大于50%。
参考文献
[1] 王青松.风能利用法律与政策比较研究[D].武汉：武汉大学，2017.
[2] 蒋玲芳.“风电场运行状况分析及优化”数据建模的再研究[J].现代商贸工业，2021，42（11）：161-162.
[3] 叶茂.规模风电参与系统恢复的关键技术问题研究[D].华北电力大学（北京），2019.
[4] 赵永宁.基于时空相关性的大规模风电功率短期预测方法研究[D].北京：中国农业大学，2019.
[5] 范亮.风电项目发电效率评价及效率提升途径研究[D].华北电力大学（北京），2017.
[6] 辛悦.风力发电项目成本核算研究[D].西安：西安理工大学，2018.
摘 要：风电全面进入平价上网时代，加强风电场日常管理成为降低成本、提高效益、规避风险的重要手段。因此如何降低风电运行度电成本，不仅关系着风电企业的生产经营，更关系着风电产业的长远发展。本文通过定量分析方法探讨了如何对风电场进行有效的运营管理以提高经济效益的途径，根据各场站实际情况，探索应用加权评分方法对指标进行综合评价，有针对性地制定提高措施。
关键词：平价时代 风电场 运维管理 成本控制
中图分类号：F275 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）03（c）-0056-04
Discussion on the Cost Control of Wind Power Operation and Maintenance in the Era of Full Parity
YUE Hui
（Hubei Energy Group， Wuhan， Hubei Province， 430077 China）
Abstract： Wind power has entered the era of parity on the grid. Strengthening the daily management of wind farms has become an important means to reduce costs， improve efficiency， and avoid risks. Therefore， how to reduce the cost of wind power operation is not only related to the production and operation of wind power enterprises， but also related to the long-term development of the wind power industry. This paper discusses how to conduct effective operation and management of wind farms to improve economic benefits through quantitative analysis methods. According to the actual conditions of each station， explore the application of weighted scoring methods to comprehensively evaluate indicators， and formulate improvement measures in a targeted manner.
Key Words： Parity era; Wind farm; Operation and maintenance; Cost control
自2021年起，国家不再补贴新核准的集中式陆上风电项目，所有项目通过竞争进行配置，确定上网电价，且申报电价不得高于国家规定的同类资源区标杆上网电价，后者比之前的固定上网电价补贴低55%。这标志着风电正式进入全面平价时代。在无补贴的情况下，行业对于发电效率提升、度电成本下降和经济效益要求更高。因此如何降低风电运行度电成本，不僅关系着风电企业的生产经营，更关系着风电产业的长远发展。
1 风电场运行主要经济指标
1.1 发电量
发电量是风电场运行的最基础、最重要的指标，尽可能提高发电量是风电场运维管理的出发点和最终目标。2020年9月，财政部、国家发改委、国家能源局联合印发了《关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见有关事项的补充通知》，明确了风电补贴的“合理利用小时”和“全生命周期”，因此尽量提高风电发电量，提前收回投资，对于生产经营更为重要。对于不同的风电场，发电水平并不代表管理水平， 因为在设计阶段由于资源和地域不同，机组本身的各项运行参数就存在着差异，但是对于一个给定的风电场来说，增加其发电量就是提高运行经济性[1]。因此，为便于横向对比，采用发电损失比指标来衡量某个风电场发电运行情况是较为合理可行的：
风电场发电损失包括：主变压器功率损失、计划停机损失、出线损失、故障停机损失、无功功率吸收、厂用电量、气候影响停机损失、电网故障停机损失等，其中电量的损失取这些项目之和。停机时发电损耗根据机组设计指标，按发电方式，根据停机期间的风速记录计算而得出;主变压器电量损耗、线路功率损耗、输出有功功率和厂用电消耗可计算根据仪表记录的数据进行简单计算得到[2]。
1.2 无功损耗
风力发电的间歇性、波动性、随机性等不确定特性是其最大的固有缺陷， 也是制约风电大规模发展的最大问题。风电场的无功补偿能力不足会吸收电网的无功功率，导致系统电压下降。同时，因为功率的原因还会被电网罚款;风电场无功补偿容量过大，尤其是动态无功补偿容量过大，会造成风电场运行成本过高或长期闲置设备，影响项目的经济性。因此，风电场必须从管理还有技术上找到办法，尽量减少对系统稳定性的影响。因此，应将无功功率消耗作为评价风电场运行管理水平的指标之一[3-4]。
无功耗用评价采用单位无功耗量指标。单位无功耗量定义为风电场每向电网供 1 kW·h的有功电量时吸收的电网无功电量 kvar·h 数： 风电场无功损耗主要由4部分构成：风电场送出线路、箱式变压器、升压变压器、集电线路，以上各值均需按工程具体参数根据相应公式计算得出。
1.3 运行费
减少成本就是增厚利润。降低风电场运行费用、降低生产成本可以相应地提高其经济性。一般认为，由于工资水平和地理位置的差异，工资和运输成本不具有可比性，在比较风电场运营成本时应予以剔除。因此，采用每kW·h可比运行费用指标较为合适：
这里的可比运行费仅指备品备件、工器具、生产用交通工具、消耗品、设备维护及设备修理费用6项，其中重点是提前判断故障以减少备件损耗，分析物资消耗规律实现精准采买，降低库存资金占用。
1.4 人员效率
通过采用现代化的管理手段和方法，来提升运行和管理的水平，就可以降低运行管理人员的数量，以此来减少总体劳动成本、生产成本投入， 提高场站运行经济性。人员效率一般采用单位千瓦配置人员个数指标来评价， 计算方法如下：
2 风电场运行经济性评价
针对以上影响风电场经济运行的关键因素，我们采用定量和定性相结合的分析方法，对风电场的发电情况、无功耗用、运行费用及人员效率等4项主要指标进行综合评价（见图1），以期对风电场运行经济性量化分析与评价有所帮助[5]。
2.1 构建判断矩阵
使用l～9的比例标度来赋值，通过对比指标层2个因素和之间哪个对经济性影响大，借助对事物影响判断时习惯采用的“相同、较强、强、很强及极强”5个等级的定性方法，将影响判断数量化，在相邻两级间插入中间数值，形成9个级别与给定的l～9标度相对应。l～9级标度定义见表l。
通过以上方法可以得出成对比较矩阵，即判断矩阵A（见表2），表中的数值是基于随机列举分析判断，实际应用中一般采用专家评分比较法得到。判断矩阵A具有3个基本性质：aij>0;aij=1/;aii=1。
2.2 单一因素下各指标相对权重
（1）将矩阵参数按列进行归一化运算
（2）将以上计算得出的结果按行相加运算
（3）将以上结果再按列元素归一化计算即得权重Wi，详细结果如表3所示。
2.3 一致性复核
（1）计算矩阵A的最大特征根。
（2）计算一致性估值。
（3）在随机一致性表（表4）中查找出Ri，Ri=0.90。
（4）计算相对一致性指标。
一致性指标CR越小，矩阵的一致性就越高。当CR<0.1时，一般认为判断矩阵的一致性可以接受;否则需要对判断矩阵进行重新赋值运算。
通过一致性检验。
根据上述的归一化计算得出的权重Wi可见，对风电场经济运行影响占比的分布为：发电量损失比>1kW·h可比运行费用>单位无功耗量>单位装机容量人员个数，可见其中加强风电场日常运维管理以提高运行经济性最为重要。作为风电场的投资管理者，必须深入分析自身管理实力、发展需要、开发类型及行业趋势等，从技术、质量、设备、人员、管理成本等方面综合考虑，制定切合实际的风电运维计划与方案[6]。
3 提高风电场运行经济性对策与建议
依据上述模型得出的启示，风电场在实际运营中要以“发电量”“发电成本”为核心指标，以“有效风时数”“时间可利用率”“功率曲线”“厂用电率”“弃风率”“技改费用”“度电运维成本”“综合成本”等为二级指标，更全面、直观的反映设备发电能力、运行检修管理水平，根据各场站实际情况，探索应用加权评分方法对指标进行综合评价，有针对性地制定提高措施。
3.1 提升风电设备的检测和监控能力
风电运维的“眼睛”是监测和监控，了解每个部件的数据和运行状态，重点做好关键部件的状态监测，如变频器、发电机、轴承、叶片、齿轮箱等;加强新能源远程集控平台和远程诊断平台使用，强化设备运行监视和数据收集，提高监测精度等等。针对风电机组发电机系统、叶片系统、变桨系统、偏航系统、变流系统、冷却系统、主控系统等各个系统建立智能巡检数据模型，采用智能巡检辅助设备包括视频、声像监测、红外成像、手持终端等手段，对运行情况和数据进行实时监测和收集。
3.2 提高软件和数据分析水平
建立设备从设计、制造、安装、运行、维护、检修的全链条数据库，通过大数据分析系统开展风电机组运行和故障特性、趋势管理。通过對设备的运行参数的进行对比，分析参数变化趋势，或者突变情况，对设备存在的缺陷或者可能发生的故障进行预判，有针对性地提出解决方法和预防方案，达到问题消除、风险预防、提高机组运行效率。
3.3 积累问题判别和检修维护工作经验
风电机组运行中经常受地域气候、地形、检修周期、部件批次、天气等因素影响，其性能指标、故障停机情况存在不同差异。要重点从风机功率曲线符合率、风机可利用率、风机平均故障修复时间、风机检修总损失电量率、风机非停次数5个维度展示风机的运行情况，可以发现机组间存在的差异，对指标较差、可靠性不高的机组开展专项检修。通过“精准施策”来实现“状态检修”，合理统筹安排检修计划及开展检修作业。在日常运维中注重经验积累，将设备问题与解决方案做系统对比，积累经验。
3.4 建立科学运维管理体系
一是由各区域发电公司为主，加强当地风电场站接入新能源区域生产运营中心工作，积极争取电网调度权，切实发挥区域统筹、统一调度、检修维护等功能。二是由区域生产运营中心牵头，研究区域备品备件库存优化管理与调度，推进大部件、易损件、易耗品联储联备，发挥协同降本增效作用。
3.5 探索采用智能化、数字化运维方法
以打造“智慧运维”模式，助力风电运维发展的大跨越，降低发电成本，提高上网电量。力争实现每5万千瓦的可控成本下降20%～40%;每5万千瓦运维人员数量减少30%～40%;设备运行可利用率大于能量可利用率（实际发电量与理论应发电量的比值）;功率曲线达标率大于98%;所有作业覆盖率大于90%、预防性维修占比大于50%。
参考文献
[1] 王青松.风能利用法律与政策比较研究[D].武汉：武汉大学，2017.
[2] 蒋玲芳.“风电场运行状况分析及优化”数据建模的再研究[J].现代商贸工业，2021，42（11）：161-162.
[3] 叶茂.规模风电参与系统恢复的关键技术问题研究[D].华北电力大学（北京），2019.
[4] 赵永宁.基于时空相关性的大规模风电功率短期预测方法研究[D].北京：中国农业大学，2019.
[5] 范亮.风电项目发电效率评价及效率提升途径研究[D].华北电力大学（北京），2017.
[6] 辛悦.风力发电项目成本核算研究[D].西安：西安理工大学，2018.