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筑牢海上风电安全防线

来源:赛迪智库  作者:李泯泯 高宏  投稿时间:2022-08-08

2022年7月2日凌晨,海上风电场项目施工浮吊船“福景001”轮在广东阳江附近海域走锚遇险,27人目前处于落水失联状态。事故发生并非偶然。风电安全事故逐年呈现上升态势,尤其今年受疫情影响,风电抢装使得原本就很紧迫的施工周期不断压缩,使得一些深层次安全隐患暴露出来。比如,行业低价竞争、施工质量不稳定、运维脱节、管理严重缺位等。安全是生命之本,总结海上风电事故过往教训,防微杜渐,进一步筑牢安全防线,才能让海上风电乘政策之风启航。

01 我国海上风电装机规模高居世界第一

我国海上风电市场规模加速增长。风电产业属于国家产业政策重点鼓励发展的领域。近年来,我国风电产业利好政策不断,行业发展前景明朗,海上风电装机规模远远超出其他国家,高居世界第一。2021年,我国海上风电新增并网容量达到1690万千瓦,同比增长4.5%。据国际能源署预测,我国2040年海上风电装机容量或将超过整个欧盟,随之减排能力将进一步提升。

海上风电具备受限小、发电量高、调节资源分配不足等多项优势。一方面,我国海上风电资源量充足。据统计资料显示,海上风电能量密度大于陆上风电,年发电量多出20%至40%。波动性来看,海上风电波动性相对持稳,不会因为昼夜问题造成发电量“清零”。另一方面,海上风电更少受占用土地、噪声污染等因素制约,能够连片开发。同时,就资源禀赋来看,我国经济重心在东南沿海,耗电最大的往往是沿海的发达城市,而传统能源主要分布在西北内陆,海上风电有利于弥补这种能源供应与经济重心逆向分布之不足。

海上风电工程技术存在资源测量全面性和精确度欠缺、岩土和结构技术成熟度不足的发展阻碍。一是近海风资源普查和详查不够细致全面,不能支撑高分辨率的近海风能资源图谱,使得风电场的选址、机位布局、风电机组选型等系列工作无据可循,失去精准度。二是岩土工程技术缺少具有针对性的原位测试手段,极大可能因为测试过程执行不到位造成相关土体参数缺失。三是我国对大功率风电工程的风电机组叶片和耐久性、防冰冻、抗腐蚀、耐火性海洋材料的研发和应用的投入力度欠缺,研发不到位。

02 三重隐患威胁风电产业安全

随着我国风电产业迅猛发展,安全生产事故时有发生。据初步统计,自2020年以来,我国风电产业发生了35起以上相关事故,主要集中于火灾和倒塔,其次是吊装和运输环节。海上风电产业链安全管理涉及面广、安全隐患点位较多,包括零部件制造、技术研发、整机组装、投产运营、检验认证、电场退役,以及配套服务等环节,需要保持各环节连接畅通,否则极易埋下安全隐患。

风电产业的特殊性对人员技术提出较高要求。风电机组体积重量庞大,有些部件重量达数吨、甚至数十吨,靠人力无法移动,只能由相关机械设备或工装解决。同时,风电机组的桨叶、轮毂、主轴、齿轮箱轴系、联轴器、发电机转子等部件的旋转转速高达1800转每分钟,极易引发安全事故。而固定部件和转动部件的连接处更是引发安全事故的高危区。这些都对机械设备的质量、可靠性,以及操作人员的水准提出了更高的要求,为施工增加了难度。

目前,风电事故原因主要有三个方面:

一是来自自然灾害。恶劣的自然环境、自然条件是造成风电事故的首要因素。为吸收更多质高量大的风能,风机的高度随着轮毂高度和叶轮直径的加大不断增高。雷击无疑是自然界对风电机组安全运行带来最大危害之一。雷电释放出的巨大能量,极可能造成风电机组叶片损坏、或发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等毁灭性灾害。区域不同,风电项目所受到的自然灾害的程度也具有差异性。北方地区主要是陆上风电场,常常会遭受到风沙、洪水等自然灾害侵袭;东部沿海地区主要是海上风电场,场址往往远离陆地或处在潮间带地区,面临更险恶的自然环境及不够完善的自然条件,极易受到台风、海啸或盐雾等自然灾害的侵袭,承担的风险系数更高。

二是设备质量参差不齐。开发商一味追赶工期,无法保障海上风电建设的技术含量、品质要求及施工人员的水准,致使早期投产的部分老旧机组破损严重,大大降低其安全可靠性,甚至引发倒塔事故。市场的恶性竞争直接导致风电设备质量参差不齐,随着风电产业的快速发展,行业中低价中标、原材料不善管理、使用劣质设备保有市场占有率等行径无法得到有效遏制,其结果就是产品质量问题频发。特别是 “抢装”潮,为了完成工期、控制成本,对于风电供应商提供的零部件质量问题,甚至部分零部件不符合出厂条件,都是“抢”字当头,“先装上了、再修”,这无疑加大了建设和运营的风险,也埋下了安全隐患。

其次,有些风机或在役多年、或延迟退役。关键部件性能处于老化边缘,造成运行故障频出。有些国产风电机组由于早期设计技术含量滞后,工艺水平不够先进,发电机、齿轮箱、控制系统、电气系统等部件故障频出;随着时间前行,越来越多的机组接近或超过质保期,从而引发的安全事故日趋增多。截至2019年,我国超出质保期的风电机组有近10万台,其规模达到1.2亿KW。

三是职业技能不足,易导致操作失误。部分相关从业人员无上岗资质,缺乏足够的相关技能水平,安全操作意识薄弱,安全防护措施敷衍。遇有相关机组运动发生错误或偏差后,现场作业人员不能按照规章程序的要求,凭主观意识盲目进行后续处理,措施失当,造成“二次犯错”,后果十分严重。

风电 “抢装潮”后患无穷。2020年起,风电业主为抢电价,短期内仓促上马了大量工程,致使近两年项目工程施工需求大幅增长。部分开发商一味追求建设进度,无视风电场建设质量与本质安全。特别是位于边远地区的电场建设,除不能保障质量外,加之领导层和员工对安全认识不到位,安全管理稀松,现场作业人员流动性大、安全防护措施缺乏针对性和普及性,人员普遍存在违规造作、上岗人员培训及技能水平提供流于形式,安全事故频发实属必然。

03 四措并举筑牢安全防线

首先,加强顶层设计。从产业规划、产业政策、法规标准、行政许可等方面加强海上风电产业安全生产管理。落实海上风电场重大事故上报、分析评价及共性故障预警制度,定期发布海上风电机组运行质量负面清单。合理规划,统筹开发。重视对海域风资源的精准评估,提炼汇成高精度数据集,整合海洋相关态势重点要素,搭建汇总风能观测与捕捉、海洋气候变幻规律、自然灾害预警多功能为一体的智能平台。

其次,建立起适应自身行业特点的安全标准和规范。风场项目施工一般通过转包或外委的形式操作。探究安全事故频发的源头,有针对性地制定出台外委合作单位的管理制度,包括风电组大部件运输车辆及吊装工序的审查,风电场吊装车辆、操作人员的日常记录检查和审核等,确保工序正常合理,从源头消除安全隐患。

再次,加大研发本质安全型海上风电设备。应用新材料、新技术提高海上风电机组的本质安全设计,重视关键核心技术攻关,实现在风电机组、零部件、海装船、运维一体化,加快主轴承和控制系统、大型化和轻质化叶片、高压直流海底电缆等关键零部件的研发应用的进程,在确保安全性、可靠性、时效性的基础上提高关键核心部件国产化率。加大力度推进10MW等级机组性能提升与规模化应用的可行性,继续深入开展抗台、抗冰以及更大容量机组技术的论证探讨,增强抗击外部恶劣环境的能力,为开发深海项目做好储备。推动科技创新和安全信息化建设,实施重大危险源在线监控与预警技术,从源头降低事故风险。

最后,加强员工培训和从业人员管理。定期开展人员安全教育和培训,提高整个施工队伍的专业技能水平,并增加应急演练,以应对各种突发情况。首先,从业人员须持证上岗,尤其是塔吊司机必须经过有针对性的专业培训。风机关键岗位,尤其是高处安装人员必须持有高空作业证和低压电工证。其次,要严格规范检查制度,尤其在作业前,严格把关吊装车辆的检验合格证是否在有效期内,吊装作业工具是否完好无损,作业现场环境是否合乎要求,做到防患于未然。(本文刊于《中国能源报》8月1日署名文章)

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