華能清潔能源技術(shù)研究院蔡安民：尊重技術(shù)和市場的發(fā)展規(guī)律，技術(shù)創(chuàng)新并非一蹴而就

2023年10月16日-19日，2023北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風(fēng)能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構(gòu)筑全球穩(wěn)定供應(yīng)鏈 共建能源轉(zhuǎn)型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關(guān)于“全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)布局及供應(yīng)鏈安全”“雙碳時代下的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景”“國際風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機(jī)會”“風(fēng)電機(jī)組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見APP全程直播本次大會。

在10月18日上午舉辦的風(fēng)電機(jī)組可靠性論壇上，中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司風(fēng)電改造部主任蔡安民發(fā)表了題為《風(fēng)電機(jī)組倒塔根因分析及風(fēng)險防控》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

各位領(lǐng)導(dǎo)，各位同仁，大家上午好。本次風(fēng)能大會于昨天發(fā)布了全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全宣言，提了5條倡議，其中有一條倡議是提高透明度和可追溯性，確保產(chǎn)品質(zhì)量，降低風(fēng)險。

我想咱們今天這個論壇，所有參與論壇的同志都是來關(guān)注整個行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，也是為了實現(xiàn)全球的產(chǎn)業(yè)鏈，供應(yīng)鏈的安全。我想分享的主題是風(fēng)電機(jī)組倒塔根因分析及風(fēng)險防控，分為三個方面，實際案例，根因分析及風(fēng)險防控。

先來看實際案例，這里這里我做了一個簡單的統(tǒng)計，這是所有對外公開的渠道，媒體渠道都可以查詢到的事故。這里大家可以看到40來起，但實際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)應(yīng)該是多于這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)的。

第二個我們直奔主題根因分析。從運營商的角度，實際遇到的一些具體的問題，從技術(shù)的角度以及管理的角度來找根因。這是事故的統(tǒng)計，可以看到從時間上來看，在2020年搶裝潮之后是爆發(fā)，主流的廠商以及主流的開發(fā)商幾乎是無一幸免。管理學(xué)上有一個理論叫做冰山理論或者叫冰山效應(yīng)，我們往往看到事情的現(xiàn)象或者是本質(zhì)只是看到了一小部分，冰山下面巨大的冰山，它的力量是足夠大的，可以把泰坦尼克號都撞沉，如果我們不正視這些問題，不去采取相應(yīng)的措施，我們整個中國風(fēng)電行業(yè)也是一艘巨輪，也就有可能會成為下一個泰坦尼克號。

經(jīng)過近10年的發(fā)展，大家看一下這兩張圖，單機(jī)容量從1.5兆瓦快速的發(fā)展到目前陸上機(jī)組主流投標(biāo)機(jī)型6兆瓦7兆瓦，海上機(jī)組肯定12兆瓦以上。大型化速度非?？?，同時價格在2020年到一個高點之后快速下降。在單機(jī)容量、葉片長度、塔筒高度快速變大、變高、變長的背景下，但是我們的開發(fā)周期變短了。我們的供應(yīng)鏈技術(shù)在1.5兆瓦和2兆瓦的基礎(chǔ)上，1.5兆瓦2兆瓦歐洲人給我們交了太多的學(xué)費，他們給我們奠定了良好的基礎(chǔ)。我們現(xiàn)在發(fā)展到6兆瓦7兆瓦，但是我們的開發(fā)周期反而變短了。

我們接著原因分析，這里更多是從技術(shù)的角度，我們通常在討論為什么會出現(xiàn)這個問題，大家會說那是外部原因，由于補貼退坡或者是在補貼退坡的背景下低價的競爭，我們歸類為葉片、高柔塔、控制系統(tǒng)保護(hù)失效等等，歸類了7個方面的原因。

首先看這兩年最典型誘發(fā)倒塌的事故，或者說大家最關(guān)注的事故，誘發(fā)倒塔的葉片掃塔，目前很多集團(tuán)內(nèi)部有一些平原區(qū)域的高切變的風(fēng)場，為了避免掃塔，廠家提前收槳，固定收槳一度，有的地方收兩度，這一度可能損失3%以上的電量，這是我說一個直接的結(jié)果。在大切變大湍流，我們的設(shè)計余量不足，葉片降本，同時我們新技術(shù)，凈空控制采用了新的技術(shù)，為了降低葉片的重量，凈空控制新技術(shù)應(yīng)用，但這項技術(shù)并不是太成熟。

第二個是倒塔，這個是批次性的質(zhì)量事故，也是在甘肅、廣西兩個風(fēng)場發(fā)生了，最后調(diào)研設(shè)計余量都不能滿足要求。高柔塔目前為了降低成本，那么大家可以說大部分在110米120米以上都采用高柔塔，高柔塔可以降低重量大概跌20%，跌20%質(zhì)量下降的情況下，對我們的技術(shù)其實帶來了更大的挑戰(zhàn)。我們技術(shù)要精細(xì)化。實際上這項技術(shù)應(yīng)該是可以能夠產(chǎn)業(yè)化的，但實際技術(shù)上控制要求更高，在這種技術(shù)沒有做得更精細(xì)的情況下，就容易導(dǎo)致渦激振動結(jié)構(gòu)失效，或者說共振點穿越失效，或者是渦激振動。

還有控制系統(tǒng)保護(hù)失效，通常的話我們專業(yè)控制的頻率參數(shù)設(shè)置不合理，不一定會發(fā)生共振的放大，但是在長時間會加速疲勞或壞，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。右下角的這個圖大家可以看到控制好的和控制不好的，紅色就是控制好的，穿越控制載荷是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于黑色的。第二個方面就渦激振動失效，這個也是在吊裝、停機(jī)、電網(wǎng)斷電等情況下，我們有沒有做精細(xì)化的抗渦激振動的策略及措施，渦激振動是通過圓柱體左右兩邊產(chǎn)生不對稱的漩渦，這個會產(chǎn)生橫斷力，橫斷力脫落的過程中有一個固有頻率，跟塔筒的頻率如果耦合，就會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)失效。

第三個原因是雷擊，現(xiàn)在國內(nèi)所有的機(jī)組的設(shè)計都源自于歐洲的標(biāo)準(zhǔn)，雷擊現(xiàn)在主要引發(fā)的一個是失火，一個可能是葉片折斷或者說損傷，主要的原因是這個標(biāo)準(zhǔn)不能滿足，我們直接引用別人的標(biāo)準(zhǔn)，可能不能滿足國內(nèi)的雷電環(huán)境的要求。

接下來運維，這是一個典型的事故，是18年發(fā)生的，網(wǎng)上都有對外的公開事務(wù)的報告，這個事件的直接原因是定檢維護(hù)人員嚴(yán)重違規(guī)操作，手動變槳模式下，在三只槳葉前開的狀態(tài)下，對機(jī)組進(jìn)行了復(fù)位的操作，這個瞬間就倒塔了。表面來看，可能是運維人員有一些直接方面的原因，但更深層次的本質(zhì)原因是我們的基礎(chǔ)設(shè)計，早期設(shè)計，在買設(shè)計的過程中，其實很多一些新的技術(shù)并沒有給中國人或者給到中國，或者我們自己設(shè)計經(jīng)驗不充分，經(jīng)驗不足，最本質(zhì)上就是設(shè)計沒有進(jìn)行防坍設(shè)計，如果進(jìn)行防坍設(shè)計，在手動變槳模式下進(jìn)行防坍設(shè)計，這個問題就不會發(fā)生。

接下來是大切變、大湍流，目前我們的機(jī)組為了在不同環(huán)境條件下，一些開發(fā)難度越來越大的區(qū)域，尤其是高端流區(qū)域，我們?yōu)榱瞬东@風(fēng)資源，在一些原來可能不太好的地方我們也去開發(fā)，高切變是高塔筒應(yīng)用，但是高切變原來的風(fēng)輪直徑是比較小的，原來的風(fēng)輪直徑可能就是100米以內(nèi)，在高切片情況下，問題可能不會那么凸顯。目前葉片接近200米，這樣的一個高切變，而獨立變槳技術(shù)成熟度目前在整個行業(yè)只是極個別廠家在掌握，可能一兩個廠家掌握的成熟度比較高一些，也就是說在這種情況下，在高切變的條件下，導(dǎo)致的不平衡載荷是會引起掃塔或者其他的加速疲勞或壞，高端流會導(dǎo)致葉片驅(qū)動失速會加速疲勞。

接下來說一下質(zhì)量問題，最根本的我想說兩點，一點就是目前的降本很多都是停留在理論上的降本，或者停在紙面上的。實際上一個設(shè)計，一個產(chǎn)品閉環(huán)，它是要經(jīng)過一系列的，要經(jīng)過各個環(huán)節(jié)的驗證，經(jīng)過時間檢驗的。大家可以看一下我們?nèi)A南集團(tuán)的監(jiān)督機(jī)構(gòu)做的統(tǒng)計。在交付的時候，這是投標(biāo)中標(biāo)，中標(biāo)之后簽訂合同之前統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，大家看一下統(tǒng)計，這個數(shù)據(jù)看完之后是我感覺比較震驚的，而很多項目中標(biāo)之后，可能趕上下半年年底就要搶裝就要交付，可能研發(fā)周期到投標(biāo)周期也就5~8個月，很多項目中標(biāo)之后，認(rèn)證還在同步做，但是馬上又要交付。我們認(rèn)證的作用就是測試驗證提升可靠性，完成產(chǎn)品的設(shè)計優(yōu)化和閉環(huán)。

在這種情況下可能很多產(chǎn)品都是帶病，或者我們只是說從理論上把一些發(fā)現(xiàn)的問題，按道理是從認(rèn)證的角度或者大設(shè)計的概念上，測試認(rèn)證遇到問題完成優(yōu)化之后，還要進(jìn)行再次的驗證和測試，而不是說根據(jù)測試驗證中改了設(shè)計就一定能滿足了，但我們第二環(huán)可能就沒有做，產(chǎn)品就批量化推廣。這個是制造工藝質(zhì)量和施工質(zhì)量，主要是和人、機(jī)、原、工、環(huán)密切相關(guān)，施工質(zhì)量的混塔，這是比較典型的，更需要去引起重視和施工質(zhì)量控制的。

質(zhì)量問題的根因分析主要是有以下4個方面，第一個機(jī)型更新迭代過快，沒有進(jìn)行充分驗證，就進(jìn)行市場化推廣應(yīng)用。第二個供應(yīng)鏈的成熟度偏低，我們以前開發(fā)一個產(chǎn)品可能至少16個月到18個月以上，當(dāng)時的供應(yīng)鏈?zhǔn)欠浅３墒旆浅７€(wěn)定的，為什么我們近2年這么多問題，那是因為在4兆瓦3兆瓦以前，歐洲已經(jīng)給我們打造好了一個穩(wěn)定成熟可靠的供應(yīng)鏈，當(dāng)產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到單機(jī)容量6兆瓦以上，在這種情況下，供應(yīng)鏈就沒有成熟度，在沒有成熟度的情況下，這個產(chǎn)品的迭代周期更快，因為在平價的背景下，我們需要更長的葉片，更大的機(jī)型，在這種背景下，這是供應(yīng)鏈未得到充分的驗證和技術(shù)沉淀，就去大批量推廣，這個問題是必然要發(fā)生的。第三個是低價競爭。低價競爭驅(qū)動降本，技術(shù)創(chuàng)新很多時候標(biāo)準(zhǔn)也不是不能突破，但是是否經(jīng)過充分驗證的，沒有充分驗證就沒有可靠性。第四是激進(jìn)的技術(shù)創(chuàng)新，任何一項技術(shù)，任何工業(yè)產(chǎn)品，任何一個行業(yè)，它的技術(shù)創(chuàng)新是需要經(jīng)過時間，技術(shù)創(chuàng)新肯定是有不確定性的，我們需要付出時間和金錢成本來充分驗證，但是目前我們并沒有按照這個規(guī)定來做。在縮短開發(fā)周期的情況下，可想而知可靠性肯定是急劇下降的，這是我從管理和技術(shù)上總結(jié)的4個方面的原因。

最后講風(fēng)險防控，風(fēng)險防控分為兩方面，存量機(jī)組、增量機(jī)組，剛才舉例的甘肅倒塔事故，實際上如果我們把后期的新技術(shù)，防坍設(shè)計早就應(yīng)用了，我們應(yīng)用到存量基礎(chǔ)上，這個事件肯定是不會發(fā)生的。也就是說一些新技術(shù)，更安全更可靠的設(shè)計理念，要應(yīng)用到有些根本成本是非常低的，甚至是邊際成本是0成本用到存量基礎(chǔ)上，同時存量基礎(chǔ)上遇到的一些問題和經(jīng)驗教訓(xùn)，我們要應(yīng)用到增量機(jī)組的設(shè)計中去。

為什么我放了這張幻燈片在這里面，因為我現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)整機(jī)廠家可能公司都是獨立的，后端的問題在前端，就是這個也不是沒有閉環(huán)，但是閉環(huán)的路徑太長，時間太長，往往發(fā)生問題才去梳理，管理上我覺得所有的問題應(yīng)該是要預(yù)判問題，就要提前去做相應(yīng)的措施，才能規(guī)避問題，而不是發(fā)生問題再去做這個事。

對于存量機(jī)組要對事故復(fù)盤，要深入的檢查整治，同時要應(yīng)用監(jiān)測技術(shù)和智能化技術(shù)?，F(xiàn)在這兩年的事故發(fā)生越來越多，可能大家也比較關(guān)注，監(jiān)測或者是智能化更多的是要有針對性，具體的問題具體來制定方案。對于存量機(jī)組這里我還想提一個比較大的，凸顯的問題。早期的1.5兆瓦機(jī)組和2兆瓦機(jī)組可靠性是非常高的，早期的機(jī)組，遠(yuǎn)程不能復(fù)位的故障也遠(yuǎn)程復(fù)位了，也沒事，這些運維人員還是停留在這個理念上，對一些新的機(jī)組5兆6兆如果再這么干，發(fā)生問題的概率是顯著增加的。比方說對變槳系統(tǒng)故障，偏航系統(tǒng)、傳感器異常、安全鏈異常等等這些不可復(fù)位故障，是絕不允許帶病復(fù)位。

另外大家比較關(guān)注的掃塔，我們也是做了很多個不同技術(shù)路線的樣機(jī)測試，包括調(diào)研，主要是目前很多存量機(jī)組和增量機(jī)組，增量機(jī)組是為了降低葉片的重量降本，存量機(jī)組是因為已經(jīng)發(fā)生了問題，我們要加裝設(shè)備，目前從技術(shù)的成熟度和行業(yè)應(yīng)用情況及成本三個方面考慮，調(diào)研結(jié)果是三線激光和視頻凈空相對是更可靠的凈空控制方案，這個主要是用來防止葉片掃塔的一個技術(shù)。

對于增量機(jī)組，大家可以看到這個機(jī)型還是在變大，葉片還是在變長。昨天我在會場上我還問了做研發(fā)的同志，我說停下來了沒有？他對我一笑，他說你懂的。其實我們很多技術(shù)人員也很無奈。因為發(fā)展了6兆瓦7兆瓦，我認(rèn)為供應(yīng)鏈要成熟，剛才宗川翔提到的一個產(chǎn)品的投放市場的周期，那個周期就是用來形成穩(wěn)定、成熟、可靠的供應(yīng)鏈周期。我們6兆瓦7兆瓦這個級別剛把產(chǎn)業(yè)鏈稍微成熟一點，又跑到8兆瓦10兆瓦，這個是很不理智的行為，至少從技術(shù)上來講。所以我們建議一定要尊重技術(shù)和市場的發(fā)展規(guī)律，技術(shù)創(chuàng)新并非一蹴而就的，要加強整個測試驗證和應(yīng)用支撐，加強工程技術(shù)全過程管控。

最后提一點建議，我們要完善技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從開發(fā)商的角度，對于事故要建立預(yù)防專項方案，同時要對事故進(jìn)行深入的研究分析，對失效模式進(jìn)行研究和分析，對存量機(jī)組要采取相應(yīng)的針對性措施。剛才也提到原因，主機(jī)廠家是一方面，開發(fā)商是一方面，我們要優(yōu)化這個評標(biāo)方法，引導(dǎo)良性競爭，我們考慮就是要引導(dǎo)風(fēng)險評價因子如何平衡，又要快速發(fā)展，又要高質(zhì)量發(fā)展關(guān)系。第四要加強運維數(shù)據(jù)的分析，要體現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值，用數(shù)據(jù)來指導(dǎo)前端的閉環(huán)，加強全過程的工程技術(shù)質(zhì)量的管控，加強技術(shù)質(zhì)量的復(fù)核和審查。

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）