基于全生命周期的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)

肖斌 王文超 董元元 陳慧珍

東方電氣風(fēng)電有限公司 四川德陽(yáng) 618000

1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全生命周期

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全生命周期包括：

（1）設(shè)計(jì)階段（概念設(shè)計(jì)階段、總體設(shè)計(jì)階段、詳細(xì)施工設(shè)計(jì)階段）。

（2）生產(chǎn)存儲(chǔ)階段（零部件生產(chǎn)階段、車間總裝階段、存儲(chǔ)階段）。

（3）運(yùn)輸?shù)跹b階段（運(yùn)輸階段、現(xiàn)場(chǎng)吊裝階段、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段）。

（4）運(yùn)行階段（維護(hù)階段、升級(jí)階段）。

（5）轉(zhuǎn)化再生階段（報(bào)廢拆除階段、零部件再回收利用階段、廢料降解處理階段等）。

與一般發(fā)電設(shè)備成本構(gòu)成顯著不同的是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組除前期建設(shè)與設(shè)備成本外，主要成本為運(yùn)行階段維護(hù)成本與零部件更換成本[1]。

2 基于全生命周期的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)

基于全生命周期的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全生命周期各環(huán)節(jié)面臨問(wèn)題，并在設(shè)計(jì)階段提出解決方案，包括：

2.1 基于全生命周期成本的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)階段對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全生命周期的所有費(fèi)用（設(shè)備基建費(fèi)用、運(yùn)輸?shù)跹b費(fèi)用、維護(hù)更換零部件費(fèi)用和報(bào)廢拆除費(fèi)用等）進(jìn)行評(píng)估，最大程度地提高產(chǎn)品的整體經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2.2 基于可靠性的設(shè)計(jì)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組任何零部件失效都可能造成機(jī)組停機(jī)影響發(fā)電量，并影響其它零部件的安全，甚至影響機(jī)組的安全運(yùn)行。需選擇可靠性高的產(chǎn)品，不能“因小失大”，從而提高機(jī)組可靠性。

2.3 基于制造和裝配的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)初期盡量減少并選用常用材料、規(guī)格，避免復(fù)雜工藝與工序，防呆設(shè)計(jì)防止錯(cuò)誤裝配，同廠家、工藝充分溝通以便于后期制造和裝配[2]。

2.4 基于運(yùn)輸與吊裝的設(shè)計(jì)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝位置一般較偏遠(yuǎn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)運(yùn)輸板車、道路運(yùn)輸要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在丘陵地帶塔筒分段應(yīng)適當(dāng)增加，在平原地帶塔筒分段可適當(dāng)降低。對(duì)一些運(yùn)輸超限部件，設(shè)計(jì)時(shí)考慮拆分運(yùn)輸，如可拆卸罩殼頂蓋。

2.5 基于維護(hù)與更換的設(shè)計(jì)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝后，其維護(hù)與更換零部件是主要成本。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組往往安裝在偏遠(yuǎn)地區(qū)，風(fēng)輪高度高，重大零部件的更換需用大吊車，其更換費(fèi)用遠(yuǎn)超零部件的費(fèi)用，零部件更換成本需納入零部件招標(biāo)考核，以某部件為例，見(jiàn)表1，如僅考慮招標(biāo)成本，甲供應(yīng)商成本具有優(yōu)勢(shì)，如考慮全生命周期更換費(fèi)用，則乙供應(yīng)商成本更具優(yōu)勢(shì)。

表1 某部件招標(biāo)成本與綜合成本對(duì)比

2.6 基于環(huán)境的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)階段充分考慮保護(hù)環(huán)境，降低并減少風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)周圍環(huán)境的不利影響，遠(yuǎn)離居民區(qū)降低噪聲污染，遠(yuǎn)離林區(qū)防范火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

2.7 基于升級(jí)改造的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)階段預(yù)留風(fēng)力發(fā)電機(jī)組后期面臨的改造升級(jí)的相應(yīng)接口，以增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的競(jìng)爭(zhēng)力。

2.8 基于轉(zhuǎn)化再生的設(shè)計(jì)

隨著第一批風(fēng)力發(fā)電機(jī)組臨近壽命期，大批量機(jī)組面臨拆除轉(zhuǎn)化再生。拆除后零部件回收利用，廢料處理[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

基于全生命周期的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全生命周期各環(huán)節(jié)面臨問(wèn)題，并在設(shè)計(jì)階段提出解決方案。