明阳风电叶片总工程师董雷做“国内叶片运维现状与展望”的技术演讲
广东明阳风电产业集团有限公司叶片总工程师董雷出席“上海国际海上风电+风电运维活动”时，就“国内叶片运维现状与展望”发表技术演讲：
叶片是风电当中一个非常核心的部件，运维也非常重要。先看一下整个叶片市场的情况，现在服役的机组6.1万台，有6.1万套叶片，2007和2008年之后90%的装机量在这个期间，2007年以前都是800千瓦的小机组，带着七种刹车的一些机组，两种特性明显不同，并且有着很明显的区域性。
下面就叶片的运维市场进行一个预估，经过多年叶片运维的实践，还有统计数千台机组的质量成本、运维成本跟运维工作情况，大概理出一个情况。叶片运维的费用率跟叶片装机市场的趋势，还有一个随着叶片装机年长维修维护的比例，有时候很高，有时候是维护维修费用占据主导，有时候占比很轻，更新类的占比很高。2015和2016年整个叶片运维市场预计容量10-15亿。目前不管叶片也好、主机也好，质保时间多数都为三到五年，大量的费用产生在出保年头。2015年以后的运维市场空间急剧扩大，这是运维的服务对象跟运维的市场空间。关于售后市场的一个故障成因，目前数千台统计调查，基本是三大风险源，一个是原材料，一个是制造或者工艺缺陷，还一个是设计原因，有时候是设计错误，与国内的市场不匹配。不管是维护维修类的故障，还是重大报废类的故障，基本上工艺缺陷占据主导地位，维护维修原材料的问题也是占据重要的位置。特别是目前近几年，各个叶片同行，包括主机同行，大量的出现叶片的批量事故，召回、更换，很大一部分，重大的质量事故都是跟设计存在着息息相关的因素，在前五年之内集中爆发。近这两年很多同行采用了河南的一家小设计公司的设计，近这两年少则一两个风场，多则四五个风场进行更换，多数设计的原因，它的设计余量非常单薄，而且跟国内的实际运行操作，也是给多家同行造成了极大的损失，所以说重大事故这一块，基本上体现了制造跟工艺缺陷，还有设计这一块，后期逐步趋缓，目前来讲国内这一块积累的数据相对比较少。
广东明阳针对国内装机总量15%左右的风机进行了统计，也是具有代表性，目前故障存在八个大类，从数量上，基本上是结构脱落占主力，但是从费用基本上是结构性损伤，不可修复的损伤，还有雷击。目前，据统计国内大概还在存活的叶片维修单位有50家，企业现状鱼龙混杂，企业能力参差不齐。有独立的第三方，有一些设备企业的衍生性服务，有一些是非法从事，不是法律上非法，是工商上。运维行业维修能力不同层次也比较多，组织完善、体系健全、设备先进、材料规范、技术体系、经验可靠也逐步显示出来。包括LM、中际联合也是行内比较知名的。差的也很多，甚至出现很多案例。这是咱们国内运维企业和运维能力的一个现状。
针对运维目前出现的故障特征，个是雷击，虽然说叶片系统都有防雷系统，雷电是不可抗的因素，属于不可避免，据国外统计包括内部整体统计，每年遭遇累计的叶片10%左右，叶片遭遇到损失很多直接传递到地面，当然也有严重的时候直接造成叶片的报废，不可恢复。然后还有叶片冰冻，现在长的做到128直径，基本上是云贵这些区域，云贵冬季的时候冰冻现象非常频繁，这个对机组安全性造成了很大的危害，冰冻之后整体机组载荷会急速上升。目前来讲对除冰的方式国内没有完美的解决方案，很多时候通过机械式，外部加热式或内部热源式，更可靠的方式是停机除冰，但是会损失发电量，这是运维行当里面出谋划策，需要极力解决的东西，目前来讲没有完美的解决方案。还有一个是前缘腐蚀，海边，包括在江苏潮间带，装机的时候叶片本身的腐蚀、耐候性。叶片腐蚀完毕之后，不仅使效率急剧降低，严重的降15个点是很轻松的事情，同时会造成叶片的振动，或者是载荷增加都时有发生。还有一个新叶片当中常发现的，胶粒脱落，会形成粉末状，不仅形成噪音，同时会污染环境，会造成对风机部件的损坏。第五个主要故障特征，因为整体结构失效，这是一个极端的情况，就是直接折断，还有半折不折，藕断丝连，通过玻璃钢藕断丝连。这个原因绝大部分都是由于主梁的制造工艺缺陷造成，当然还有雷击和其他设计原因造成的。还有一个是叶片缺胶，在同行业当中比较常见，特别是在2008年以后那段时间，产能在急剧扩张期间，很多时候容易出现一些制造缺陷，叶片缺胶是很容易出现的情况。叶片缺胶更严重的是叶片直接折断。第七个是涂层脱落，这个处理起来相对比较容易。还有一个比较常见的，运行一段时间之后，由于污染情况，使叶尖排水孔堵塞，会造成叶片的噪音不一样。
针对这些常见叶片故障，目前来讲基本上通过这些年的探索，形成了相对比较完善的整体解决方案，整体解决方案这边不提，重点提一下预防改进措施。经过这些年的实践来说发现两个共性，个共性，开始运维工作的时候缺陷发生很长时间了，发生日不是发现日，这是后期包括整个行业需要改善的，争取把缺陷发生日即发现日，这样防止故障不扩展。其实所有这些故障的原因都很简单，只要知道或者重视它就能够解决，这要求更多的关注一些事前的控制，控制这些故障怎么样不发生或者少发生。
目前经过这么多年叶片运维工作的发展，通过两个案例讲一下目前维修的能力。个案例是带气泵刹车的，可以这么说那时候小机种的运维工作，更换刹车是这个运维工作一个明珠，相对难度较高，一百斤的叶片人拉肩抗是比较复杂的一项工作，经过这么多年的发展，同行里面有很多初步形成了叶片的更换能力，当然是早期的叶片。第二个案例，是去年发生的一个案例，这个案例叶片的修复工作代表着整个目前国内叶片维修工作的高难度，甚至不是之一。它有两大特点，一个是缺陷大，另外一个是多种耦合。壳体剥离、脱落二十多米长，后面是后缘开裂，十多米，然后后缘UD折断、失效，后壳体开裂贯通。这个叶片如果按照常规来说99.9%应该直接报废，由于其他各种原因，明阳派出整体设计团队，还有维修方案团队，跟北京一家同行进行合作，对叶片进行了修复，历时两个月，经过了长期的运行，经历了寒冬的考验，目前来讲恢复了整体叶片原有的设计强度。这两个案例分别代表两个不同时期的两个特征，一个是2007年以前的，占比10%的装机量。
关于叶片运维的发展建议，包括规范、整合叶片维修行业，包括潜心、细致开发维修新技术、新材料，对威胁行业进行认证、分级，制定叶片维修标准。主动运维分为两个层次，个是预防，定期检查是按月度、季度、年度执行，不定期检查是在季节之后进行预防检查。重点说一下主动运维的高层次，预测和改善。主动运维的目标，如果所有风场里面每一台风机，每一个机组在任何一个时间的风险值，这个时候可以有针对性的有的放矢的进行一些维护，一些检查，甚至做提前的更换。这一块工作主要用了一些大数据方法和趋势分析法，然后加一些计算和实证。大数据法广东明阳有天时地利的优势，明阳直接做主机，同时也做叶片，可以从主机的后台读瞬时功放，可以进行评估，通过对比叶片的设计安全系数，甚至记住每个原材料，各种原材料的性能其实有些差异，达到合格性，但是有差异。包括生产模具有生产线，同时也是有差异，包括制造当中。严格来讲其实所有叶片下线的时候都是带有缺陷的，缺陷里面有不同等级，甚至包括吊装运输的损伤，健康程度通过系统分析出来，然后得出一个风险值，提前进行主动运维。同时还有一个预防改进，对风场所有这些缺陷进行汇总分析之后，反过来指导设计工作、原材料开发工作、生产工作，针对里面一些问题进行正向反馈跟改进改善。叶片生产当中容易出现的一个褶皱，褶皱究竟对叶片的安全性有多大，广东明阳不仅做了分析，还做了大量的实证分析，做了大量对比实验之后，形成一个数据，后用到模型里面去，通过历史每年产生的这些运维工作不断进行修正，包括后期的预测越来越精准。结果以目前三年工作做的一个案例说明，从目前来讲，三年工作逐步积累下来，预测成功率越来越高，现在已经接近70%叶片的重大事故都是可预测，当然还包括了不可预测的雷击。2013年的时候广东明阳甚至预测到一个叶片的重大事故，也是从侧面佐证了预测可行性。
这对运维的工作也带来了很大的成效，从目前来讲广东明阳整体装机量四千套，包括每年的售后成本，包括更换、维护跟维修，不到三百万，远低于同行。从2012年之后，随着装机量越来越多，质量成本越来越下降。运维工作广东明阳存在着天时地利，既有风场，也有主机生产，叶片和运维。但是整个行业还要思考怎么样避免各种运维工作，避免各种故障的产生。
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叶片是风电当中一个非常核心的部件，运维也非常重要。先看一下整个叶片市场的情况，现在服役的机组6.1万台，有6.1万套叶片，2007和2008年之后90%的装机量在这个期间，2007年以前都是800千瓦的小机组，带着七种刹车的一些机组，两种特性明显不同，并且有着很明显的区域性。
下面就叶片的运维市场进行一个预估，经过多年叶片运维的实践，还有统计数千台机组的质量成本、运维成本跟运维工作情况，大概理出一个情况。叶片运维的费用率跟叶片装机市场的趋势，还有一个随着叶片装机年长维修维护的比例，有时候很高，有时候是维护维修费用占据主导，有时候占比很轻，更新类的占比很高。2015和2016年整个叶片运维市场预计容量10-15亿。目前不管叶片也好、主机也好，质保时间多数都为三到五年，大量的费用产生在出保年头。2015年以后的运维市场空间急剧扩大，这是运维的服务对象跟运维的市场空间。关于售后市场的一个故障成因，目前数千台统计调查，基本是三大风险源，一个是原材料，一个是制造或者工艺缺陷，还一个是设计原因，有时候是设计错误，与国内的市场不匹配。不管是维护维修类的故障，还是重大报废类的故障，基本上工艺缺陷占据主导地位，维护维修原材料的问题也是占据重要的位置。特别是目前近几年，各个叶片同行，包括主机同行，大量的出现叶片的批量事故，召回、更换，很大一部分，重大的质量事故都是跟设计存在着息息相关的因素，在前五年之内集中爆发。近这两年很多同行采用了河南的一家小设计公司的设计，近这两年少则一两个风场，多则四五个风场进行更换，多数设计的原因，它的设计余量非常单薄，而且跟国内的实际运行操作，也是给多家同行造成了极大的损失，所以说重大事故这一块，基本上体现了制造跟工艺缺陷，还有设计这一块，后期逐步趋缓，目前来讲国内这一块积累的数据相对比较少。
广东明阳针对国内装机总量15%左右的风机进行了统计，也是具有代表性，目前故障存在八个大类，从数量上，基本上是结构脱落占主力，但是从费用基本上是结构性损伤，不可修复的损伤，还有雷击。目前，据统计国内大概还在存活的叶片维修单位有50家，企业现状鱼龙混杂，企业能力参差不齐。有独立的第三方，有一些设备企业的衍生性服务，有一些是非法从事，不是法律上非法，是工商上。运维行业维修能力不同层次也比较多，组织完善、体系健全、设备先进、材料规范、技术体系、经验可靠也逐步显示出来。包括LM、中际联合也是行内比较知名的。差的也很多，甚至出现很多案例。这是咱们国内运维企业和运维能力的一个现状。
针对运维目前出现的故障特征，个是雷击，虽然说叶片系统都有防雷系统，雷电是不可抗的因素，属于不可避免，据国外统计包括内部整体统计，每年遭遇累计的叶片10%左右，叶片遭遇到损失很多直接传递到地面，当然也有严重的时候直接造成叶片的报废，不可恢复。然后还有叶片冰冻，现在长的做到128直径，基本上是云贵这些区域，云贵冬季的时候冰冻现象非常频繁，这个对机组安全性造成了很大的危害，冰冻之后整体机组载荷会急速上升。目前来讲对除冰的方式国内没有完美的解决方案，很多时候通过机械式，外部加热式或内部热源式，更可靠的方式是停机除冰，但是会损失发电量，这是运维行当里面出谋划策，需要极力解决的东西，目前来讲没有完美的解决方案。还有一个是前缘腐蚀，海边，包括在江苏潮间带，装机的时候叶片本身的腐蚀、耐候性。叶片腐蚀完毕之后，不仅使效率急剧降低，严重的降15个点是很轻松的事情，同时会造成叶片的振动，或者是载荷增加都时有发生。还有一个新叶片当中常发现的，胶粒脱落，会形成粉末状，不仅形成噪音，同时会污染环境，会造成对风机部件的损坏。第五个主要故障特征，因为整体结构失效，这是一个极端的情况，就是直接折断，还有半折不折，藕断丝连，通过玻璃钢藕断丝连。这个原因绝大部分都是由于主梁的制造工艺缺陷造成，当然还有雷击和其他设计原因造成的。还有一个是叶片缺胶，在同行业当中比较常见，特别是在2008年以后那段时间，产能在急剧扩张期间，很多时候容易出现一些制造缺陷，叶片缺胶是很容易出现的情况。叶片缺胶更严重的是叶片直接折断。第七个是涂层脱落，这个处理起来相对比较容易。还有一个比较常见的，运行一段时间之后，由于污染情况，使叶尖排水孔堵塞，会造成叶片的噪音不一样。
针对这些常见叶片故障，目前来讲基本上通过这些年的探索，形成了相对比较完善的整体解决方案，整体解决方案这边不提，重点提一下预防改进措施。经过这些年的实践来说发现两个共性，个共性，开始运维工作的时候缺陷发生很长时间了，发生日不是发现日，这是后期包括整个行业需要改善的，争取把缺陷发生日即发现日，这样防止故障不扩展。其实所有这些故障的原因都很简单，只要知道或者重视它就能够解决，这要求更多的关注一些事前的控制，控制这些故障怎么样不发生或者少发生。
目前经过这么多年叶片运维工作的发展，通过两个案例讲一下目前维修的能力。个案例是带气泵刹车的，可以这么说那时候小机种的运维工作，更换刹车是这个运维工作一个明珠，相对难度较高，一百斤的叶片人拉肩抗是比较复杂的一项工作，经过这么多年的发展，同行里面有很多初步形成了叶片的更换能力，当然是早期的叶片。第二个案例，是去年发生的一个案例，这个案例叶片的修复工作代表着整个目前国内叶片维修工作的高难度，甚至不是之一。它有两大特点，一个是缺陷大，另外一个是多种耦合。壳体剥离、脱落二十多米长，后面是后缘开裂，十多米，然后后缘UD折断、失效，后壳体开裂贯通。这个叶片如果按照常规来说99.9%应该直接报废，由于其他各种原因，明阳派出整体设计团队，还有维修方案团队，跟北京一家同行进行合作，对叶片进行了修复，历时两个月，经过了长期的运行，经历了寒冬的考验，目前来讲恢复了整体叶片原有的设计强度。这两个案例分别代表两个不同时期的两个特征，一个是2007年以前的，占比10%的装机量。
关于叶片运维的发展建议，包括规范、整合叶片维修行业，包括潜心、细致开发维修新技术、新材料，对威胁行业进行认证、分级，制定叶片维修标准。主动运维分为两个层次，个是预防，定期检查是按月度、季度、年度执行，不定期检查是在季节之后进行预防检查。重点说一下主动运维的高层次，预测和改善。主动运维的目标，如果所有风场里面每一台风机，每一个机组在任何一个时间的风险值，这个时候可以有针对性的有的放矢的进行一些维护，一些检查，甚至做提前的更换。这一块工作主要用了一些大数据方法和趋势分析法，然后加一些计算和实证。大数据法广东明阳有天时地利的优势，明阳直接做主机，同时也做叶片，可以从主机的后台读瞬时功放，可以进行评估，通过对比叶片的设计安全系数，甚至记住每个原材料，各种原材料的性能其实有些差异，达到合格性，但是有差异。包括生产模具有生产线，同时也是有差异，包括制造当中。严格来讲其实所有叶片下线的时候都是带有缺陷的，缺陷里面有不同等级，甚至包括吊装运输的损伤，健康程度通过系统分析出来，然后得出一个风险值，提前进行主动运维。同时还有一个预防改进，对风场所有这些缺陷进行汇总分析之后，反过来指导设计工作、原材料开发工作、生产工作，针对里面一些问题进行正向反馈跟改进改善。叶片生产当中容易出现的一个褶皱，褶皱究竟对叶片的安全性有多大，广东明阳不仅做了分析，还做了大量的实证分析，做了大量对比实验之后，形成一个数据，后用到模型里面去，通过历史每年产生的这些运维工作不断进行修正，包括后期的预测越来越精准。结果以目前三年工作做的一个案例说明，从目前来讲，三年工作逐步积累下来，预测成功率越来越高，现在已经接近70%叶片的重大事故都是可预测，当然还包括了不可预测的雷击。2013年的时候广东明阳甚至预测到一个叶片的重大事故，也是从侧面佐证了预测可行性。
这对运维的工作也带来了很大的成效，从目前来讲广东明阳整体装机量四千套，包括每年的售后成本，包括更换、维护跟维修，不到三百万，远低于同行。从2012年之后，随着装机量越来越多，质量成本越来越下降。运维工作广东明阳存在着天时地利，既有风场，也有主机生产，叶片和运维。但是整个行业还要思考怎么样避免各种运维工作，避免各种故障的产生。
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