风能行业“生命周期结束”的惯例正在被改变——现在,生命周期的优化是基于经济学和工程故障风险的平衡结果,而非预先确定的认证使用寿命。
项目资产的生命周期现在可以被认为是一个可移动的时间点,它会根据市场状况而变化,在动态控制和数据分析方面的创新推动下,加之智能化运营的推动,项目未开发的价值会被释放出来。
延长项目生命周期的益处
最近有一些例子表明,通过改变资产的生命周期方法,项目所有者的净资产价值增加了5%以上。除了金钱上的收益,一个新的价值在于,业主可以获得更多的ESG(环境、社会和治理)利益,譬如通过使用相同的原材料生产比原来预期多50%的能源,从而大大抵消更多的碳排放。因此,依靠延长项目生命周期也成为一种替代退役或新建的选择。
在资本支出高昂、运营成本相对较低、“燃料”免费的可再生能源领域,延长项目生命周期并不是什么新鲜事。一些水电厂已经通过战略性管理革新和项目改造运作了一个世纪。那么,我们能否将风电场的运营时间延长到30年、40年或50年?答案很可能是肯定的,这主要取决于如何管理运营风险以及翻新计划的规模。
投资者信心的提升
风电场所有者已经开始设想,他们将更长久地运营手里的风电项目,并在通过改变其财务模式来反映这一点,30年或更长的寿命周期在成熟的市场中变得普遍。投资者的信心通常是通过风机型式认证选择过程中的疲劳“净空余量”来评估确定的。“净空余量”与准确的测量操作和精确的荷载计算相结合,可以显著提高预期寿命。
延长资产生命周期是一种集成的方法,它解决了两个基本问题。其一,“我的资产中还有多少疲劳承载能力?”其二,“我如何最好地利用它?”评估一系列生命周期策略的成本模型,也是基于一个数据驱动的框架之上。
有哪些选项
风机控制修改,风电场宽泛的控制政策,运营&维护方法,以及翻新方案都是延长资产生命周期的选项。仿真建模和高级数据分析与有针对性的组件检查相辅相成。
操作风险管理是这种方法的核心。譬如,在一个风电场中,每台风机都是相同的设计。一些风机会比其他风机遭受更高的疲劳载荷。更智能的控制升级意味着载荷可以更均匀地分布在风电场中。例如,可以让风机主动偏航来引导尾流远离顺风风机,从而限制负载的尾流操纵技术如今也在开发和实施中。
更智能的方法
一种更智能的维护方法可以让运营商在风机之间交换负载更高的部件,以更均匀地分配载荷。将负荷最大的风机叶片在中年更换为负荷最小的叶片,将会降低疲劳寿命的极限。此外,由于部件故障的风险会随时间增加,实施基于风险的智能检查和维护计划可以降低风险。
更复杂的是,在能源向着可再生能源高渗透率和较低电价过渡的期间,风电场将不再以一种被动的、预先确定的方式在我们的电网系统中运行。相反,它们将被要求更加灵活和动态控制,以帮助平衡和维护系统完整性,并在部分载荷操作变得频繁的情况下响应市场情况。这种不断变化的运营策略,也将导致对疲劳寿命预测的不断重新评估。
未来已来
这个新时代见证了风电场数字双胞胎的出现,它们模拟和预测运营变化对生命周期假设的影响。风电行业现在必须挑战传统,遵循风险管理方法,并拥抱创新,以获得投资者的信心,使其寿命远远超过最初的认证寿命。
来源:DNV能源(DNV可再生能源运营总监Keir Harman)