基于全生命周期的風力發電機組設計

肖斌 王文超 董元元 陳慧珍

東方電氣風電有限公司 四川德陽 618000

1 風力發電機組全生命周期

風力發電機組的全生命周期包括：

（1）設計階段（概念設計階段、總體設計階段、詳細施工設計階段）。

（2）生產存儲階段（零部件生產階段、車間總裝階段、存儲階段）。

（3）運輸吊裝階段（運輸階段、現場吊裝階段、現場調試階段）。

（4）運行階段（維護階段、升級階段）。

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

與一般發電設備成本構成顯著不同的是風力發電機組除前期建設與設備成本外，主要成本為運行階段維護成本與零部件更換成本[1]。

2 基于全生命周期的風力發電機組設計

基于全生命周期的風力發電機組設計，在設計階段應充分考慮風力發電機組全生命周期各環節面臨問題，并在設計階段提出解決方案，包括：

2.1 基于全生命周期成本的設計

在設計階段對風力發電機組全生命周期的所有費用（設備基建費用、運輸吊裝費用、維護更換零部件費用和報廢拆除費用等）進行評估，最大程度地提高產品的整體經濟性和市場競爭力。

2.2 基于可靠性的設計

風力發電機組任何零部件失效都可能造成機組停機影響發電量，并影響其它零部件的安全，甚至影響機組的安全運行。需選擇可靠性高的產品，不能“因小失大”，從而提高機組可靠性。

2.3 基于制造和裝配的設計

在設計初期盡量減少并選用常用材料、規格，避免復雜工藝與工序，防呆設計防止錯誤裝配，同廠家、工藝充分溝通以便于后期制造和裝配[2]。

2.4 基于運輸與吊裝的設計

風力發電機組安裝位置一般較偏遠，在設計過程中，根據運輸板車、道路運輸要求進行設計，在丘陵地帶塔筒分段應適當增加，在平原地帶塔筒分段可適當降低。對一些運輸超限部件，設計時考慮拆分運輸，如可拆卸罩殼頂蓋。

2.5 基于維護與更換的設計

風力發電機組安裝后，其維護與更換零部件是主要成本。風力發電機組往往安裝在偏遠地區，風輪高度高，重大零部件的更換需用大吊車，其更換費用遠超零部件的費用，零部件更換成本需納入零部件招標考核，以某部件為例，見表1，如僅考慮招標成本，甲供應商成本具有優勢，如考慮全生命周期更換費用，則乙供應商成本更具優勢。

表1 某部件招標成本與綜合成本對比

2.6 基于環境的設計

在設計階段充分考慮保護環境，降低并減少風力發電機組對周圍環境的不利影響，遠離居民區降低噪聲污染，遠離林區防范火災風險。

2.7 基于升級改造的設計

在設計階段預留風力發電機組后期面臨的改造升級的相應接口，以增加風力發電機組的競爭力。

2.8 基于轉化再生的設計

隨著第一批風力發電機組臨近壽命期，大批量機組面臨拆除轉化再生。拆除后零部件回收利用，廢料處理[3]。

3 結語

基于全生命周期的風力發電機組設計，在設計階段應充分考慮風力發電機組全生命周期各環節面臨問題，并在設計階段提出解決方案。