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

本屆大會以“構筑全球穩(wěn)定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關于“全球風電產業(yè)布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發(fā)展前景”“國際風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風電機組可靠性論壇”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日上午舉辦的風電機組可靠性論壇上，中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司風電改造部主任蔡安民發(fā)表了題為《風電機組倒塔根因分析及風險防控》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

各位領導，各位同仁，大家上午好。本次風能大會于昨天發(fā)布了全球風電產業(yè)鏈供應鏈安全宣言，提了5條倡議，其中有一條倡議是提高透明度和可追溯性，確保產品質量，降低風險。

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

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，但實際上遠遠應該是多于這些統(tǒng)計數(shù)據的。

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。管理學上有一個理論叫做冰山理論或者叫冰山效應，我們往往看到事情的現(xiàn)象或者是本質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，不去采取相應的措施，我們整個中國風電行業(yè)也是一艘巨輪，也就有可能會成為下一個泰坦尼克號。

經過近10年的發(fā)展，大家看一下這兩張圖，單機容量從1.5兆瓦快速的發(fā)展到目前陸上機組主流投標機型6兆瓦7兆瓦，海上機組肯定12兆瓦以上。大型化速度非常快，同時價格在2020年到一個高點之后快速下降。在單機容量、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。我們的供應鏈技術在1.5兆瓦和2兆瓦的基礎上，1.5兆瓦2兆瓦歐洲人給我們交了太多的學費，他們給我們奠定了良好的基礎。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，或者說大家最關注的事故，誘發(fā)倒塔的葉片掃塔，目前很多集團內部有一些平原區(qū)域的高切變的風場，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果。在大切變大湍流，我們的設計余量不足，葉片降本，同時我們新技術，凈空控制采用了新的技術，為了降低葉片的重量，凈空控制新技術應用，但這項技術并不是太成熟。

第二個是倒塔，這個是批次性的質量事故，也是在甘肅、廣西兩個風場發(fā)生了，最后調研設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%質量下降的情況下，對我們的技術其實帶來了更大的挑戰(zhàn)。我們技術要精細化。實際上這項技術應該是可以能夠產業(yè)化的，但實際技術上控制要求更高，在這種技術沒有做得更精細的情況下，就容易導致渦激振動結構失效，或者說共振點穿越失效，或者是渦激振動。

還有控制系統(tǒng)保護失效，通常的話我們專業(yè)控制的頻率參數(shù)設置不合理，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，而導致結構失效。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遠小于黑色的。第二個方面就渦激振動失效，這個也是在吊裝、停機、電網斷電等情況下，我們有沒有做精細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生不對稱的漩渦，這個會產生橫斷力，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，就會產生結構失效。

第三個原因是雷擊，現(xiàn)在國內所有的機組的設計都源自于歐洲的標準，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準不能滿足，我們直接引用別人的標準，可能不能滿足國內的雷電環(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，網上都有對外的公開事務的報告，這個事件的直接原因是定檢維護人員嚴重違規(guī)操作，手動變槳模式下，在三只槳葉前開的狀態(tài)下，對機組進行了復位的操作，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，但更深層次的本質原因是我們的基礎設計，早期設計，在買設計的過程中，其實很多一些新的技術并沒有給中國人或者給到中國，或者我們自己設計經驗不充分，經驗不足，最本質上就是設計沒有進行防坍設計，如果進行防坍設計，在手動變槳模式下進行防坍設計，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)，高切變是高塔筒應用，但是高切變原來的風輪直徑是比較小的，原來的風輪直徑可能就是100米以內，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，高端流會導致葉片驅動失速會加速疲勞。

接下來說一下質量問題，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。實際上一個設計，一個產品閉環(huán)，它是要經過一系列的，要經過各個環(huán)節(jié)的驗證，經過時間檢驗的。大家可以看一下我們華南集團的監(jiān)督機構做的統(tǒng)計。在交付的時候，這是投標中標，中標之后簽訂合同之前統(tǒng)計的數(shù)據，大家看一下統(tǒng)計，這個數(shù)據看完之后是我感覺比較震驚的，而很多項目中標之后，可能趕上下半年年底就要搶裝就要交付，可能研發(fā)周期到投標周期也就5~8個月，很多項目中標之后，認證還在同步做，但是馬上又要交付。我們認證的作用就是測試驗證提升可靠性，完成產品的設計優(yōu)化和閉環(huán)。

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

質量問題的根因分析主要是有以下4個方面，第一個機型更新迭代過快，沒有進行充分驗證，就進行市場化推廣應用。第二個供應鏈的成熟度偏低，我們以前開發(fā)一個產品可能至少16個月到18個月以上，當時的供應鏈是非常成熟非常穩(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，歐洲已經給我們打造好了一個穩(wěn)定成熟可靠的供應鏈，當產品已經發(fā)展到單機容量6兆瓦以上，在這種情況下，供應鏈就沒有成熟度，在沒有成熟度的情況下，這個產品的迭代周期更快，因為在平價的背景下，我們需要更長的葉片，更大的機型，在這種背景下，這是供應鏈未得到充分的驗證和技術沉淀，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。低價競爭驅動降本，技術創(chuàng)新很多時候標準也不是不能突破，但是是否經過充分驗證的，沒有充分驗證就沒有可靠性。第四是激進的技術創(chuàng)新，任何一項技術，任何工業(yè)產品，任何一個行業(yè)，它的技術創(chuàng)新是需要經過時間，技術創(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上總結的4個方面的原因。

最后講風險防控，風險防控分為兩方面，存量機組、增量機組，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，防坍設計早就應用了，我們應用到存量基礎上，這個事件肯定是不會發(fā)生的。也就是說一些新技術，更安全更可靠的設計理念，要應用到有些根本成本是非常低的，甚至是邊際成本是0成本用到存量基礎上，同時存量基礎上遇到的一些問題和經驗教訓，我們要應用到增量機組的設計中去。

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該是要預判問題，就要提前去做相應的措施，才能規(guī)避問題，而不是發(fā)生問題再去做這個事。

對于存量機組要對事故復盤，要深入的檢查整治，同時要應用監(jiān)測技術和智能化技術。現(xiàn)在這兩年的事故發(fā)生越來越多，可能大家也比較關注，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1.5兆瓦機組和2兆瓦機組可靠性是非常高的，早期的機組，遠程不能復位的故障也遠程復位了，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位故障，是絕不允許帶病復位。

另外大家比較關注的掃塔，我們也是做了很多個不同技術路線的樣機測試，包括調研，主要是目前很多存量機組和增量機組，增量機組是為了降低葉片的重量降本，存量機組是因為已經發(fā)生了問題，我們要加裝設備，目前從技術的成熟度和行業(yè)應用情況及成本三個方面考慮，調研結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。

對于增量機組，大家可以看到這個機型還是在變大，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。其實我們很多技術人員也很無奈。因為發(fā)展了6兆瓦7兆瓦，我認為供應鏈要成熟，剛才宗川翔提到的一個產品的投放市場的周期，那個周期就是用來形成穩(wěn)定、成熟、可靠的供應鏈周期。我們6兆瓦7兆瓦這個級別剛把產業(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，至少從技術上來講。所以我們建議一定要尊重技術和市場的發(fā)展規(guī)律，技術創(chuàng)新并非一蹴而就的，要加強整個測試驗證和應用支撐，加強工程技術全過程管控。

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

（根據演講速記整理，未經演講人審核）