基于全生命周期的风力发电机组设计

肖斌 王文超 董元元 陈慧珍

东方电气风电有限公司 四川德阳 618000

1 风力发电机组全生命周期

风力发电机组的全生命周期包括：

（1）设计阶段（概念设计阶段、总体设计阶段、详细施工设计阶段）。

（2）生产存储阶段（零部件生产阶段、车间总装阶段、存储阶段）。

（3）运输吊装阶段（运输阶段、现场吊装阶段、现场调试阶段）。

（4）运行阶段（维护阶段、升级阶段）。

（5）转化再生阶段（报废拆除阶段、零部件再回收利用阶段、废料降解处理阶段等）。

与一般发电设备成本构成显著不同的是风力发电机组除前期建设与设备成本外，主要成本为运行阶段维护成本与零部件更换成本[1]。

2 基于全生命周期的风力发电机组设计

基于全生命周期的风力发电机组设计，在设计阶段应充分考虑风力发电机组全生命周期各环节面临问题，并在设计阶段提出解决方案，包括：

2.1 基于全生命周期成本的设计

在设计阶段对风力发电机组全生命周期的所有费用（设备基建费用、运输吊装费用、维护更换零部件费用和报废拆除费用等）进行评估，最大程度地提高产品的整体经济性和市场竞争力。

2.2 基于可靠性的设计

风力发电机组任何零部件失效都可能造成机组停机影响发电量，并影响其它零部件的安全，甚至影响机组的安全运行。需选择可靠性高的产品，不能“因小失大”，从而提高机组可靠性。

2.3 基于制造和装配的设计

在设计初期尽量减少并选用常用材料、规格，避免复杂工艺与工序，防呆设计防止错误装配，同厂家、工艺充分沟通以便于后期制造和装配[2]。

2.4 基于运输与吊装的设计

风力发电机组安装位置一般较偏远，在设计过程中，根据运输板车、道路运输要求进行设计，在丘陵地带塔筒分段应适当增加，在平原地带塔筒分段可适当降低。对一些运输超限部件，设计时考虑拆分运输，如可拆卸罩壳顶盖。

2.5 基于维护与更换的设计

风力发电机组安装后，其维护与更换零部件是主要成本。风力发电机组往往安装在偏远地区，风轮高度高，重大零部件的更换需用大吊车，其更换费用远超零部件的费用，零部件更换成本需纳入零部件招标考核，以某部件为例，见表1，如仅考虑招标成本，甲供应商成本具有优势，如考虑全生命周期更换费用，则乙供应商成本更具优势。

表1 某部件招标成本与综合成本对比

2.6 基于环境的设计

在设计阶段充分考虑保护环境，降低并减少风力发电机组对周围环境的不利影响，远离居民区降低噪声污染，远离林区防范火灾风险。

2.7 基于升级改造的设计

在设计阶段预留风力发电机组后期面临的改造升级的相应接口，以增加风力发电机组的竞争力。

2.8 基于转化再生的设计

随着第一批风力发电机组临近寿命期，大批量机组面临拆除转化再生。拆除后零部件回收利用，废料处理[3]。

3 结语

基于全生命周期的风力发电机组设计，在设计阶段应充分考虑风力发电机组全生命周期各环节面临问题，并在设计阶段提出解决方案。