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海上风电风险诱因及事故实例分析(上)

我国海上风能资源比较丰富,大力发展海上风电,对改善沿海地区的环境、优化经济结构有着非常重要的意义。然而,在海上风电行业蓬勃发展的同时,面临风险也不容忽视。近几年我国在江苏省、广东省等沿海地区的海上风电项目陆续开工建设,海上风电项目装机容量逐年增加,海上风电从业人员也逐年增多,海上风电事故也逐渐增多。因此,海上风电项目风险控制成为当前海上风电项目发展中面临的主要问题,本文重点对此进行分析研究。

海上风电项目主要风险诱因

1、自然风险

从海上风电项目的建设地理位置方面分析,自然风险为项目发展中的主要风险因素。其中自然风险因素主要包括:台风风险、雷击风险、鸟类迁徙冲突风险等。其中,台风风险和雷击风险造成的风险现象主要表现为:大面积的设备损坏、人员伤亡、火灾事故等。台风和雷击对海上风电场的危害大,经济损失严重,且一旦产生损害,风电场恢复周期长,对海上风电项目的安全稳定发展将造成极大的危害。鸟类迁徙对海上风电项目造成的不利影响,主要体现在单一设备的损坏,其危害相较于雷击、台风等产生的经济损失为低。另外从宏观的角度分析,自然风险存在一定的偶发性和随机性,对企业的风险管理能力要求较高。

2、设备风险

设备风险是海上风电项目面临的典型风险因素,主要涉及设备的运输、投建、运行三个过程。运输中的设备风险主要体现为:运输途中出现设备损坏,设备丢失,意外事件造成的设备无法正常应用导致的经济损失;投建过程中因施工不当,调试不当,造成的设备损坏;运行过程中设备故障维修不及时,需要重新更换设备从而产生的项目风险。设备风险因素的出现一般会不同程度地影响海上风电项目的建设运行质量,对海上风电项目的安全稳定管理产生不利影响。

3、运维风险

海上风电项目在运行中运维作业为常规的作业内容,良好的运维作业实施,对于发电机组的运行安全稳定性提升,以及项目风险的管控奠定了良好的基础。同时分析因运维不到位造成的运维风险,也为项目发展中主要存在的风险因素, 其中从海上风电项目的具体运维现状评估,运维风险主要表现为:项目运维作业实施中,相关运维计划设定不完善,相关人员配置不到位,维护计划缺失,造成的设备频繁故障产生的运维成本升高,从而引起的项目风险现象。其对于电力运营企业的实际收益保障,造成了严重的影响,同时运维风险作为常规运行中的主要风险,运维风险长期持续存在,对于海上风电项目的可持续发展也造成了重要影响。

4、技术风险

海上风电项目在投建运行的过程中,由于海上项目施工中的平台现状原因,其项目在施工运行中对于技术方面的要求较高,与此同时在具体的施工作业中,技术风险也为主要存在的风险因素,其中从具体的施工作业现状考量,技术风险主要表现为:项目建设中部分工艺技术的实施,设备安装技术的应用存在问题或不足,如电气性能测试不到位,构件固定不到位,最终造成在设备运行中出现了短路等全面性的设备故障,以及设备爆炸,火灾现象,严重地影响了海上风电项目的安全稳定运行,且造成了较大的经济损失,对海上风电项目的安全稳定发展造成了极大的危害。

5、基建风险

海上风电项目在发展中基建风险为普遍存在的一类风险因素,基建风险主要指的是:海上风电项目在投建中基础施工部分出现质量问题,以及工艺技术实施错误的现象,造成其基础平台施工,以及基础布线施工,相关电气设备的安装布设位置出现问题。最终造成在风电项目试运行中,出现了连贯性的故障现象,以及设备损坏现象。例如平台建设中地基处理质量不合格,造成的基础沉降引起的设备不平衡运行,产生的安全事故以及硬件损坏现象,严重地影响了海上风电项目的安全生产作业质量,同时也造成了较大的经济损失。

6、环保风险

随着我国环保政策的逐步加强,关于环保政策的实施,以及环保监管处罚方面的政策也逐步收紧。该类现象下评估海上风电项目的发展现状,环保风险也为主要存在的一类风险因素。其中环保风险在海上风电项目的发展中主 要体现为:海上风电项目在建设运行的过程中,产生了较多的污水,固体废料,以及部分生活垃圾。由于该类污水及垃圾肥料,未合理有效地进行处理,造成施工区域的海域生态环境出现水体污染现象,影响了浮游生物,鸟类的正常生存,对于区域生态环境造成了一定的影响。该类现象的出现从可持续发展的角度进行评估,对于企业的可持续发展,以及区域环保管理作业的有效实施,均造成了一定的影响。

海上风电事故实例分析

1、德国风电安装船吊臂断裂事故

1、事故介绍

5月2日,德国风电安装船“Orion 1”在进行重吊载荷测试时突发意外,造成5人受伤,船上起重机在进行载荷测试期间拦腰折断,吊臂直接砸向底座,船体也造成严重损坏。事故发生时有数吨钢铁散落到船体上,随之伴有船体震荡,但未发生倾覆。据报道,当时船上大约有120人,预计损失达1亿欧元(约人民币7.7亿元)。

图1 事故现场的起重机

2、事故原因分析与反思

发生事故的起重机是利勃海尔公司生产的HLC 295000型起重机,是利勃海尔迄今建造的最大起重能力的机型。起重能力为5500吨,延伸范围为30米。吊臂长160米,总高度为90米。

图2 HLC 295000型起重机在Orion 1风电安装船上

当日,吊机正在进行最大吊重为5500吨的荷载测试,而事故发生时,吊重为2600吨。进行载荷测试时,钩载达到2600吨时发生吊钩破坏,吊臂回弹,船体左倾,造成吊臂越过限位角反向折断。吊环是由外部采购,供应商为Ropeblock公司。Ropeblock声称其产品经过专业第三方检验。但该公司承认吊环破坏是事故的直接诱因,同时认为HLC 295000也存在设计缺陷。

从该事故中,除技术状态控制、质量工艺监督等常规要求外,我们还能得到如下启示:

科学合理完善的作业操作规范规程、对生产指挥人员进行技术培训,对安全生产的作用巨大。在德国风电安装船吊臂断裂事故中,试验流程规范,人员站位合理,潜在危险区域尽可能避免人员逗留。因此,在全船120余人的情况下,该事故仅造成5人受伤、无人死亡,较为有效地控制了事故严重度。

风电安装船及相关设备设计过程中,除根据风叶体积、形状、结构、重量、重心位置等静态设计输入开展设计外,还应考虑张紧环节突然断裂等极限情况下的动态设计输入,提升风电安装系统的鲁棒性和安全性。

在施工试验环节,在全系统张力试验前,应提前开展关键部件或设备的局域性试验,特别是对于易产生安全事故的试验项目,进而释放风险。

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