2019年9月18日至19日，IEA（International Energy Agency 国际能源署）Wind Task 42 风力发电机组延寿课题启动会议在丹麦科技大学（DTU）Risø 校区召开。来自中国、德国、法国、加拿大、丹麦等国家的高校、开发商、制造商、认证机构以及研究机构共计 15 名代表参加了本次会议。鉴衡认证中心（鉴衡）与北京金风科创风电设备有限公司（金风）的 4 位专家出席会议。

IEA Wind Task 42 延寿课题简介

IEA Wind Task 42 风力发电机组延寿课题是在 2018 年 12 月 13 日举行的 TEM#93 风力发电机组延寿专家主题会议上确定建立的，本课题是 IEA Wind TCP（Technology Collaboration Programme 技术合作计划）下的研究任务之一，课题的主要目标是通过国际性的研究合作，给出评估即将到期风力发电机组的剩余可用寿命、制定寿命延长期间的检查方法。

本课题将研究不同风电场的数据可用性、延寿评估所需的数据量，系统利用风电场现有数据评估不同组件的不同故障模式，量化不同组件在延寿期间的失效概率，进而给出风力发电机组在特定场址的剩余可用寿命。课题涵盖陆上和海上风力发电机组。目前该课题研究成员来自 5 个国家的 12 家机构，其中鉴衡与金风是仅有的两家中国机构。

TEM#93 会议内容

本次会议，参会代表进一步分享了各自在风力发电机组延寿方面的经验及研究情况、确定了本研究的开展方式和内容、制定了未来 6 个月的工作计划，并就风力发电机组延寿的方法及检查方式两个议题进行了深入讨论。

1. 会议日程   

1.1 成员演讲——各参会机构就延寿现有的项目、分析方法、检查方法进行介绍   

1.2 数据讨论——就本课题研究所需的数据获取方式进行讨论   

1.3 头脑风暴 1——检查方法  

1.4 头脑风暴 2——分析方法   

1.5 后续计划——确定下次会议召开计划

2.  会议内容   

2.1.  成员演讲   温莎大学、鉴衡、金风、法国电气集团、Rambøll、斯图加特大学、EMD、汉诺威大学、慕尼黑工业大学、Wölfel、奥尔堡大学、丹麦科技大学分别就延寿现有的项目、分析方法、检查方法进行了介绍。

• 鉴衡：介绍了在中国延寿面临的情况，同时介绍了中国的两种延寿模式：整体延寿和部分延寿（保留基础和底部塔架，更换机头和顶部塔筒）。

金风：介绍通过使用降载策略延长风力发电机组寿命的方式；金风既作为整机厂商又作为开发商，拥有着大量机组运行的 SCADA 数据，可以考虑进行课题研究。

其他与会机构：分别介绍了各自的研究内容，包括建议延寿分析过程中考虑到预防性维护工作、齿轮箱对延寿的影响、海上机组的延寿、风电场环境条件对延寿的影响、载荷测试对延寿的影响、监测测试对寿命的影响、延寿的经济性模型、人工智能在延寿中的应用等。

2.2.  数据讨论

参会代表就本课题研究所需的数据获取方式进行讨论。各个参会机构基本都提供了可供研究的数据资源，包含：海上、陆上机组的实际SCADA数据、载荷测试数据、缩比模型测试数据、风电场风速数据、非商业风机的仿真数据、其他课题数据。

以上数据，将由课题牵头机构丹麦科技大学进行获取并在成员间共享。

2.3.  头脑风暴 1——检查方法

参会代表采用头脑风暴的方式，给出机组寿命延长期内检查的意见及关心点。主要讨论内容如下：

• 延寿需要检查的部件

• 对塔架、基础、叶片、机舱、螺栓、轴承、齿轮箱、发电机、驱动装置、传感器等关键部件均应进行检查；应关注磨损、腐蚀及安全功能的情况；应建立相应的检查数据库样本信息；

• 延寿的利益相关方

包含业主、投资者、保险、供应链、一般公众以及行业的声誉；

延寿检查的动机为：人员安全、经济性、结构可靠性验证、保险需求；

• 预防性的维护

预防性维护可能不对主要部件的寿命评估产生关键影响，但是可以降低故障、不良事件的频次；

• 标准和法规

需要制定标准，确定哪些地方需要检查、检查的条件；

并确定哪些需要长期测量；

定义检查结果中损坏的敏感性参数；

• 数据库及数字化

• 结合N年的检查情况，需要更新材料参数选取的不确定性，确定数字双胞胎和SCADA数据的相关性；

• 延寿的检查

• 高成本的检查方式应局限在小范围的测量中，应提高目视检查的可靠性，关注人员的安全，建立检查的决策规则，给出检查结果的不确定性；

• 机组延寿期间的检查

需要确定延寿之后的检查与延寿之前检查的不同之处；

需要确定随着时间的增加，是否要加大延寿检查的力度。

2.4.  头脑风暴 2——分析方法主要关注的内容如下：

• 可用数据和信息

需要确定SCADA数据的要求、环境条件的要求、基本资料的要求；

• 概率分析

需要考虑延寿计算与可靠度的关系，确保在有效合理的可靠度下获取有效的寿命结果；

• 关键组件

与延寿检查的关键部件基本重叠；

考虑到20年前的设计是保守的，在定义关键组件时，需要予以考虑；海上的支撑结构需要额外考虑；

• 载荷与控制

载荷的模拟是否必须准确；

结构的裕度如何确定；

SCADA数据如何反馈到载荷计算中；

• 数据双胞胎

建立叶片模型的难度大；

对机组进行逆向工程，是否要包含所有组件；

需要评估数据和分析模型的综合方法；

• 其他用途

建议将废旧零件的售后市场和延寿分析结合起来。

2.5. 下次会议

计划 2020 年 3 月 18-19 日在德国的 Wölfel 办公室举行，届时参会者需要就基准的研究提出具体建议，并明确哪些数据可用于研究；同时网络会议将每两个月举办一次。

3.  展望

IEAWind Tsak 42，与现阶段 IEC 61400-28 的 PT28 一起（IEC 61400-28 延寿标准正在制定中，鉴衡和金风参与）均在进行老旧机组的延寿分析工作，进而确定延寿的分析及检查方法，并确定延寿的规则。

未来中国面临延寿的机组数量将是欧洲的数倍之多，而国外延寿面临的情况和国内存在一定差异，无论延寿的技术研究还是标准编制，都应更多的考虑中国情况。

目前鉴衡认证与国内部分机构通过共同努力，深入研究，在国际上正在形成我们的技术主张，让国际的方法和规则更充分的考虑到中国的情况。期望更多的国内机构参与其中。

鉴衡认证与国内外多家机构共同研究和制定的适应国内情况的《风力发电机组延寿技术规范》也将于近期进行发布。