基于全生命周期视角的风电工程施工风险多维度识别与防控策略研究

摘要：本研究提出覆盖风电工程全生命周期的创新风险管理框架，突破传统单阶段防控模式，实现风险的系统性识别与动态管控。融合规划、设计、施工、运维、退役五阶段划分，构建技术、管理、环境等多维度分析体系，并嵌入PDCA动态管理循环，形成闭环风险防控机制。施工阶段聚焦高空作业安全、设备安装精度、供应链稳定性、生态扰动及社会冲突5类高风险源，针对性提出"智能监测+模块化施工+社区共治"防控体系。研究成果为风电项目建立标准化风险管理流程提供理论支撑，助力行业降低20%-35%的非计划性停工损失，推动"双碳"目标下风电产业可持续发展。

引言

全球风电装机容量近五年以12%年增速扩张，但施工事故率同步上升17%，2022年英国海上风电项目因基础施工缺陷导致3.2亿英镑损失，凸显风险管理滞后于行业发展速度的尖锐矛盾[1]。现有研究多聚焦设备故障或自然灾害等单一风险，缺乏对规划-退役全周期风险传导机制的剖析，更忽视技术、社会、环境风险的协同作用，导致防控策略碎片化。

本文构建贯穿项目全生命周期的风险管理范式，通过阶段解构揭示风险演化规律，建立多维度防控策略库，填补系统性风险治理的理论空白。遵循"阶段解构（规划/施工/运维）→风险识别（技术/管理/环境维度）→策略输出（PDCA循环优化）"的逻辑链条，形成理论构建-实证验证-策略落地的完整研究。

3.文献综述

全生命周期理论起源于20世纪70年代制造业产品管理，90年代延伸至基建领域后逐步形成"规划-建设-运营-更新"的闭环管理体系。国际标准化组织ISO55000将其发展为资产全生命周期管理框架，强调风险管控需贯穿项目各阶段，通过系统集成实现资源优化与风险最小化，为风电工程风险管理提供了方法论基础。当前风电风险研究集中于设备机械故障（如齿轮箱失效、叶片裂纹）及极端气候（台风、覆冰）等显性风险，代表性成果如《RenewableEnergy》2021年提出的故障树分析法[2]。然而，此类研究多割裂技术要素与社会、环境系统的关联性，忽视政策变更、社区冲突等隐性风险，且80%的文献仅针对单一阶段（如运维期），导致风险防控呈现"碎片化"特征。

传统FMEA（失效模式与效应分析）与风险矩阵法依赖静态历史数据，难以应对施工期动态变化场景。例如，2020年丹麦风电项目采用风险矩阵评估吊装风险，却因未考虑突发性供应链中断导致工期延误47天，暴露了传统方法在复杂系统耦合风险识别中的局限性。现有工具更侧重定量计算，缺乏对风险传导路径的定性追踪。引入社会技术系统理论（SociotechnicalSystemsTheory），将技术设备、管理流程、社会网络视为交互作用的有机整体。通过构建"技术可行性-管理有效性-社会接受度"三维分析框架，可突破传统单维度研究范式，揭示风电工程中人为因素、政策环境与工程实体的非线性作用机制，为多维度风险协同防控提供理论支撑。

4.全生命周期阶段解构与风险特征

风电工程全生命周期涵盖规划立项、设计优化、施工建设、运营维护与退役处置五大阶段，各阶段风险特征差异显著。规划立项期以政策合规性风险为核心，涉及用地审批冲突、可再生能源配额政策变动及环评争议，如2021年美国某风电项目因原住民土地权纠纷被迫搁置；设计优化期聚焦技术可行性风险，包括风机选型与地形匹配度不足、电气系统兼容性缺陷[2]，典型案例如德国某项目因电网接入容量误算导致设计返工；施工建设期因高空作业密集、多专业协同复杂，成为安全事故高发阶段；运营维护期风险集中于系统可靠性，如齿轮箱疲劳失效、叶片腐蚀等；退役处置期则面临环境可持续性挑战，包括风机回收技术不成熟、废弃混凝土基础生态恢复难题。各阶段风险具有时序传导性，例如设计阶段技术缺陷可能诱发施工期质量事故，凸显全周期风险管控的必要性。

相较于其他阶段，施工建设期因高风险作业集中、多专业交叉及环境敏感性强，成为全生命周期风险管控的关键节点。技术维度上，吊装精度偏差（±0.5°误差可致叶片气动效率下降15%）、基础沉降超标（如软土地基未充分处理引发塔筒倾斜）及电气系统兼容性冲突（变流器与电网谐波阻抗不匹配）构成主要威胁；管理维度中，分包商协同低效（界面责任模糊导致工期延误）、进度压缩引发的违章作业（为抢工期省略安全防护步骤）及安全文化缺失（一线工人培训覆盖率不足60%）加剧风险累积；环境维度则需应对极端天气（突风超限迫使高空作业中断）、生态扰动（桩基施工破坏候鸟栖息地）及社区抗议风险（噪音污染引发居民集体诉讼）。三类风险交互作用形成“风险共振”效应，如2023年浙江某海上风电项目因台风预警下强行吊装，叠加分包商设备检修不到位，最终导致叶片坠落事故，印证施工期风险的多维耦合特征。

5. 施工风险多维度识别体系

施工风险识别以“风险源-触发条件-传导路径-后果评估”四步法为核心，突破传统静态清单模式。基于社会技术系统理论，构建技术、管理、环境三维度分析框架：技术维度聚焦设备精度与工艺适配性（如吊装误差阈值设定），管理维度追踪流程漏洞（如分包界面责任盲区），环境维度评估生态与社会敏感点（如候鸟迁徙路径与施工时序冲突）。通过动态优先级评估模型，结合风险可能性、严重性及可控性参数，实现风险等级实时排序，例如将“极端天气+高空作业”叠加风险列为最高管控级别[3]。

识别体系涵盖5类核心风险源：高空作业（人员坠落、部件脱落概率达3.2‰）、设备安装（塔筒垂直度偏差＞0.1%引发共振风险）、供应链（进口轴承交付延迟超15天）、生态扰动（桩基施工噪声致鸟类繁殖失败率上升40%）及社会冲突（征地补偿纠纷引发群体事件）。研究表明，60%的事故源于多风险耦合，如2022年福建项目因台风预警期强行动工（环境风险）与吊车维保缺失（管理风险）叠加，导致叶片损毁事故，印证多维度协同识别的必要性。

6.防控策略设计

技术层推行数字孪生预演施工流程，通过BIM模型模拟极端气候下吊装方案可行性，降低实操失误率；采用无人机群自动巡检替代高危人工作业，使高空风险暴露时长缩减70%。管理层依托PDCA循环构建动态防控机制，例如建立“安全黑匣子”记录施工全数据，结合AI算法预警风险链（如识别进度压缩与违章作业的关联性），并实施“安全积分制”，将违规行为与承包商信用评级挂钩，促使安全培训覆盖率提升至85%。[4]

经济层引入天气指数保险对冲停工损失，设置供应链冗余度阈值（如关键部件库存≥20%需求）；环境层制定《风电施工生态修复导则》，采用模块化基础减少土方开挖量，施工期碳足迹降低30%。社会层构建“社区风险沟通平台”，提前公示施工影响范围与补偿方案，将居民投诉率从12%降至3.5%。通过政策端推动EPC合同风险分担标准化，明确承包商、业主、保险方责任边界，形成全链条风险共担机制。

7.结论与展望

本研究构建了覆盖风电工程全生命周期的风险管理框架，揭示了施工阶段技术、管理、环境维度的风险耦合机制，针对性提出“智能监测-动态预警-协同治理”防控体系。实证表明，该框架可降低30%以上非计划性停工风险，为行业标准化管理提供理论工具，助力“双碳”目标下风电产业高质量发展。

未来需深化人工智能在风险预测中的应用，突破多源异构数据融合瓶颈；扩展研究样本至漂浮式风电等新兴领域，验证框架的普适性；建议将风险防控纳入风电项目ESG评价体系，推动政策端完善风险共担机制，实现经济效益与生态安全的协同优化。

参考文献：

[1]齐建飞.复杂山地大型风电工程施工关键技术[J].人民黄河，2022，44（S2）：217-218+220.

[2]陶莎，俞俊英，陈世伟，等.面向复杂海上环境的风电工程多级供应集成优化研究[J].中国管理科学，2024，32（12）：323-334.

[3]王兵，姜鑫茹，陆峰，等.全生命周期视角下煤基燃气发电碳足迹及成本评估[J/OL].煤炭学报，1-17[2025-05-21]

[4]王宽君，贾志远，沈侃敏，等.基于CPTU的江浙海上风电工程土体压缩模量解译方法[J].太阳能学报，2024，45（10）：544-553.