東方電氣高原生：風(fēng)力發(fā)電機組電量提升整體解決方案

2017-10-20 12:49:51 能見　點擊量：評論 (0)

2017年10月16日-19日，2017北京國際風(fēng)能大會（CWP2017）在北京隆重召開。在中國國際展覽中心（新館）在役風(fēng)電機組技改提效專場，東方電氣風(fēng)電有限公司，主任工程師高原生帶來電量提升整體解決方案主旨演講。主

2017年10月16日-19日，2017北京國際風(fēng)能大會（CWP2017）在北京隆重召開。在中國國際展覽中心（新館）“在役風(fēng)電機組技改提效”專場，東方電氣風(fēng)電有限公司，主任工程師高原生帶來電量提升整體解決方案主旨演講。

主要包括風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)電量的影響因素，機組出力性能評估，功率曲線提升，穩(wěn)定性提升模塊，最后討論了如何進行效果驗證和案例介紹。

以下為演講內(nèi)容：

高原生：各位領(lǐng)導(dǎo)各位專家上午好，非常高興能夠跟大家進行技術(shù)交流，今天我的題目是電量提升整體解決方案，內(nèi)容主要是從以下幾個方面進行介紹，第一點就是風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)電量的影響因素，第二個就是機組出力性能評估，第三功率曲線提升模塊，第四是穩(wěn)定性提升模塊，最后討論一下如何進行效果驗證和案例介紹，首先我們來看一下影響風(fēng)力發(fā)電機組影響因素，我們認(rèn)為影響風(fēng)力發(fā)電機組因素有以下幾個方面。

第一個風(fēng)資源，風(fēng)資源也就是代表風(fēng)能的大小，第二個就是功率曲線，我們對風(fēng)能吸收的效率和好壞，最后一個就是風(fēng)能吸收時間，我們風(fēng)機正常運行時間有多久，大家知道第一個因素是風(fēng)資源是不可改變的，因為它是大自然的饋贈，但是后兩個因素是可以人為控制，我們可以進行提升。

下面講一下發(fā)電提升流量是這樣的，處理進行首先進行評估，接下來就是根據(jù)功率提升模塊和穩(wěn)定性提升模塊的制訂措施對風(fēng)機進行測試，最后進行一個效果的驗證。下來我們進行一個機組性能評估的介紹，也就是第二大點，有一個特點我們評估是基于能量可利用率，首先第一個客觀的衡量不同風(fēng)電場的能量，捕捉水平和電量水平，第二個它可以定性分析風(fēng)電場的提效潛力，對機組發(fā)電效率進行評估，觀察機組是否風(fēng)資源吸收發(fā)揮最佳狀態(tài)，為電量提升優(yōu)化措施，提供數(shù)據(jù)支持，影響發(fā)電量結(jié)果的因素。

大家知道，實際發(fā)電量和理論發(fā)電量就是有差異的，怎么把差異算出來，我們根據(jù)風(fēng)場的地形還有切片還有暖流情況對風(fēng)機進行詳細(xì)劃分，就可以量身定制確定風(fēng)機實際效率怎么樣，第三大點講一下功率提升模塊，這是我們今天主要講的內(nèi)容，從5個方面對風(fēng)機功率提升進行改造，第一個葉片改造，第二個就是激光雷達(dá)的優(yōu)化偏航對風(fēng)，第三智能雙模運行，第四拓展風(fēng)機運行范圍，第五高風(fēng)功率提升改造。我逐步介紹，第一個增大掃風(fēng)面積，提升風(fēng)能吸收量，我們的方法就是直接更換更長葉片，這個方案的有點提升效率比較明顯，缺點就是成本比較高，第二個就是葉尖部分加長，這個部分由一個特點投資效益比較少，這個要對葉片質(zhì)量進行很好的評估，不然風(fēng)險很大。第三個方法就是將上面兩個方法混用，比如一部分的機組把短葉片換成長葉片，另外一部分進行葉片加長，從而提升最大的經(jīng)濟效益性。

大家知道，葉片改造對風(fēng)級影響最大的就是安全性，我們是整機場合我們對機組有載荷強度結(jié)構(gòu)強度有優(yōu)勢，我們就是把兩個加長和載荷進行了有效的評估，然后同時呢通過程序算法進行仿真，從硬件和軟件方面同時保證機組的安全性，我們這個葉片改造已經(jīng)有多項業(yè)績，第一個我們首先在7個風(fēng)場，21臺風(fēng)機上，完成了70機組換77葉片，然后把77葉片換成80葉片的改造，電量提升效果明顯，同時呢我們已經(jīng)完成了葉片加長1.6米和2米葉型設(shè)計和理論工作，本月我們會進行工作。

在葉片改造過程中，我們把葉片和整機載荷進行了集成化的設(shè)計，同時利用我們控制算法的優(yōu)勢抑制了傳動鏈的振動和塔筒的振動，從而保證了機組的安全運行，第二個提升方法就是我們激光雷達(dá)偏航對風(fēng)，大家知道風(fēng)機對風(fēng)效果不好的話，對機組的效率，對發(fā)電量的影響是比較大的。對風(fēng)的思路通過激光雷達(dá)測量風(fēng)機風(fēng)輪前未受干擾的風(fēng)速風(fēng)向，通過它校正原來風(fēng)向標(biāo)偏航的誤差，使風(fēng)機能夠更好的精準(zhǔn)對風(fēng)，從而提高發(fā)電量。這個方法是兩種，一個就是靜態(tài)校正另一種是動態(tài)校正，所謂靜態(tài)校政就是把那個激光雷達(dá)短期裝在風(fēng)機上，比如一個月，通過收集一個月的數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)算法分析出這個角度，在主控里面把偏航角度進行修改，這樣的話就可以把風(fēng)機風(fēng)速校正對的更準(zhǔn)一些，但是它有一個特點，所以它那個效率提升比較有限，只是1%，第二個方法就是把風(fēng)機激光雷達(dá)長期安裝在風(fēng)機上面，通過測量輪轂前80米處的風(fēng)速和風(fēng)向，可以讓風(fēng)機提前進行偏航，這樣的話明顯的減少了偏航的誤差，可以實現(xiàn)更精準(zhǔn)的對分，這個集中效果可以達(dá)到3%。

再下來一個方法就是智能雙模運行，我們有兩種機型，最早的是雙饋機型，雙饋機型有一個特點就是低風(fēng)速段效率不是特別高，這是第一個，第二個就是它受滑擦的影響，低風(fēng)速沒有辦法運行和發(fā)電，現(xiàn)在我們有一種新的設(shè)計思路，采用鼠籠電機和雙饋電機組合模式，在低風(fēng)速段的時候，就是把那個雙饋風(fēng)機變成鼠籠電機運行，高風(fēng)速的時候再切回雙饋模式，這樣就把鼠籠電機和雙饋風(fēng)機的優(yōu)點整合在了一起。

它的改造方法就是，把雙饋風(fēng)機通過加裝一個定子，同時為了避免鼠籠電機和雙饋風(fēng)機頻繁切換呢，我們加了一個置換控制，當(dāng)風(fēng)速增加到一定范圍的時候，才把那個鼠籠電機模式切換到雙饋模式，當(dāng)風(fēng)速下降到N1的時候才會從雙饋模式切換到鼠籠電機，這樣減少了頻繁的切換，增加了風(fēng)機的壽命。大家可以從這兩個圖上看出來，大家看那個紅線是改造以后（英文）曲線，原來那個藍(lán)線在低風(fēng)速（英文）比較小，但是改造以后低風(fēng)速（英文）很好，就可以看出低風(fēng)速段功率極限得多了改善，這個發(fā)電量可以增加1%，投資回收期是一到兩年的時間。

第四個方法就是拓展風(fēng)機運行范圍，這個是針對不同的風(fēng)機項目，大家知道各個地方氣溫不同地形不同，空氣密度也是不同的，我們設(shè)計的是理論設(shè)計值，然后我們現(xiàn)在就是根據(jù)IEC-61400的標(biāo)準(zhǔn)，把風(fēng)機風(fēng)速折換成當(dāng)?shù)乜諝饷芏认碌目諝?，?biāo)準(zhǔn)把機組切入與切出風(fēng)速從設(shè)計空氣密度轉(zhuǎn)化到現(xiàn)場空氣密度下，把此值作為現(xiàn)場風(fēng)機的切入與切出風(fēng)速參數(shù)，從而提高發(fā)電量。這個特點只是軟件更新，效率是可以提升1%，投資回報率是一年之內(nèi)。

最后一個策略就是高風(fēng)功率提升策略，大家知道在風(fēng)速很大的時候，尤其在滿發(fā)以上的時候，風(fēng)速在大的時候我們最早的方式就是風(fēng)機切除，大家可以從功率曲線可以看到藍(lán)顏色的范圍，超過一定范圍直接切除了，現(xiàn)在呢我們是在風(fēng)速，在額定范圍首先把穩(wěn)定功率充分利用風(fēng)機，把額定功率值提高了，第二個方法在更大風(fēng)速不是直接把風(fēng)機切除，而是通過降符合降載的方式延長它的發(fā)電時間，從而提高發(fā)電量。這個方案有一個關(guān)鍵的因素呢就是一定要對風(fēng)機的載荷和結(jié)構(gòu)強度進行核算，不然會影響到風(fēng)機的安全。

接下來就是穩(wěn)定性提升模塊，大家知道通過提升鼓風(fēng)機的穩(wěn)定性來延長風(fēng)機發(fā)電時間，提升電量方法有很多，我這里簡單介紹幾個，因為今天不是我們重點介紹方法，第一比如大部件，壽命的健康管理我們將技術(shù)和管理手段進行結(jié)合，利用大數(shù)據(jù)的手段對風(fēng)機實行預(yù)檢和預(yù)修，第二個就是變槳軸承的單線式潤滑改造，第三個就是測風(fēng)系統(tǒng)的改造，最后一個發(fā)電機軸承冗余保護，我們結(jié)合（英文）的數(shù)據(jù)，結(jié)合使用情況和故障情況提出一個方案，可以實現(xiàn)精準(zhǔn)的提效，增加風(fēng)機的發(fā)電量。

剛才講了很多措施，做完以后怎么辦，要進行效果驗證，效果驗證同樣基于能量可利用的方法，對效果進行全方位的驗證，第一個就是功率曲線進行評估，改造前后的發(fā)電量進行對比，然后對故障率、可利用率進行分析，我們會聯(lián)合第三方認(rèn)證機構(gòu)對這個效果進行一個綜合評估。

總結(jié)一下，我們現(xiàn)在兩種提升模塊，第一種就是功率曲線提升模塊5種方法，我們通過這5種方法的改造，成本不同，但是回收時間我們控制在4年之內(nèi)，第二種穩(wěn)定性提升模塊，通過對機組的穩(wěn)定性進行改造，然后增加了技術(shù)的有效運行時間。

下面講一下實例，第一個我們派人到現(xiàn)場對風(fēng)場進行實地考察，首先要收集數(shù)據(jù)，比如說測風(fēng)塔的數(shù)據(jù)，地形的數(shù)據(jù)，機位的錯標(biāo)，然后檢查一下可研報告里的風(fēng)速，同時呢采集（英文）的數(shù)據(jù)，目的是對機組出力性能進行評估，根據(jù)性能評估我們制訂了一個功率曲線提升方案和穩(wěn)定性提升方案，具體方案是如下的，第一個就是我們是把77的機組葉片換成82的葉片，為什么呢，因為我們在評估報告發(fā)現(xiàn)，可行性報告發(fā)現(xiàn)，原來的設(shè)計風(fēng)速是7.5米，但是實際測下來的風(fēng)速只有6米，這樣的話對風(fēng)機的發(fā)電量的提升和葉片的效率比較明顯，所以一條線7臺風(fēng)機，把77葉片換成了82葉片，第二利用激光雷達(dá)對偏向進行了校政，第二種高峰功率提升策略。

我們對故障情況進行了分析，進行了如下改造，第一個就是發(fā)電機軸承冗余保護，第二對測風(fēng)系統(tǒng)抗冰凍進行了改造，我們對發(fā)電量進行了提升，實現(xiàn)了12%的提升，下面提升了4%，總體而言七臺風(fēng)機提升達(dá)到了16%。這個案例雖然只是一個風(fēng)場一條線路的改造情況，但是我們認(rèn)為它具有推廣和借鑒了價值，我們東方風(fēng)電將秉承“深挖機組潛能合作共贏創(chuàng)效”的理念，不斷開發(fā)提升機組發(fā)電量的服務(wù)產(chǎn)品。我們的目標(biāo)是提升發(fā)電量10%及以上，謝謝大家。

（發(fā)言為現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)本人審核）

責(zé)任編輯：lixin

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