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探秘贵州高原风电
——走进中国电建贵阳院织金三塘风电场
2016-09-13 15:38  · 来源:中国能源报  · 作者:张子瑞  · 责编:王长尧

  编者按

  贵州历来以恶劣的气候条件和崎岖的地形著称,一度被认为是一个无“风”的省份。然而,正是这个无“风”省份,仅用6年时间,就创造了中国高原风电的“贵州速度”。截至今年5月,该省已建成风电场66个,装机327.8万千瓦。而根据当地规划,贵州省力争到2020年实现风电装机600万千瓦。“贵州速度”无疑为“十三五”时期日渐成为开发重心的中东部和南部地区提供了一个参照、一种范本。日前,记者随《风能》杂志寻找“最美风电场”采访组走进中国电建贵阳院织金三塘风电场,探寻贵州高原风电成长的秘密。

  利用小时数缘何全省第一

  “地无三尺平,天无三日晴”是对贵州地形和天气的最生动概括。这次“寻美”之旅,我们亲身体验了这句俗语的含义。

  从贵州省织金县县城出发,历时近两个小时颠簸起伏的车程,终于来到位于三塘镇的中国电建贵阳院织金三塘风电场。已接近上午十时,近在眼前的风机仍在高山的云雾中若隐若现。

  “三塘风电场采用24台明阳2兆瓦机组,设计年发电量9895万千瓦时,去年实际发电量是1.1539亿千瓦时,等效利用小时数2404小时,居贵州省第一。”中国电建贵阳院织金三塘风电场场长刘艳恒热情接待了我们的来访,并向我们介绍风场的基本情况。

  刘艳恒表示,除了客观的风资源条件外,业主和整机商通力合作,针对风场运行状况不断进行优化,是保证其高利用率和高发电量的重要原因。

  三塘风电场厂址区高程在2000米-2250米之间,从风场设计之初,就需要应对高海拔、冻雨、雷电、日照强等难题。相对于北方风电场来说,南方风电场多处于山区、丘陵或高原地带,建设条件差,投资成本高,并且风速普遍偏低,但也有其独特优势:基本不存在限电,且电价较高。

  据统计,三塘风电场去年标空下年平均风速为5.97米/秒,今年前七个月标空下平均风速为6.43米/秒。“在低风速情况下,出现满发的时间非常少,一年甚至连10%的时间都不到。”刘艳恒说。

  在这样的条件下,机组的利用小时数和实际发电量远超预期实属不易。在刘艳恒看来,这得益于机组运行稳定、故障率低、并且运维给力。

  “针对当地的地形和气候特点,我们进行了一些专门的设计。首先,高海拔地区空气比较稀薄,空气密度小,空气密度会影响电气的绝缘性,我们设计的冗余,特别是电气冗余会大一些。其次,空气密度小会影响机组的散热性能,为此加强了散热的设计。再次,针对贵州的潮湿天气,在冬季会有冻雨的风险,特别对机组进行了防凝冻的设计,同时在电器柜里装一些工业空调,使得电气系统在运行过程中不会形成凝露。此外,高海拔地区对防雷等级也有更高的要求。”整机提供商、明阳风电相关技术负责人告诉记者,“为了更好的捕捉8米风速以下的风能,明阳在控制策略和可靠性上进行了深入的研究,提升整个风电场的可利用率和发电量,保证投资回报率。作为整机商,不仅仅是卖设备,更要针对特定环境条件,提供整体的有竞争力解决方案。

  基于运行状态的预防运维备件共享

  目前,三塘风电场共有中国电建贵阳院运维人员13人,此外,还有整机商明阳方面的4位驻场运维服务人员。

  刘艳恒介绍说,不论是作为业主,还是作为设备提供商,大家的目标是一致的,就是让风机健康稳定的运转。通过与风机厂家密切配合,共同协作,及时发现机组存在的问题,并找到解决办法,使得三塘风电场机组可利用率远远高于年平均可利用率的考核指标。

  30多岁的刘艳恒当过变电站站长,也涉足过绝大多数的电力工程,已是一名运维经验丰富的“老司机”。在他看来,通过关键运行数据分析挖掘,进行基于状态预防性运维,日常维护就轻松很多,机组的可利用率就有保证。

  “我们努力完全实现预防性运维,同时结合平时的巡检,会发现一些尚未发展成事故的苗头,把问题消灭在萌芽状态。”刘艳恒说。

  刘艳恒告诉记者,就三塘风电场机组的功率曲线表现而言,其优势体现在高风速时段,10米风速以上的效率比较高。

  整机商驻场运维负责人、云南明阳风电技术有限公司项目经理冉希勇表示,针对6-8米低风速效率的问题,控制策略也在进行优化调整。据介绍,明阳已经研发第四代控制策略MBC,也就是基于模型的控制。从而实现每台风机都会根据它周边的位置感知风速、风向、湍流,然后根据风的情况来调整其控制策略,从而提升低风速时段的风能利用效率。

  “我们实际运维过程中,遇到的最突出问题是结冰。一般从12月要持续到次年的3月。希望联合整机商,在这方面进行进一步优化。”刘艳恒表示。

  “针对结冰问题,我们研发了叶片防冻除冰技术,首先通过定制化的传感系统进行初步判断,同时结合机组的运行状态判断叶片是否有因冻雨结冰或有积雪,一旦确认,立即通过物理方法加热叶片,能在短时间内将积雪或覆冰融化掉。运行过程中确保叶片始终保持一个合适的温度,即使有冻雨或雪,也没有结冰的环境,此项技术已经研发完成,目前正在贵州另外一个风场试运行。”明阳相关技术人员告诉记者。

  刘艳恒表示,日常运维支出主要是购买备品备件。随着贵阳院所属风电场越来越多,准备建一个区域性统一的备品备件库,哪个风电场需要,就可以到备件库里去取。今后,还打算与大唐、华能、中广核等主流风电开发商共享备件库,且备件的数量和种类充分利用机组的运行状态数据提前准备,有效降低备品备件的资金占有量,从而提高资金利用率。

  据介绍,三塘风电场机组质保期是四年。按照中国电建贵阳院的整体部署,今后贵阳院所属的风电场都将实现自主运维。“贵阳院计划在‘十三五’末实现风电装机100万千瓦。现阶段,正投入大量的的资金进行培训学习,为今后的自主运维做准备。”刘艳恒说。

  大数据或颠覆现有运维模式

  对于风电场而言,提升发电量已经进入到精细化阶段,必须去抠每一个细节。业内认为,通过精细化的提升,大多数风电场约有10%的发电量提升空间。而技术手段则包括优化功率曲线、智能解缆等多个方面。

  随着大数据、云计算的应用和能源互联网的普及,未来风机会越来越智能化,风机维护会越来越简单。“可能只需要换换油,换换滤芯,不需要去做很专业的工作。就像不会照相的人也能自如操作傻瓜相机一样简单。”冉希勇认为。

  刘艳恒说,顺应行业发展的趋势,贵阳院还将筹备成立集控中心和检修中心,通过这种方式,现场的运维人员可以减少一半。以后,一个风场最多只需要三四个运维人员。

  “明阳在中山建设大数据中心,目前已经接进来大约60个风电场,这有助于实现真正基于状态的维护。建立每台机组的健康档案,通过对每台风机、每个关键零部件的关键数据,比如温度、振动、油压、电气参数等信息的实时监控,可以得到每台机组的详细运行信息,专业技术团队通过对运行信息的深入分析和数据挖掘,对机组进行运行异常预警,能预判未来一段时间内可能会出现何种问题,从而实现基于运行状态的预防性的维护,把风机可利用率和发电量提升上来。”明阳相关技术负责人告诉记者。

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