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四川梓潼马鸣风电场:
低风速区域何以创出高效益
2016-12-05 07:23  · 来源:中国能源报  · 作者:张子瑞  · 责编:新能源

编者按

  四川梓潼以“东依梓林,西枕潼水”而得名,是中国建制最早的古县之一。由东方电气风电有限公司(以下简称东方风电)提供风机设备和运维服务的中广核马鸣风电场就坐落于这里。这是中国广核集团和中国东方电气集团两大央企在四川合作的第一个风电项目,也是我国中南部地区典型的山地低风速风场,备受业内关注。日前,记者随寻找“最美风电场”采访组来到马鸣风电场,探寻两大央企是如何在四川风速最低的风电场创造出可观的经济效益和社会效益。

央企强强联合开启风电合作

  “地崩山摧壮士死,然后天梯石栈相钩连”,在梓潼七曲山,上百年来流传着“五丁开山”的悲壮传说。如今,在这片古老的土地上,中广核和东方电气通力合作,通过创新科技,实现了“善用自然的能量”,把从前不具备开发价值的风能变为源源不断的绿色能源。

  中国广核新能源控股有限公司四川分公司总经理助理陈云明告诉记者,马鸣风场是东方电气和中广核两家央企在四川合作的第一个风电项目,也是中广核在四川的第一个风电项目,其在工程管理和运维服务等方面的经验,将为后续的项目提供有益借鉴。

  “马鸣风电场属于典型的西南地区山地弱风型风场,一是风速低,通过测风显示年平均风速才5.27米,二是空气密度相对较大,三是风能比较稳定。目前安装了18台东方风电2MW风机,总装机3.6万千瓦,总投资约2.7亿元,设计利用小时数1750小时,预计年上网电量6300万千瓦时。”中广核四川马鸣风电场副场长缑新华介绍说。

  要想实现对风能的充分利用,显然需要更了解风的“脾性”以及更高超的“驭风”技术。该风电场9月、10月平均无故障运行小时数分别为993.32小时和1110.5小时,在非大风期的6月份发电量达到631万千瓦时,远超预期,在这样一个低风速区域,优势十分明显。据此可以推测,在实际年平均风速与可研年平均风速吻合的情况下,机组平均利用小时数将远超预研阶段的1750小时。

  东方风电党群工作部部长郑伟国表示,马鸣风场采用的东方风电FD2.0MW—116机型是针对弱风型山地风场所专门设计的。据透露,东方风电目前正在研制预计明年推出FD2.0MW-127双馈机型,可以满足超低风速风况,更加适合四川等山地超低风速风区。他告诉记者:“东方风电作为东方电气集团有限公司所属的唯一一个专业化公司,整合了东方电气十几年来发展风电产业的经验和资源,产品布局上既有双馈机型,又有直驱机型,是国内技术流派最全的整机制造商。截至目前,东方风电交付客户的风机累计达8000多台,装机容量突破了1000万千瓦。”

  “中广核从2006年开始进军新能源领域,新能源的装机容量迅速扩大,在风电方面,投运的项目装机容量已经超过900万千瓦。”陈云明说,“中广核和东方电气在核电领域的合作关系由来已久。如今,在风电领域,双方也在形成更密切的合作。”

自主研发系统助业主降低成本

  在梓潼县马鸣乡这样一个风资源相对来说不占优势的区域进行风电开发,更需要在保证质量和安全的前提下,对投入产出进行精打细算。

  据介绍,一方面要在前期建设阶段,尽可能利用现有条件,减少基建投入;另一方面,要通过科学的设备选型,先进的运维管理实现发电量的最大化。

  缑新华告诉记者,根据实际条件,他们尽量地利用现有的基础道路,减少自建的道路长度。利用电网现有的电压设备,不新建升压站。在设计过程上,不盲目地套用规范,而是根据现场的状态选择设备,比如集电线路,通常采用的铁塔式,但是通过现场查看,对比当地的自然条件,包括线路的承重、拉力构成的一些技术数据,最终确定的方案是铁塔和水泥杆混合组建。

  “东方风电FD2.0MW—116机型扫风面积大,包括叶片也是按照山地低风速机型的要求专门设计的一种动力叶片,正是机组整体设计方案的优化,确保了最大程度的利用风能。”缑新华说。

  安全是中广核企业文化的核心之一,东方电气同样把安全看得至关重要。双方在这一点上甚是默契。

  东方风电四川片区负责人告诉记者,加长叶片,扫风面积增大的同时也面临风机失速风险增大的问题,为此,东方风电进行了双安全链的设计,在实现扩大扫风面积的同时保障了机组的安全性。

  据这名片区负责人介绍,马鸣风电场采用的机型,其主控系统、变桨系统和SCADA 监控系统都是东方风电自主研发的。“研发主控系统和变桨系统的关键是逻辑和算法的问题。风能瞬息万变,需要通过控制算法,让变桨系统、变流器和发电机及时地获得并响应最佳力矩和桨角,跟踪最佳Cp,最大限度的捕获风能,从而提高瞬时的发电量。核心算法可以说是整个风机的控制核心,后续会通过对每一台风机的后评估和后优化,保证让风机持续产生更大的效益。”

  在陈云明看来,虽然在风资源方面不突出,但马鸣风电场也有自己的优势。不仅靠近负荷中心,而且按照规划,到2020年,梓潼县除了马鸣风电场外,基本没有其他的电源建设项目。马鸣风电场所发出的清洁电力在梓潼县或是绵阳市的范围内就能进行消纳。

智能运维打造样板风场

  “东方风电对我们现场工作很支持,虽然马鸣风场只有18台风机,但是为了尽快完成现场的调试工作,东方风电现场配了3组工作人员,同时开展现场的调试工作,保证了风机尽快投运。”缑新华说,“除了前期建设阶段的通力配合外,双方也在投运后的运维方面密切合作,减少了故障停机时间,大大提升了机组可利用率,从而保证了发电量。”

  郑伟国透露,智能风场是东方风电践行“互联网+”的一大举措。目前,东方风电建立的运维远程监控平台,已经陆续接入了包括马鸣风电场18台风机在内的2000多台风机。通过这一平台,为业主减少了运维成本,而且可以更全方位地、实时地监控机组运行的状态,保证其可靠性。此外,通过APP平台,也可利用手机实时监测每一台风机的运行状态,提升了运维效率。

  四川片区负责人介绍说,借助智能运维和大数据,东方风电正在将以前被动的风机故障检修方式逐渐转变为预防式检修方式,让业主的风机在大风季的时候产生出最大的效益。东方风电也在搭建风电故障树平台,以形成完整的故障数据库,今后可以为业主的风场运维提供更及时更优化的解决方案。

  郑伟国表示,在风电后服务市场,东方风电将着重做好增值服务,比如通过对硬件软件的改造和优化,不断提升机组运行的可靠性和经济性。

  显然,对于强强联手的两大央企来说,他们看重的不仅仅是风电场的经济效益。双方正合力把马鸣风电场打造成山地低风速区域的一个样板风场。

  据介绍,早在项目建设之初,他们就形成了周密的生态水土保持、林业修复等方案。目前风电场的建设工作已接近尾声,生态植被恢复等绿化工作将陆续展开。除了对风电场绿化做系统化的升级外,他们还在与当地旅游部门积极接洽,以打造工业旅游景观。

  不远的将来,马鸣风电场或许将与七曲山大庙文昌星一样,成为共同闪耀古老梓潼的另一颗新星。

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