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解密低风速风电开发

2017-03-22 来源:《风能》 浏览数:1946

以“火车头精神”为城市灵魂的湖南株洲,拥有全球领先的中国中车轨道交通产业集群,在国内外享有盛誉。近几年绿色能源的兴起,风力发电也开始为株洲地区的经济发展注入新的活力。

  以“火车头精神”为城市灵魂的湖南株洲,拥有全球领先的中国中车轨道交通产业集群,在国内外享有盛誉。近几年绿色能源的兴起,风力发电也开始为株洲地区的经济发展注入新的活力。中国中车旗下株洲电力机车研究所有限公司(简称“中车株洲所”)就已在风电整机装备领域深耕了十年的时光。随着产业发展重心向中东部和南方转移,越来越多的风电开发商也开始入驻株洲这个典型的低风速地区,与装备制造企业在一片片山头间擦出了“爱情的火花”。
  
  凤凰山风电场就是中车株洲所与中国水电建设集团新能源开发有限责任公司(简称“新能源公司”)强强联手诞生的“结晶”。这座位于株洲市株洲县与衡阳市衡东县交界处的风电场,是长株潭地区首个风电项目。2016年,面对年平均风速仅5.18米/秒,冰冻、雷电等灾害多发的不利条件,依然实现累计上网电量17161万千瓦时,利用小时数为2080小时,远远超出了设计的年等效满负荷小时数1880小时。
  
  为了破译其成功运营的“密码”,日前,本刊组织的“最美风电场”活动采访组走访了这个风电场。
  
  秘诀一:精细化选址
  
  从株洲市区出发,经过一个多小时的颠簸车程,终于抵达海拔在440米—700米之间的凤凰山风电场。下车后,记者旋即被入口处的一张机位点图吸引,只见几十台风电机组呈“人”字形分布在山脊上。场长王稳指着地图告诉记者,这种布机方式是充分考虑了当地的自然条件特点以及测风结果。
  
  众所周知,测风和微观选址工作细致与否,是决定风电项目能否获得好收益的关键因素之一。王稳对此深有体会,“尤其是像凤凰山风电场这样的山地风电项目,地形多样,植被茂密,风资源分布更加复杂,项目收益与前期工作质量的关联性要远高于平原风电场,这也是我们十分注重该环节的原因所在。”
  
  据悉,凤凰山风电场的测风工作持续一年多时间,共立了3座测风塔,期间还进行过多次实地考察和反复核算,详实、准确的风资源数据为微观选址的精细化奠定了良好基础。
  
  “为确保机位点选择的合理性,在微观选址时,我们联合设计院和整机厂家,除了在图纸上论证和分析,通过建模测算理论发电量外,还逐个对机位点进行了细致的实地查勘。”新能源公司相关负责人说道。
  
  该负责人透露,项目一期所在的山脉是东西走向,而当地的风向主要为南北方向,所以机组基本是沿山脉一字排开,这样既可以充分利用风资源,也能够将尾流效应降到最低,对保障机组的可靠性有一定帮助。
  
  即使拥有这样的“天然优势”,也并不意味着在施工建设环节就可以“大手大脚”。对于山地风电项目而言,成本控制上稍有不慎,就可能无法达到预期的收益,甚至是亏损。
  
  王稳向本刊记者介绍,凤凰山风电场的建设主要由中国电力建设集团下属单位负责,“因为我们集团内部有风电规划、勘测、设计、施工、运营等相应的业务板块,不仅施工质量更好管控,成本也相对低一些。”
  
  为了严控成本,新能源公司与施工单位紧密配合,各个环节都精打细算。比如,在道路建设上,结合风电场的地形、运输和安装等条件,通过不断优化,力求使道路长度较短。仅此一项,就节省了1000多万元的开支。
  
  秘诀二:专业化合作
  
  公开资料显示,凤凰山风电场总装机88兆瓦,分两期建设,所用机型全部为中车株洲所生产的WT2000D110。其中,一期25台机组于2015年6月7日并网发电;二期19台机组于2016年2月1日并网发电。质保期均为5年。
  
  上述新能源公司负责人坦诚,当时选择WT2000D110机组确实经过了非常慎重的考虑。“我们这个项目属于典型的低风速风电场,要有好的产出,就必须选择发电效率高、可靠性好的大叶轮机组。”
  
  记者了解到,WT2000D110机组机型的叶轮直径为110米,较为适合山地风电场,这也是当时中车株洲所针对低风速风电市场推出的主力机型之一。
  
  “该机型投运后,各项关键性能的实际表现都好过预期,目前还没有对机组进行过大的技改升级。”王稳表示。
  
  除了机组外,另一个促使新能源公司决定“牵手”中车株洲所的因素则是后者的服务能力。央企背景的中车株洲所有成熟的运维体系,其售后能力在中电建系统内一直有良好的口碑。同时,选择中车株洲所这个本地供应商,毫无疑问还能够将“快速响应”的效果实现最大化。
  
  中车株洲所售后服务中心主任刘辉向记者透露,为了进一步提高服务质量,优化客户体验效果,该公司从技术中心调配了部分研发人员到售后服务中心以增强技术支持能力,对售后业务水平的提高起到了很好的支撑作用。
  
  在刘辉看来,“机组销售虽然是一次性的,但我们的后期服务则是长期的,无论是针对凤凰山风电场,还是针对其他客户,竭诚为业主提供高水平的服务都不是一句空话,而是要落到每个细节,这也是我们整体实力和责任心的体现。”
  
  一个细节很好地佐证了这一点。当时中车方委派了“中国中车劳动模范”荣誉在身的青年标兵易大富担任凤凰山风电场项目经理,并安排优秀的技术支持工程师进行轮岗值守。“‘中车劳模’的技术和服务水平都是杠杠的,也说明中车株洲所对我们风电场的重视。”王稳诚恳地表达了赞许。
  
  在这种友好的氛围下,双方展开了密切合作。
  
  例如,受地理条件的影响,凤凰山风电场冬季冰冻灾害严重。2016年1月—3月以及11月后均出现了连续冰冻天气,造成机组因叶片覆冰停运,累计损失电量586万千瓦时。针对这一情况,新能源公司与中车株洲所的技术人员围绕优化机组运行方式、增加机组运行时间等方面展开了深入的分析与研究。易大富说,“中车株洲所制定了《风电机组叶片覆冰应急预案》,指导运行人员通过人为监控,加强运行监盘,科学有序地应对叶片覆冰运行的情况,避免在运行中因覆冰加重直至机组不堪重负而停运导致的机组疲劳损伤,提高机组使用寿命”。另外,中车株洲所还采取了气动加热或者电加热等方式,基本消除了覆冰带来的影响。
  
  南方山区另一个多发的自然灾害则是雷雨天气。凤凰山风电场地处高山,正是雷雨多发地带,给设备的稳定运行带来了严重的安全隐患。为了应对雷击危害,业主与整机商以及零部件厂家进行过多次沟通交流,对设备防雷性能进行了优化。中车株洲所在完成对风轮防雷接地整改、变桨系统及变流系统通信系统防雷屏蔽整改后,一期的箱变厂家也完成了对箱变低压侧浪涌回路整改。整改后设备运行良好,防雷成效非常显着。
  
  秘诀三:智能化运维
  
  行业专家指出,随着大数据、云计算等信息技术广泛渗透于风电产业,运维环节的智能化程度正在不断提高,远程运维系统建设已经成为整机商、第三方运维公司等风电后市场参与者角逐的焦点。
  
  中车株洲所也在进行着相应的业务布局。据了解,该公司除了在风电场部署完全自主开发的监控系统外,还建设了风电大数据中心,对风电场实施集中管理,打造“集中监控、智能诊断、区域检修”的风电场运维体系,持续为客户提供优质服务。
  
  “风电场监控系统主要满足各个风电场日常管理的需要,这些系统监测的数据都会上传至大数据中心。”一名系统开发负责人介绍,“再基于大数据技术,对机组数据进行挖掘和分析,在确保与风电场连接网络安全的前提下,提高机组故障诊断预警以及运行参数的智能优化能力,为风电场提供远程智能诊断服务,逐步实现机组的全生命周期智能维护。”
  
  记者从现场的系统演示了解到,风电场检修人员可以通过Web网页和智能终端两种途径实时查看机组以及核心部件的运行状态;系统中的专家知识库则可以自动完成从故障特征到故障原因的识别,向维护人员提出相应处理建议。
  
  此外,为了变被动停机为有计划停机检修,减少发电量损失,大数据中心还通过对大部件性能劣化预警诊断的研究和试验,借助系统帮助风电场建立基于设备健康度管理的状态维护机制。
  
  “这个系统十分人性化,会实时接收大数据中心对机组故障处理、备件更换、定期检修的工作提醒,让现场人员开启了‘懒人’工作模式。”易大富笑着说。
  
  按照规划,该大数据中心计划将接入2000台风电机组,为分布于全国各地的近4吉瓦风电资产提供全生命周期的高效管理。
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