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探秘“無風”貴州是如何發展高原風電的?

2016-09-14 來源:《中國能源報》 瀏覽數:513

貴州歷來以惡劣的氣候條件和崎嶇的地形著稱,一度被認為是一個無“風”的省份。然而,正是這個無“風”省份,僅用6年時間,就創造了中國高原風電的“貴州速度”。

  貴州歷來以惡劣的氣候條件和崎嶇的地形著稱,一度被認為是一個無“風”的省份。然而,正是這個無“風”省份,僅用6年時間,就創造了中國高原風電的“貴州速度”。截至今年5月,該省已建成風電場66個,裝機327.8萬千瓦。而根據當地規劃,貴州省力爭到2020年實現風電裝機600萬千瓦。“貴州速度”無疑為“十三五”時期日漸成為開發重心的中東部和南部地區提供了一個參照、一種范本。日前,記者隨《風能》雜志尋找“最美風電場”采訪組走進中國電建貴陽院織金三塘風電場,探尋貴州高原風電成長的秘密。
  
  位于2000多米高山之上的中國電建貴陽院織金三塘風電場。
  
  利用小時數緣何全省第一
  
  “地無三尺平,天無三日晴”是對貴州地形和天氣的最生動概括。這次“尋美”之旅,我們親身體驗了這句俗語的含義。
  
  從貴州省織金縣縣城出發,歷時近兩個小時顛簸起伏的車程,終于來到位于三塘鎮的中國電建貴陽院織金三塘風電場。已接近上午十時,近在眼前的風機仍在高山的云霧中若隱若現。
  
  “三塘風電場采用24臺明陽2兆瓦機組,設計年發電量9895萬千瓦時,去年實際發電量是1.1539億千瓦時,等效利用小時數2404小時,居貴州省第一。”中國電建貴陽院織金三塘風電場場長劉艷恒熱情接待了我們的來訪,并向我們介紹風場的基本情況。
  
  劉艷恒表示,除了客觀的風資源條件外,業主和整機商通力合作,針對風場運行狀況不斷進行優化,是保證其高利用率和高發電量的重要原因。
  
  三塘風電場廠址區高程在2000米-2250米之間,從風場設計之初,就需要應對高海拔、凍雨、雷電、日照強等難題。相對于北方風電場來說,南方風電場多處于山區、丘陵或高原地帶,建設條件差,投資成本高,并且風速普遍偏低,但也有其獨特優勢:基本不存在限電,且電價較高。
  
  據統計,三塘風電場去年標空下年平均風速為5.97米/秒,今年前七個月標空下平均風速為6.43米/秒。“在低風速情況下,出現滿發的時間非常少,一年甚至連10%的時間都不到。”劉艷恒說。
  
  在這樣的條件下,機組的利用小時數和實際發電量遠超預期實屬不易。在劉艷恒看來,這得益于機組運行穩定、故障率低、并且運維給力。
  
  “針對當地的地形和氣候特點,我們進行了一些專門的設計。首先,高海拔地區空氣比較稀薄,空氣密度小,空氣密度會影響電氣的絕緣性,我們設計的冗余,特別是電氣冗余會大一些。其次,空氣密度小會影響機組的散熱性能,為此加強了散熱的設計。再次,針對貴州的潮濕天氣,在冬季會有凍雨的風險,特別對機組進行了防凝凍的設計,同時在電器柜里裝一些工業空調,使得電氣系統在運行過程中不會形成凝露。此外,高海拔地區對防雷等級也有更高的要求。”整機提供商、明陽風電相關技術負責人告訴記者,“為了更好的捕捉8米風速以下的風能,明陽在控制策略和可靠性上進行了深入的研究,提升整個風電場的可利用率和發電量,保證投資回報率。作為整機商,不僅僅是賣設備,更要針對特定環境條件,提供整體的有競爭力解決方案。
  
  基于運行狀態的預防運維備件共享
  
  目前,三塘風電場共有中國電建貴陽院運維人員13人,此外,還有整機商明陽方面的4位駐場運維服務人員。
  
  劉艷恒介紹說,不論是作為業主,還是作為設備提供商,大家的目標是一致的,就是讓風機健康穩定的運轉。通過與風機廠家密切配合,共同協作,及時發現機組存在的問題,并找到解決辦法,使得三塘風電場機組可利用率遠遠高于年平均可利用率的考核指標。
  
  30多歲的劉艷恒當過變電站站長,也涉足過絕大多數的電力工程,已是一名運維經驗豐富的“老司機”。在他看來,通過關鍵運行數據分析挖掘,進行基于狀態預防性運維,日常維護就輕松很多,機組的可利用率就有保證。
  
  “我們努力完全實現預防性運維,同時結合平時的巡檢,會發現一些尚未發展成事故的苗頭,把問題消滅在萌芽狀態。”劉艷恒說。
  
  劉艷恒告訴記者,就三塘風電場機組的功率曲線表現而言,其優勢體現在高風速時段,10米風速以上的效率比較高。
  
  整機商駐場運維負責人、云南明陽風電技術有限公司項目經理冉希勇表示,針對6-8米低風速效率的問題,控制策略也在進行優化調整。據介紹,明陽已經研發第四代控制策略MBC,也就是基于模型的控制。從而實現每臺風機都會根據它周邊的位置感知風速、風向、湍流,然后根據風的情況來調整其控制策略,從而提升低風速時段的風能利用效率。
  
  “我們實際運維過程中,遇到的最突出問題是結冰。一般從12月要持續到次年的3月。希望聯合整機商,在這方面進行進一步優化。”劉艷恒表示。
  
  “針對結冰問題,我們研發了葉片防凍除冰技術,首先通過定制化的傳感系統進行初步判斷,同時結合機組的運行狀態判斷葉片是否有因凍雨結冰或有積雪,一旦確認,立即通過物理方法加熱葉片,能在短時間內將積雪或覆冰融化掉。運行過程中確保葉片始終保持一個合適的溫度,即使有凍雨或雪,也沒有結冰的環境,此項技術已經研發完成,目前正在貴州另外一個風場試運行。”明陽相關技術人員告訴記者。
  
  劉艷恒表示,日常運維支出主要是購買備品備件。隨著貴陽院所屬風電場越來越多,準備建一個區域性統一的備品備件庫,哪個風電場需要,就可以到備件庫里去取。今后,還打算與大唐、華能、中廣核等主流風電開發商共享備件庫,且備件的數量和種類充分利用機組的運行狀態數據提前準備,有效降低備品備件的資金占有量,從而提高資金利用率。
  
  據介紹,三塘風電場機組質保期是四年。按照中國電建貴陽院的整體部署,今后貴陽院所屬的風電場都將實現自主運維。“貴陽院計劃在‘十三五’末實現風電裝機100萬千瓦。現階段,正投入大量的的資金進行培訓學習,為今后的自主運維做準備。”劉艷恒說。
  
  大數據或顛覆現有運維模式
  
  對于風電場而言,提升發電量已經進入到精細化階段,必須去摳每一個細節。業內認為,通過精細化的提升,大多數風電場約有10%的發電量提升空間。而技術手段則包括優化功率曲線、智能解纜等多個方面。
  
  隨著大數據、云計算的應用和能源互聯網的普及,未來風機會越來越智能化,風機維護會越來越簡單。“可能只需要換換油,換換濾芯,不需要去做很專業的工作。就像不會照相的人也能自如操作傻瓜相機一樣簡單。”冉希勇認為。
  
  劉艷恒說,順應行業發展的趨勢,貴陽院還將籌備成立集控中心和檢修中心,通過這種方式,現場的運維人員可以減少一半。以后,一個風場最多只需要三四個運維人員。
  
  “明陽在中山建設大數據中心,目前已經接進來大約60個風電場,這有助于實現真正基于狀態的維護。建立每臺機組的健康檔案,通過對每臺風機、每個關鍵零部件的關鍵數據,比如溫度、振動、油壓、電氣參數等信息的實時監控,可以得到每臺機組的詳細運行信息,專業技術團隊通過對運行信息的深入分析和數據挖掘,對機組進行運行異常預警,能預判未來一段時間內可能會出現何種問題,從而實現基于運行狀態的預防性的維護,把風機可利用率和發電量提升上來。”明陽相關技術負責人告訴記者。
  
閱讀上文 >> 未來中東部低風速地區是我國風電開發的重點
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