河北省圍場(chǎng)縣某750kW機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)，自樣機(jī)技改完成一年后，技改機(jī)組的年等效利用小時(shí)數(shù)較歷史同期提升95%，每年可為風(fēng)電場(chǎng)增加70萬元的凈利潤(rùn)。
該項(xiàng)目中應(yīng)用的750T深度技改解決方案，為750kW 機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)的存量資產(chǎn)增值提供了最佳實(shí)施路徑。
位于河北省承德市最北端的圍場(chǎng)縣，是我國(guó)風(fēng)能資源最為豐富的地區(qū)之一，某清潔能源領(lǐng)軍企業(yè)投資建設(shè)的750kW機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)（下稱“該風(fēng)電場(chǎng)”）即坐落于此。
2008年，該風(fēng)電場(chǎng)一期項(xiàng)目裝備的數(shù)臺(tái)金風(fēng)GW750機(jī)組全容量并網(wǎng)，至今已平穩(wěn)運(yùn)行近13年，持續(xù)向華北電網(wǎng)輸送著清潔高效的綠色能源。
該風(fēng)電場(chǎng)負(fù)責(zé)人表示：“和國(guó)內(nèi)大多數(shù)在2010年之前投運(yùn)的風(fēng)電場(chǎng)類似，這里的風(fēng)資源優(yōu)勢(shì)得天獨(dú)厚，上網(wǎng)電價(jià)是0.54元/kWh，可以說是享有著‘政策紅利’。”
然而，隨著風(fēng)機(jī)技術(shù)進(jìn)步以及產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，新機(jī)型的風(fēng)能利用效率穩(wěn)步提升。相比之下，投運(yùn)13年的老舊風(fēng)場(chǎng)就顯得相對(duì)“落伍”，以當(dāng)前主流技術(shù)對(duì)存量機(jī)組進(jìn)行系統(tǒng)性改造，挖潛技術(shù)進(jìn)步紅利，助力存量資產(chǎn)提質(zhì)增效，大有可為。
改與不改，進(jìn)退兩難
據(jù)了解，目前老舊風(fēng)場(chǎng)的置換升級(jí)，“以大代小”是業(yè)主普遍選擇的解決方案之一。但有業(yè)內(nèi)專家指出，老舊風(fēng)場(chǎng)在置換機(jī)組上需直面“政策”和“財(cái)務(wù)”兩方面的風(fēng)險(xiǎn)。老舊機(jī)組技改需從地方電網(wǎng)消納能力、電力市場(chǎng)化程度、地方環(huán)評(píng)水保政策、土地的綜合利用、拆除設(shè)備的循環(huán)利用、碳排放和交易等多維度評(píng)估經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益，繼而定制解決方案。
風(fēng)電場(chǎng)面臨著兩難的選擇：如果不做機(jī)組置換，隨著服役時(shí)間的增長(zhǎng)，設(shè)備老化、零部件故障等一系列影響機(jī)組可利用率和運(yùn)營(yíng)效益的問題會(huì)日益突出；如果實(shí)施增容更新，首先要參照新建風(fēng)電項(xiàng)目實(shí)施核準(zhǔn)管理，其次，在增容的實(shí)施中，征地、環(huán)評(píng)等審批流程復(fù)雜、漫長(zhǎng)。而舊機(jī)組剩余價(jià)值未有效發(fā)揮和新機(jī)組制造帶來的增量碳排放，也是資源浪費(fèi)，這也是有擔(dān)當(dāng)?shù)那鍧嵞茉窗l(fā)電企業(yè)在業(yè)務(wù)決策時(shí)需要重點(diǎn)考量的問題。
換型改造，提檔升級(jí)
平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代，如何以最少的投入成本，借助現(xiàn)有的優(yōu)質(zhì)風(fēng)資源和電價(jià)優(yōu)勢(shì)獲取更高收益，是早期投運(yùn)的兆瓦級(jí)以下機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)業(yè)主的核心訴求。
對(duì)此，北京金風(fēng)慧能技術(shù)有限公司（下稱“金風(fēng)慧能”）早在2018年就組織了20余人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，對(duì)750kW老舊機(jī)組進(jìn)行提質(zhì)增效攻關(guān)。依托金風(fēng)科技1.5MW直驅(qū)機(jī)組產(chǎn)品平臺(tái)，開發(fā)出“750T深度技改解決方案”（下稱“750T方案”）。
750T方案的核心是利用原機(jī)位點(diǎn)，將定槳失速型風(fēng)機(jī)升級(jí)為變槳變速型風(fēng)機(jī)，更換葉輪，使葉片直徑增至77米，掃風(fēng)面積增大137%，從而大幅度提升低風(fēng)速段的發(fā)電功率和風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。
金風(fēng)慧能風(fēng)機(jī)優(yōu)化產(chǎn)品線總監(jiān)岳健表示：“750T方案可在不改變單機(jī)容量的前提下，保留原基礎(chǔ)、大部分塔筒和機(jī)艙，有效提升發(fā)電量和機(jī)組安全性，實(shí)現(xiàn)友好并網(wǎng)，是適合該風(fēng)電場(chǎng)的最佳解決方案。”
他進(jìn)一步表示：“事實(shí)上，750T方案還可以幫助提高老舊風(fēng)場(chǎng)全面梯次技改的經(jīng)濟(jì)性。該方案更換的直徑77米葉片可以采用臨近風(fēng)電場(chǎng)GW77-1.5MW機(jī)組的葉片，而GW77-1.5MW機(jī)組葉片可替換為直徑87米葉片，從而大幅提高兩個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的總收益，而技改總投入降到最低。隨著我國(guó)存量風(fēng)電項(xiàng)目逐年增加，梯次技改市場(chǎng)前景可期。”
科學(xué)部署，高效實(shí)施
老舊機(jī)組，早改早受益。
金風(fēng)慧能在對(duì)該風(fēng)電場(chǎng)全場(chǎng)數(shù)十臺(tái)機(jī)組的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，以及各個(gè)機(jī)位點(diǎn)的風(fēng)速進(jìn)行對(duì)比分析后，基于為項(xiàng)目業(yè)主解決燃眉之急、提升電場(chǎng)安全性和將技改效果最大化這幾點(diǎn)考慮，雙方共同敲定：選定其中一臺(tái)故障頻次最高且實(shí)測(cè)風(fēng)速最低的機(jī)組作為技改機(jī)組。
該方案既能解決業(yè)主的現(xiàn)實(shí)需求，又能與現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)資源條件充分結(jié)合，發(fā)揮750T方案“提升全風(fēng)速段、特別是低風(fēng)速段發(fā)電功率”的核心優(yōu)勢(shì)。
技改的實(shí)施周期每縮短一天，就能為風(fēng)電場(chǎng)多創(chuàng)造一天的發(fā)電收入。
“750T方案已經(jīng)應(yīng)用在國(guó)內(nèi)很多項(xiàng)目中，積累了豐富的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。為了給項(xiàng)目業(yè)主減少停機(jī)損失，我們?cè)诖_保施工安全和質(zhì)量的前提下，采用科學(xué)的施工部署與合理的人員、物料安排，將技改的作業(yè)周期從10天壓縮到了7天”， 岳健在回顧此次技改項(xiàng)目時(shí)特別強(qiáng)調(diào)，“每次技改項(xiàng)目的實(shí)施，都是一場(chǎng)與時(shí)間的賽跑。”
該風(fēng)電場(chǎng)負(fù)責(zé)人也由衷地贊嘆：“從主吊進(jìn)場(chǎng)到并網(wǎng)運(yùn)行，只用了7天時(shí)間，這個(gè)效率確實(shí)超出我們的預(yù)計(jì)。比原計(jì)劃提前3天并網(wǎng)，僅這一項(xiàng)就帶來近萬元的發(fā)電收入，技改節(jié)省的工期，對(duì)我們來說就是真金白銀。”
技改效果，立竿見影
各項(xiàng)數(shù)據(jù)和測(cè)試結(jié)果表明，750T方案的科學(xué)性和有效性在樣機(jī)改造中得到了充分印證。
該風(fēng)電場(chǎng)負(fù)責(zé)人表示，技改機(jī)組在風(fēng)資源利用率、發(fā)電量收入和并網(wǎng)性能方面都有顯著的提升。尤其是在發(fā)電量和收益提升層面，與原機(jī)組歷史發(fā)電數(shù)據(jù)對(duì)比顯示，技改機(jī)組的年等效利用小時(shí)數(shù)提升95%，每年可增加70萬元的凈利潤(rùn)。
技改機(jī)組為何能展現(xiàn)出這樣的成效？
首先，在發(fā)電量提升層面，由于變槳變速技術(shù)和最優(yōu)控制策略的助力，機(jī)組在全風(fēng)速段、特別是低風(fēng)速段的發(fā)電功率和風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率得到顯著提升。
對(duì)比技改前、后的功率曲線，可以發(fā)現(xiàn)：在額定風(fēng)速以下時(shí)，機(jī)組變速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了最佳的連續(xù)路徑控制；在額定風(fēng)速以上時(shí)，機(jī)組采用變槳運(yùn)行，基本維持滿發(fā)功率。
在風(fēng)能利用率方面，除了掃風(fēng)面積增大之外，在偏航自校正技術(shù)的作用下，風(fēng)輪能夠準(zhǔn)確偏航對(duì)風(fēng)，提升了機(jī)組捕獲風(fēng)能的能力。
而新增的變流器，使機(jī)組具備了“一次調(diào)頻”“高穿”等功能，實(shí)現(xiàn)友好并網(wǎng)；振動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，抑制了機(jī)組的振動(dòng)水平，提升了機(jī)組的穩(wěn)定性和耐久性。
同類風(fēng)場(chǎng)，廣泛適用
更重要的是，750T方案不僅適用于這一家風(fēng)電場(chǎng)，對(duì)于國(guó)內(nèi)的750kW、780kW、850kW機(jī)組老舊風(fēng)場(chǎng)同樣適用，是最兼具經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境性考量的解決方案。
750T方案已經(jīng)在內(nèi)蒙古達(dá)茂、湖北大悟、遼寧鐵嶺等多地的750kW機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)得到成功應(yīng)用，不但延長(zhǎng)了機(jī)組的服役時(shí)間，更有效提升了發(fā)電量，實(shí)現(xiàn)新能源友好并網(wǎng)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，在上述項(xiàng)目中，750T方案的增量全投資內(nèi)部收益率可達(dá)到10%至16%，為老舊風(fēng)電場(chǎng)資產(chǎn)增值注入了新的活力。
