作為我國重要的“十字型”鐵路樞紐之一，株洲，這座“火車(chē)拖來(lái)的城市”如今正站在發(fā)展清潔能源的潮頭，引領(lǐng)著(zhù)長(cháng)株潭城市群的綠色發(fā)展。位于株洲市株洲縣與衡陽(yáng)市衡東縣交界處的鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)是湖南長(cháng)株潭地區首個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，也是中國電建旗下中國水電建設集團新能源開(kāi)發(fā)公司在湖南地區的第一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。

 

　　日前，記者來(lái)到鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)，探尋這家在低風(fēng)速地區都不占資源優(yōu)勢的風(fēng)電場(chǎng)是如何變成創(chuàng )效增收的“金鳳凰”?

 

　　北國是飄雪的冬日，湖南株洲卻淫雨霏霏。鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)長(cháng)王穩指著(zhù)不遠處呈人字形排列若隱若現的風(fēng)電機組告訴記者，鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)總裝機量88MW，分為兩期建設。其中一期項目安裝25臺中國中車(chē)WT110-2000型風(fēng)力發(fā)電機組，于2015年6月7日全部并網(wǎng)發(fā)電。二期項目安裝19臺中國中車(chē)WT110-2000型風(fēng)力發(fā)電機組，于2016年2月1日19臺全部并網(wǎng)發(fā)電。

 

　　據了解，鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)功率等級接近 2 級，年平均風(fēng)速為5.18米/秒。雖然風(fēng)資源不占優(yōu)勢，但通過(guò)科學(xué)的風(fēng)場(chǎng)設計、精準的微觀(guān)選址、合理的機組選型、精細的后期運維，2016年滿(mǎn)發(fā)小時(shí)數仍達到2080小時(shí)，在南方低風(fēng)速地區處于上佳水平。

 

　　“風(fēng)速和風(fēng)能頻率均主要集中在低風(fēng)速段，屬典型的低風(fēng)速型風(fēng)電場(chǎng)。因此，要充分利用風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源，提高發(fā)電效益，就必須選擇發(fā)電效率高的大葉輪風(fēng)力發(fā)電機組。”王穩說(shuō)。

 

　　中國水電建設集團新能源開(kāi)發(fā)公司相關(guān)人士表示，WT110-2000機型葉輪直徑110米，在2012年簽合同時(shí)是非常理想和先進(jìn)的低風(fēng)速機型。另外，整機供應商就在株洲本地，在后續服務(wù)方面也更加便利。“對于風(fēng)電開(kāi)發(fā)業(yè)主而言，選擇一個(gè)合適的整機商伙伴，就意味著(zhù)獲得了可靠的機組質(zhì)量保證和服務(wù)保證。”該人士稱(chēng)。

 

　　鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)地處低風(fēng)速區域，且年平均風(fēng)速相對較低，尤其二期風(fēng)速比一期嚴重偏低。針對此狀況，業(yè)主方與整機廠(chǎng)技術(shù)人員及時(shí)就優(yōu)化機組運行方式、提升機組送出能力、增加機組運行時(shí)間等方面進(jìn)行深入交流探討。“通過(guò)雙方的共同努力，對風(fēng)速測量、主控策略、機組超發(fā)等多方面進(jìn)行了修正優(yōu)化，提高了機組對風(fēng)況響應的準確性。對機組偏航系統進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步減少了風(fēng)機對風(fēng)時(shí)間，增加了風(fēng)機運行時(shí)間，提高了風(fēng)機整體運行效率。”王穩說(shuō)。

 

　　好風(fēng)場(chǎng)是設計出來(lái)的

 

　　在王穩看來(lái)，風(fēng)電場(chǎng)的效益好不好，前期選址、設計是前提和保證。特別是在山地風(fēng)電場(chǎng)，風(fēng)資源地區的特異性非常大，更應對微觀(guān)選址和機型的選擇高度重視。

 

　　“微觀(guān)選址的好壞是影響風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟指標的一個(gè)重要因素。為了做好微觀(guān)選址，我們充分發(fā)揮設計院、主機廠(chǎng)家以及第三方認證機構的積極性。”王穩說(shuō)。

 

　　據該項目整機提供商中車(chē)風(fēng)電相關(guān)負責人介紹，微觀(guān)風(fēng)資源多樣性也對機組控制策略的定制化設計及風(fēng)電場(chǎng)運行模式創(chuàng )新提出了全新的需求，當采用單一機型適配整個(gè)復雜地形場(chǎng)址時(shí)，多數點(diǎn)位的機組將存在富余且非必要的設計裕量，需要一套有效且系統化的解決方案將其轉化為電量收益。因此，在設計之初，就根據鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)資源特點(diǎn)，結合特定地形或風(fēng)場(chǎng)微觀(guān)風(fēng)資源特征，形成了滿(mǎn)足整機載荷、部件載荷、電氣系統、熱系統等多重約束的、廣泛適用于機組的發(fā)電量提升成套解決方案。

 

　　有業(yè)內人士告訴記者，風(fēng)電場(chǎng)在布置風(fēng)電機組時(shí)，關(guān)鍵是尋找投資和資源開(kāi)發(fā)利用量的結合點(diǎn)，同時(shí)還要根據實(shí)際的地形和地域情況，因地制宜地進(jìn)行優(yōu)化布置。對于場(chǎng)址地勢較平坦的風(fēng)電場(chǎng)，其風(fēng)資源分布在場(chǎng)址的不同區域差別不大，可采用風(fēng)電機組間固定的行距和列距均勻布置，人工布置即可滿(mǎn)足設計要求。但對于山地風(fēng)電場(chǎng)，憑經(jīng)驗采用人工布置風(fēng)電機組，很難將機組布置到風(fēng)資源條件好而機組間尾流影響又較小的區域，因而也很難保證整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量最優(yōu)。

 

　　據王穩介紹，鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)電機組布置按照風(fēng)機間距滿(mǎn)足發(fā)電量最大，機組相互間尾流影響最小為原則，充分利用風(fēng)電場(chǎng)的土地和地形，考慮風(fēng)電場(chǎng)的送變電方案、運輸和安裝條件，力求電力電纜長(cháng)度較短，運輸和安裝方便。在整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量最大和節省工程投資之間找到最佳的平衡點(diǎn)。

 

　　“選擇風(fēng)機輪轂高度也是設計風(fēng)場(chǎng)的一個(gè)重要環(huán)節。需要考慮不同高度風(fēng)資源狀況以及塔筒價(jià)格、運輸和安裝費用、基礎造價(jià)、工程難度等因素，分析并比較增加輪轂高度獲得的發(fā)電量和增加建設成本之間的關(guān)系，從而選擇經(jīng)濟合理的輪轂高度。通過(guò)多方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較，鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)最終確定了80米的輪轂高度。”王穩說(shuō)。

 

　　精細化運維創(chuàng )效益

 

　　據中車(chē)風(fēng)電相關(guān)負責人介紹，為了保證鳳凰山風(fēng)機的高效運行，風(fēng)場(chǎng)運維團隊負責人選很重要，為此，中車(chē)風(fēng)電委派技術(shù)過(guò)硬的“中車(chē)勞模”易大富擔任項目經(jīng)理。同時(shí)，安排專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持工程師到風(fēng)場(chǎng)輪崗，隨時(shí)準備為風(fēng)機運維提供高效的技術(shù)支持。

 

　　易大富告訴記者：“合理進(jìn)行設備選型和科學(xué)的風(fēng)場(chǎng)布局是前提，而要保證設備真正能創(chuàng )出好效益，需要針對每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)出現的不同問(wèn)題，進(jìn)行精細化針對性運維和管理。”

 

　　“針對微觀(guān)風(fēng)資源差異，通過(guò)WindProfitTM先進(jìn)控制解決方案，部署并定制低風(fēng)速智能切入、自學(xué)習最優(yōu)TSR跟蹤、槳距控制最優(yōu)軌跡規劃、基于綜合誤差補償的高精度偏航控制、高風(fēng)速柔性切出等專(zhuān)項技術(shù)，以實(shí)現WT110-2000風(fēng)機與鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)各機位微觀(guān)風(fēng)資源特征的最優(yōu)匹配。”易大富表示。

 

　　王穩告訴記者，由于機組在5年質(zhì)保期內，主要由整機提供商中國中車(chē)株洲所代為運維。業(yè)主方技術(shù)人員在和整機商技術(shù)人員的合作中，不斷學(xué)習并積累經(jīng)驗。運維期間，風(fēng)場(chǎng)SCADA數據云中心，每月固定向中車(chē)風(fēng)電本部傳送風(fēng)機運行數據，后臺數據由智能控制團隊，進(jìn)行專(zhuān)業(yè)統計分析， 包括常規數據EDA、可視化等。通過(guò)大量的后臺數據智能診斷，及早發(fā)現風(fēng)機潛在缺陷，組織糾正預防。

 

　　據了解，湖南地區冬季冰凍災害嚴重，2016年1-3月份出現連續冰凍天氣，11月份再次出現冰凍天氣，造成風(fēng)機因葉片覆冰停運，鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)累計損失電量達600萬(wàn)千瓦時(shí)。

 

　　易大富告訴記者，針對此情況，中車(chē)株洲所為鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)制定了《風(fēng)機葉片覆冰應急預案》，指導運行人員通過(guò)人為監控，加強運行監盤(pán)，科學(xué)有序地應對風(fēng)機葉片覆冰運行情況，避免風(fēng)機在自動(dòng)運行中因覆冰加重直至風(fēng)機不堪重負而停運導致的機組疲勞損傷，提高機組使用壽命，同時(shí)，在確保安全運行的前提下多發(fā)電。

 

　　“保證安全是前提，為了追求多一點(diǎn)發(fā)電量損失了葉片是得不償失。在葉片除冰方面主要是兩個(gè)技術(shù)方案，一個(gè)是氣動(dòng)加熱除冰，另一個(gè)是電加熱除冰。但是由于增加葉片除冰功能也會(huì )導致成本增加，因此不是葉片的標配，而且根據風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際需要來(lái)決定。”易大富表示。

 

　　王穩表示，南方山區雷雨天氣頻繁，尤其風(fēng)電場(chǎng)處于雷雨多發(fā)地帶，給設備帶來(lái)了嚴重的安全隱患，損失較為嚴重，風(fēng)電場(chǎng)為應對雷擊危害，多次與風(fēng)機及箱變廠(chǎng)家進(jìn)行溝通交流，進(jìn)一步優(yōu)化設備防雷性能。風(fēng)機廠(chǎng)家已完成對風(fēng)輪防雷接地整改、變槳系統及變流系統通信系統防雷屏蔽整改;一期箱變廠(chǎng)家已完成對箱變低壓側浪涌回路整改。經(jīng)過(guò)優(yōu)化整改后，目前設備運行良好，防雷成效顯著(zhù)。

 

　　在王穩看來(lái)，2016年風(fēng)電場(chǎng)運營(yíng)遇到的一個(gè)新問(wèn)題是限電。2016年4月，湖南地區開(kāi)始對風(fēng)電進(jìn)行限電，一直持續到7月，這也是湖南首次對風(fēng)電進(jìn)行限電。主要原因是4-7月是湖南汛期，既是水電大發(fā)期，又是風(fēng)電大發(fā)期。初步估算，2016年鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)累計限電損失電量552萬(wàn)千瓦時(shí)。王穩預測，今后湖南地區對風(fēng)電進(jìn)行限電或將成為常態(tài)。

 

　　“從限電現象出現開(kāi)始，鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)以效益優(yōu)先、度電必爭為宗旨，制定了限電期間運行注意事項，第一時(shí)間掌握限電趨勢及調整動(dòng)態(tài)，再結合風(fēng)功率預測，加強監盤(pán)，將限電損失降低到最小。”王穩向記者表示。

 

　　來(lái)源：中國能源報 文丨張子瑞

圖片來(lái)源：找項目網(wǎng)