北極星風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)訊： 2022年國內(nèi)有新增裝機(jī)的風(fēng)電整機(jī)企業(yè)只有10余家，但在2010年時，我國風(fēng)電行業(yè)百家爭鳴，國內(nèi)大大小小風(fēng)機(jī)廠家70余家，近60家主機(jī)制造商在風(fēng)電發(fā)展歷程中被淘汰，遺留下一批無主的“孤兒風(fēng)機(jī)”。

2月23-24日，由水電水利規(guī)劃設(shè)計總院指導(dǎo)，由北極星電力網(wǎng)、北極星風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)主辦的“第二屆風(fēng)電運(yùn)維技改大會”成功召開，會議期間，潤陽能源技術(shù)有限公司副總經(jīng)理、研究院院長劉昊如是說。


(資料圖片僅供參考)

老舊風(fēng)機(jī)存在“四多”難題

劉昊指出，國內(nèi)老舊風(fēng)電機(jī)組存在“四多”難題，需要風(fēng)電產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)通力合作，共同攻克。

第一，隨著風(fēng)機(jī)運(yùn)行年限的增長，老舊機(jī)組的數(shù)量越來越多。截止2022年底，我國大于10年的老舊機(jī)組約7500萬千瓦，超過總裝機(jī)容量的20%。

第二，風(fēng)機(jī)廠家的品牌多。2010年我國共有70多家主機(jī)品牌，華創(chuàng)、天威等60家左右的主機(jī)廠退出，彌留的孤兒風(fēng)機(jī)品牌復(fù)雜。

第三，老舊風(fēng)機(jī)的型號多。國內(nèi)主流的包括雙饋、直驅(qū)、半直驅(qū)等機(jī)組類型非常多，以某孤兒機(jī)組1.5MW風(fēng)機(jī)為列，其葉輪直徑有6種型號，主控制器有3個品牌，變流器有5個品牌，變槳有4個品牌，這樣排列組合一個機(jī)型就有幾十個型號，給運(yùn)維技改帶來了極大的挑戰(zhàn)。

第四，風(fēng)機(jī)運(yùn)行的問題多。老舊機(jī)組故障率高、運(yùn)行效率低、掃風(fēng)面積小等幾個維度體現(xiàn)了老舊機(jī)組可靠性差、發(fā)電量低和運(yùn)行效率低。同時，機(jī)組還存在部件老化、品牌繁雜、技術(shù)落后、軟件無法更新、監(jiān)控功能不完善等一系列問題。

精準(zhǔn)分析、定制技改助力風(fēng)機(jī)“長跑”

劉昊認(rèn)為，風(fēng)電機(jī)組全生命周期的運(yùn)行猶如一場長跑比賽，運(yùn)動員之所以跑得好、跑得快、跑得遠(yuǎn)、跑得省力并且不容易受傷，和運(yùn)動員的呼吸、心率、步頻、擺臂和落腳的姿勢息息相關(guān)。

風(fēng)機(jī)也一樣，想要20年全生命周期內(nèi)運(yùn)行平穩(wěn)，發(fā)電效率高，其發(fā)電的狀態(tài)十分關(guān)鍵，葉片轉(zhuǎn)動是否平穩(wěn)、振動是否可控、溫升是否合理、葉片角度是否平衡等變量都影響了機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性。

風(fēng)電機(jī)組最理想的狀態(tài)是機(jī)組可持續(xù)的、平穩(wěn)的運(yùn)行，所有部件同步老化磨損直至壽命結(jié)束，而不是在運(yùn)行過程中，大部分部件運(yùn)行良好，但某些部件已經(jīng)失效，這樣就影響了整個風(fēng)電機(jī)組生命周期的運(yùn)行。

劉昊表示，大部分老舊風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中都處于亞健康狀態(tài)，造成了一定程度上的發(fā)電量損失，通過精準(zhǔn)分析，發(fā)現(xiàn)機(jī)組的亞健康狀態(tài)，再進(jìn)行定制化技改對亞健康狀態(tài)進(jìn)行治療，消除機(jī)組的局部疲勞，可以提升風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和發(fā)電量。

如何發(fā)現(xiàn)，并精準(zhǔn)分析機(jī)組的亞健康狀態(tài)？

第一，機(jī)組的控制維度，可以通過分析單臺機(jī)組功率曲線時間維度的縱向?qū)Ρ龋蛘叨嗯_機(jī)組空間維度的橫向?qū)Ρ龋瑏戆l(fā)現(xiàn)低效機(jī)組。

第二，機(jī)組的狀態(tài)維度。很多機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)不一定能直接反映在功率曲線上，但會影響風(fēng)機(jī)長期穩(wěn)定的運(yùn)行，通過發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)維度上的異常，包括像類似于氣動性能、振動特性、轉(zhuǎn)速特征等來評估機(jī)組健康狀態(tài)。

從數(shù)據(jù)層面分析了機(jī)組可能存在的潛在風(fēng)險，通過專項(xiàng)的檢查，用專業(yè)的設(shè)備針對具體部位進(jìn)行詳細(xì)的檢查確認(rèn)，比如激光、聲紋、視頻、振動設(shè)備等來分析確認(rèn)存在的故障隱患點(diǎn)。

劉昊介紹，技改主要包括體檢、確診、治療、定期復(fù)查四個維度：

體檢，通過準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)收集和專業(yè)的分析來獲取機(jī)組的狀態(tài)信息，從而定位機(jī)組病灶。

確診，確認(rèn)技改范疇，做到既不浪費(fèi)技改費(fèi)用，又能針對某些問題進(jìn)行準(zhǔn)確性的技改，實(shí)現(xiàn)技改范圍的最優(yōu)。

治療，通過快速技改實(shí)現(xiàn)交付，減少機(jī)組的停機(jī)時間，降低發(fā)電量損失。

定期復(fù)查，通過定期復(fù)查來讓風(fēng)機(jī)可以在全生命周期內(nèi)持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。

做風(fēng)機(jī)的健康顧問與家庭醫(yī)生

會議期間，劉昊分享了潤陽能源技術(shù)有限公司在5個省針對5種機(jī)型的提效優(yōu)化技改、綜合技改、深度技改等相關(guān)案例。

第一個案例，吉林某風(fēng)場的天威1.5MW雙饋風(fēng)電機(jī)組。從功率曲線可以看到，這臺機(jī)組在改造前，一個是無法滿發(fā)，另外，偏航控制策略不是特別好，機(jī)組在滿發(fā)額定前功率曲線相對較差。

經(jīng)過技改以后，風(fēng)機(jī)功率曲線已經(jīng)恢復(fù)到正常水平，綜合評估下來，機(jī)組優(yōu)化完之后發(fā)電量可以提升10%以上。

第二個案例，甘肅某風(fēng)場航天萬源2MW直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組。技改前機(jī)組振動狀態(tài)非常頻繁，運(yùn)行轉(zhuǎn)速控制不穩(wěn)定，正是因?yàn)檫\(yùn)行轉(zhuǎn)速控制不穩(wěn)定，所以經(jīng)常出現(xiàn)振動故障，導(dǎo)致機(jī)組可利用率特別低。

通過控制手段在機(jī)組控制器里面增加一些濾波和頻率算法，來識別機(jī)組頻率來源，從控制上把機(jī)組的振動來源濾掉，讓轉(zhuǎn)速運(yùn)行的更平穩(wěn)。經(jīng)過改造之后，機(jī)組可以穩(wěn)定運(yùn)行，而且沒有再發(fā)生振動的問題。

第三個案例，山西某風(fēng)場鋒電能源1.5MW雙饋機(jī)組。機(jī)組低風(fēng)速階段，功率、轉(zhuǎn)速、振蕩比較厲害，無法滿發(fā)。

分析后發(fā)現(xiàn)是轉(zhuǎn)矩控制很不穩(wěn)定，經(jīng)過技改，首先通過一些新的控制算法，最優(yōu)的轉(zhuǎn)矩控制、降載控制策略等，讓風(fēng)機(jī)可以持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。經(jīng)過技改后，機(jī)組在全風(fēng)速段內(nèi)轉(zhuǎn)矩和功率都能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，而且通過這種手段發(fā)電量得到了很大的提升。

第四個案例，山東某項(xiàng)目日本川崎1.5MW中速永磁機(jī)組。因?yàn)檫@臺機(jī)組在全國只有一臺，所以是典型的孤兒機(jī)組。這臺機(jī)組有諸多問題，如無法滿發(fā)、振動比較大、故障率特別高、備件無法支撐，同時業(yè)主沒有運(yùn)維風(fēng)電的經(jīng)驗(yàn)，所以導(dǎo)致機(jī)組屬于年久失修的狀態(tài)。

通過對機(jī)組資料的搜集，包括現(xiàn)場的實(shí)勘，首先建立風(fēng)機(jī)的仿真模型，通過模態(tài)分析分析風(fēng)機(jī)各個大部件，包括葉片、傳動鏈、塔筒的頻率、耦合頻率進(jìn)行分析，進(jìn)行整體載荷的仿真計算和強(qiáng)度分析，通過分析結(jié)果進(jìn)行控制策略的定制和改進(jìn)，在保證安全的情況下讓機(jī)組的控制策略最優(yōu)。

技改后，這臺機(jī)組已經(jīng)運(yùn)行2年時間，不僅機(jī)組可以平穩(wěn)的運(yùn)行，而且關(guān)鍵的部件可靠性也得到了明顯提升，控制參數(shù)在持續(xù)運(yùn)行中不斷優(yōu)化、迭代，同時給機(jī)組增加了一套SCADA系統(tǒng)，手機(jī)可以遠(yuǎn)程進(jìn)行監(jiān)控，業(yè)主可以持續(xù)的對機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行查看。

技改后，機(jī)組年可利用小時數(shù)可以提升1000小時，可利用率也提升了78%，經(jīng)濟(jì)收益比之前提高了3.6倍，運(yùn)維成本、故障率、場內(nèi)購電成本都有很大的降低，讓這臺機(jī)組重新煥發(fā)了生機(jī)和活力。

最后，劉昊介紹，潤陽能源有經(jīng)驗(yàn)豐富的數(shù)據(jù)分析和技改交付專業(yè)團(tuán)隊(duì)。對國內(nèi)外多種孤兒機(jī)組，包括華創(chuàng)、天威、航天萬源等超過8個品牌主流的雙饋、直驅(qū)、中速永磁等機(jī)型做過相關(guān)的技改升級，累計改造過的孤兒機(jī)組超過了300臺。潤陽能源一定可以用專業(yè)的力量成為風(fēng)電機(jī)組及風(fēng)電場全生命周期的健康顧問和家庭醫(yī)生。

標(biāo)簽： 功率曲線 生命周期 控制策略