2020年底，西南某風(fēng)電場與金風(fēng)慧能合作完成了6臺2.5MW機組換型改造。
今年上半年，技改機組的單臺平均發(fā)電量達(dá)到344.5萬千瓦時，是其余32臺未改造機組平均發(fā)電量的2.1倍，發(fā)電效率提升顯著。
機組發(fā)電量翻倍的背后，有著哪些技術(shù)創(chuàng)新點和方案設(shè)計上的考量？請跟隨該項目負(fù)責(zé)人——金風(fēng)慧能風(fēng)機優(yōu)化產(chǎn)品線高級解決方案經(jīng)理張辰源，一同抽絲剝繭，洞察其中的奧秘。
問：該風(fēng)電場的機組出現(xiàn)了哪些問題，是由什么原因?qū)е碌模?/p>
張辰源：據(jù)SCADA數(shù)據(jù)顯示，在2014至2017年，這家風(fēng)場的年等效可利用小時數(shù)，與項目可行性研究報告中的設(shè)計小時數(shù)相比，低了16.3%，可視為低效機組。
發(fā)電效率與設(shè)計指標(biāo)發(fā)生較大偏差，最主要的原因是機組本身就存在設(shè)計缺陷和可靠性差的問題，這些問題隨著運行年份的增長逐漸暴露，發(fā)電機、變槳、偏航和主控系統(tǒng)均出現(xiàn)不同程度的故障及非正常磨損，導(dǎo)致停機次數(shù)增多，嚴(yán)重影響發(fā)電收入。
問：針對此類故障，部件級修復(fù)能否解決問題？
張辰源：風(fēng)電場目前遇到的問題，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到風(fēng)場的安全運行，而且機組故障點多、維修價值不大，從長遠(yuǎn)看，部件級修復(fù)的有效性和經(jīng)濟性并不高，難以徹底改變現(xiàn)狀。
問：做“上大壓小”是否可行？
張辰源：理論上，做舊機改造，直接替換為當(dāng)前主流的大兆瓦風(fēng)機，經(jīng)濟性最佳。但在實際操作中，如果風(fēng)場容量發(fā)生變更，需要按照新建風(fēng)電場重新審批，審批時間漫長，且存在不確定性；
二是審批過后，原風(fēng)電場享受并網(wǎng)時補貼電價，改造后的新風(fēng)電場執(zhí)行何種電價政策，目前還不明朗。
因此，這家風(fēng)電場做“上大壓小”存在一定的可行性風(fēng)險。
問：金風(fēng)慧能為業(yè)主提供了怎樣的解決方案？
張辰源：這所風(fēng)電場的基礎(chǔ)和塔筒設(shè)計冗余較大，做換型改造可以充分利舊，避免機位廢棄，減少風(fēng)機爆破成本及不必要的土地問題。
統(tǒng)籌考慮以上因素，慧能團隊與項目業(yè)主共同商定，在充分利舊、全場并網(wǎng)容量不變的前提下，利用金風(fēng)GW2500機組產(chǎn)品平臺對6臺停機次數(shù)較多的機組優(yōu)先實施換型改造，盡早恢復(fù)正常運行，創(chuàng)造發(fā)電收入。
問：在技改方案的制定中，有哪些考慮因素？
張辰源：在方案制定過程中，我們做了大量、細(xì)致的技術(shù)評估，目的就是在保障安全的前提下，最大限度地減少業(yè)主投入成本，縮短實施周期，竭盡所能提升發(fā)電量。
參照設(shè)計圖紙和載荷分析結(jié)論，方案中保留了原有基礎(chǔ)和部分塔架，將輪轂高度從80米提升至82米，僅增加2米的過渡段，將原93米葉片替換為121米葉片。
這是在滿足載荷安全性要求下，最短的過渡段，以及可承載的直徑最大的葉片。
問：對于西南地區(qū)，有哪些特殊工況需要應(yīng)對？
張辰源：我國西南地區(qū)，氣象條件多變，地形地貌復(fù)雜，尤其是該項目風(fēng)場地處高海拔山地，空氣密度和壓強偏低、雷暴多發(fā)，相對濕度高、易產(chǎn)生冰凍、凝露現(xiàn)象，對機組的環(huán)境適應(yīng)性構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
因此，在機組選型時采用了防冰凍、防雷、絕緣性能加強的高海拔機型，并針對散熱和防潮性能，進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和配置加強。
首先，在制定塔基平臺改造方案時，新安裝的變流器、水冷器和主控等裝置集成在同一平臺，可提升機組維護的便利性；同時選用絕緣等級高的電氣元件，并安裝除濕系統(tǒng)。
在該項目中，為保障除濕效果、增加安全冗余，我們專門增大了除濕機的安裝密度，在機艙和箱變內(nèi)部都安裝了除濕機，加強柜體密封，可以更好地保障機組穩(wěn)定運行。
解決濕度問題，在做好基本的塔筒除濕和柜體密封之后，視項目情況和業(yè)主的需要，還可以對柜內(nèi)的除濕設(shè)備升級，強化除濕效率。
強化除濕效率的進階解決方案
其次，在原有箱變重新利舊的基礎(chǔ)上，為提升機組安全性，將箱變外置到塔筒外的房艙內(nèi)，與中壓柜和低壓開關(guān)柜集中放置，將電網(wǎng)高壓線路接入房艙，集裝箱接出690V電纜，連通塔筒內(nèi)變流器。
問：除了硬件方面的技改，在軟件層面還有哪些技術(shù)升級？
張辰源：我們對原有風(fēng)場的中控系統(tǒng)進行了整體升級，新增金風(fēng)中央監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）V5.0、能量管理平臺和協(xié)議轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，把技改機組和原有機組的數(shù)據(jù)全部接入到金風(fēng)中央監(jiān)控，實現(xiàn)整個風(fēng)場運行狀態(tài)的實時監(jiān)視，以及自由報表生成、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等功能，其智能化水平較原有中控系統(tǒng)有著“代差”級的提升。
而舊有的2.5MW機組拆除后，可作為其余未技改機組的備件進行保留，實現(xiàn)充分利舊。
原有機組拆除
問：該項目的技改方案能否應(yīng)用在其他風(fēng)場？
張辰源：當(dāng)前的存量風(fēng)電市場，大批兆瓦級以上風(fēng)機已達(dá)到服役的中后期階段，因機組大部件發(fā)生老化、磨損，造成風(fēng)場發(fā)電量損失的情況屢見不鮮，亟待增功提效。
與“拔舊換新”相比，這所風(fēng)場所采用的等容更新技改形式，審批手續(xù)簡單，實施周期短，能從根本上解決低效機組故障率高、發(fā)電能力差、安全隱患多等問題，并最大限度減少項目業(yè)主的一次性投入，充分享受并網(wǎng)時補貼電價，縮短投資回收期，從而盤活低效資產(chǎn)，實現(xiàn)提檔升級。
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