提升風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率的策略

提升風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率的策略摘要：通過研究風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電的效率，對(duì)于我國的風(fēng)電行業(yè)發(fā)展以及供電安全有重要意義。目前，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展極快，各類電器增多，同時(shí)，環(huán)保形勢(shì)較為嚴(yán)峻，在這種背景下，不僅要求保證電力供應(yīng)，也要求電力建設(shè)中的環(huán)保。本文主要探討研究風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率的提升策略，對(duì)于風(fēng)電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng)；風(fēng)電發(fā)電；發(fā)電效率

引言：

目前，我國正處于快速發(fā)展階段。不論人們的生活，還是各行各業(yè)的生產(chǎn)建設(shè)，都在快速進(jìn)行，對(duì)電力能源的需求持續(xù)增長。通過風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)，有助于為人們生產(chǎn)生活提供所需電能，同時(shí)促進(jìn)電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活都很重要。

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，能源安全問題和環(huán)境質(zhì)量問題日趨嚴(yán)峻，以風(fēng)電、光伏為代表的可再生能源在國家能源發(fā)展戰(zhàn)略的地位日益重要。在國家的大力支持下，近十年來，風(fēng)電行業(yè)快速發(fā)展，至2018年底，全國風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)18426萬KW。又隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，風(fēng)電項(xiàng)目投資成本大幅下降，為促進(jìn)風(fēng)電電力盡快從補(bǔ)充能源到替代能源轉(zhuǎn)變，提升風(fēng)電在電力市場(chǎng)競爭力，近年來國家在努力落實(shí)風(fēng)電消納的同時(shí)，對(duì)風(fēng)電的相關(guān)政策發(fā)生了一些變化。一方面是補(bǔ)貼退坡，最終促使新增項(xiàng)目平價(jià)上網(wǎng)；另一方面，存量風(fēng)電項(xiàng)目也面臨參與市場(chǎng)化交易的局面，導(dǎo)致平均上網(wǎng)電價(jià)低于標(biāo)桿電價(jià)，直接影響到項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。因此，想方設(shè)法提升風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效率是保障項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。

影響風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率的因素是多方面的，就項(xiàng)目本身而言，風(fēng)電場(chǎng)的自然氣候條件、運(yùn)維管理水平和發(fā)電設(shè)備的性能都可能對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效率造成重大影響。當(dāng)然，項(xiàng)目的外部環(huán)境，如當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)情況、電網(wǎng)建設(shè)等會(huì)影響到風(fēng)電電能的消納，從而影響到風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效率。本文主要從項(xiàng)目內(nèi)部因素方面，結(jié)合珠海港昇新能源股份有限公司（以下稱港昇公司）下屬風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際情況來分析探討如何提升風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率的策略。

一、自然氣候因素對(duì)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率的影響和應(yīng)對(duì)策略。風(fēng)電場(chǎng)所在區(qū)域的風(fēng)資源狀況對(duì)風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目的成敗起著決定性作用，風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目在宏觀和微觀選址時(shí)就已經(jīng)充分考慮了項(xiàng)目區(qū)域的風(fēng)況對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性影響。但作為已經(jīng)投運(yùn)的風(fēng)電場(chǎng)，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域存在的極端氣候?qū)︼L(fēng)電場(chǎng)設(shè)備設(shè)施的不利影響。風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其配套的設(shè)備、設(shè)施都建設(shè)安裝在野外，臺(tái)風(fēng)、暴雨、雷暴和冰雪對(duì)發(fā)電設(shè)備的影響不容忽視。港昇公司所屬高欄風(fēng)電場(chǎng)，地處珠海市高欄風(fēng)電場(chǎng)，是典型的沿海島嶼風(fēng)電場(chǎng)，氣候潮濕，高鹽霧環(huán)境，每年都有數(shù)次臺(tái)風(fēng)和頻繁的雷暴襲擊，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成很大的困難。主要有：1）雷電對(duì)風(fēng)機(jī)葉片和風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)造成損害，雷電期間風(fēng)機(jī)故障率高；2）雷電導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)集電線路設(shè)備損壞，線路經(jīng)常故障跳閘，造成大量風(fēng)機(jī)停運(yùn)；3）臺(tái)風(fēng)對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)造成載荷過大，容易導(dǎo)致風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的損傷甚至失效。通過梳理分析，風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行了有針對(duì)性的措施：1）督促風(fēng)機(jī)設(shè)備廠家全面更換風(fēng)電機(jī)組一次、二次回路的防雷部件，提升風(fēng)機(jī)一次、二次的防雷性能；2）加強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組雷電導(dǎo)通回路的檢查和保養(yǎng)，改進(jìn)防雷碳刷的結(jié)構(gòu)和性能，保證在風(fēng)機(jī)葉片遭受雷擊時(shí)最大限度的將雷電流導(dǎo)入地下；3）加強(qiáng)集電線路避雷器的檢查和試驗(yàn)，及時(shí)更換失效的避雷器，充分發(fā)揮避雷器在雷擊時(shí)的保護(hù)作用，提升線路的抗雷能力；4）做好箱變高低壓室的密封和加熱除濕設(shè)備的檢查和維護(hù)，保持箱變?cè)O(shè)備良好的運(yùn)維環(huán)境，減緩潮濕、鹽霧環(huán)境對(duì)箱變零部件電氣絕緣性能的破壞，提高了箱變的可靠性。5）加強(qiáng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)狀況的巡視和檢查，對(duì)防水不良的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)做了有效的防水處理，保證了風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土堅(jiān)強(qiáng)可靠，確保風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)長期可靠的防臺(tái)風(fēng)性能。通過以上措施，大大提高了風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備、設(shè)施應(yīng)對(duì)極端天氣和不良?xì)夂颦h(huán)境的能力，明顯減少了設(shè)備故障及停運(yùn)時(shí)間，從而提升了風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效率。再如港昇公司內(nèi)蒙古黃崗梁風(fēng)電場(chǎng)，每年冬季應(yīng)線路覆冰造成部分長檔距相線距離過近，在大風(fēng)時(shí)很容易發(fā)生單相接地或兩相短路故障，造成線路所帶風(fēng)機(jī)全部停機(jī)。通過在線路長檔距中增加線塔，減少大風(fēng)時(shí)線路的擺動(dòng)幅度，從而有效的減少了線路跳閘次數(shù)，提高了風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效率。不同地域的風(fēng)電場(chǎng)，影響風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備、設(shè)施可靠性的自然因素也是不同的，分析時(shí)應(yīng)采用補(bǔ)短板思維，抓住主要影響因素及主要被影響的設(shè)備、設(shè)施，進(jìn)而研究和落實(shí)有針對(duì)性措施和改進(jìn)，做到有的放矢，提升短板設(shè)備、設(shè)施抵抗極端氣候?yàn)?zāi)害、環(huán)境的能力，從而提升風(fēng)電場(chǎng)整體設(shè)備的可靠性，在極端天氣期間仍可從容運(yùn)轉(zhuǎn)，源源不斷的發(fā)出電力，提高了風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效率。

二、運(yùn)維管理水平對(duì)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率的影響及改進(jìn)策略。風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維水平的高低主要影響方面有：1）決定故障處理的效率和時(shí)間長短；2）運(yùn)維費(fèi)用的高低；3）設(shè)備可靠性及性能。以上三方面均對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效率有著重大影響，因此，運(yùn)維管理水平的高低直接影響風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效益。風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理水平的提高，重在運(yùn)維團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，包括運(yùn)維人員的責(zé)任心、協(xié)同力和技術(shù)水平。這里舉兩個(gè)案例來說明：1）港昇公司安達(dá)風(fēng)電場(chǎng)地處內(nèi)蒙古輝騰錫勒草原，安裝31臺(tái)1.5MW雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。一次某臺(tái)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)故障，咨詢?cè)O(shè)備廠家解決方案，設(shè)備廠家給出的意見使返廠進(jìn)行維修，如此將產(chǎn)生很高的發(fā)電機(jī)吊裝費(fèi)用和長時(shí)間的停機(jī)損失。為降低維修費(fèi)用和停機(jī)損失，風(fēng)電場(chǎng)團(tuán)隊(duì)努力鉆研設(shè)備圖紙，制定檢查和修復(fù)方案，最終在專業(yè)外協(xié)單位的協(xié)助下，在風(fēng)機(jī)塔頂機(jī)艙內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)完成了發(fā)電機(jī)的故障查找和處理工作，極大的節(jié)約了檢修費(fèi)用，并大大縮短了維修時(shí)間，把停機(jī)損失降到了最少。2）前述高欄風(fēng)電場(chǎng)采用750KW定槳距異步風(fēng)電機(jī)組，其增速齒輪箱通過彈性軸瓦和機(jī)艙底座聯(lián)結(jié)固定。該彈性軸瓦使用壽命通常為6~8年，按設(shè)備廠家規(guī)范，彈性支承失效后須將齒輪箱從塔頂機(jī)艙中拆出用吊機(jī)吊至地面進(jìn)行更換，因此更換費(fèi)用比較高，更換工作還受到天氣因素的影響，更換工作耗時(shí)往往較長。隨著風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)設(shè)備彈性支撐逐漸進(jìn)入失效期，更換工作將產(chǎn)生巨大的更換費(fèi)用和耗時(shí)。風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)通過大量的分析和研究，研制出可以在塔頂機(jī)艙內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)更換齒輪箱彈性支撐的專用工作和更換方法，并在現(xiàn)場(chǎng)順利完成了20余臺(tái)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱彈性支撐的更換，節(jié)約了大量費(fèi)用，提高了發(fā)電效率。提高運(yùn)維管理水平，還可以通過運(yùn)維模式創(chuàng)新，達(dá)到激勵(lì)運(yùn)維人員積極性的作用，從而提高了工作效率，增加了設(shè)備利用率水平，提高了風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率。此外，備品備件管理水平對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效率也有重要影響。如港昇公司黃崗梁風(fēng)電場(chǎng)對(duì)大部件采購模式的創(chuàng)新，大部件價(jià)格高，但故障率一般較低，提前采購預(yù)備將沉淀大量資金，對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)生不利影響；如不提前預(yù)備，一旦出現(xiàn)故障，漫長的供貨時(shí)間將產(chǎn)生很大的停機(jī)損失。風(fēng)電場(chǎng)和設(shè)備供應(yīng)商達(dá)成協(xié)議，支付少量資金給設(shè)備供應(yīng)商，設(shè)備供應(yīng)商承諾將預(yù)備風(fēng)電場(chǎng)所需大部件，待需要時(shí)按時(shí)供貨，用少量的資金獲得了快速的供貨服務(wù)，對(duì)提高風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效率是有幫助的。

三、發(fā)電設(shè)備的性能對(duì)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率的影響和提升策略。發(fā)電設(shè)備的性能對(duì)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率的提高顯而易見，良好的性能可使發(fā)電設(shè)備有更高的風(fēng)能利用率，從而提升風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效率。目前，提升發(fā)電設(shè)備性能的方式主要有三種：1）通過改進(jìn)風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵小部件的性能，達(dá)到提升發(fā)電效率的目的。對(duì)于此種方式，港昇公司安達(dá)風(fēng)電場(chǎng)有良好的應(yīng)。該風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組之前使用機(jī)械式風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)，通過研究機(jī)組功率曲線，風(fēng)電場(chǎng)認(rèn)為機(jī)組性能有提升的空間，經(jīng)過研判嘗試用超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀代替原來的機(jī)械式部件，經(jīng)實(shí)際檢測(cè)收到良好的效果。2）通過改善大部件的性能，如加長風(fēng)電機(jī)組葉片或使用更長的葉片代替原來的葉片。此種方式技改費(fèi)用較高，而且還要經(jīng)過復(fù)雜的載荷核算，除非在經(jīng)濟(jì)上有非?？捎^的收益，一般不輕易采用。3）通過優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組控制策略，達(dá)到提高風(fēng)能利用率從而提升發(fā)電量的目的。此種方式須和主機(jī)設(shè)備廠家密切溝通，需要一定的技改費(fèi)用，如使用得當(dāng)，有一定的經(jīng)濟(jì)效益。港昇公司后續(xù)將對(duì)此種方式進(jìn)行研判和分析，嘗試在下屬合適的風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行積極的探索。

綜上所述，提升風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率可以有多種的方式方法。風(fēng)電場(chǎng)可以根據(jù)自身的實(shí)際情況，綜合使用以上策略，以收到良好的效果。另外，風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目工程施工質(zhì)量對(duì)風(fēng)