風(fēng)電場(chǎng)安全與效益整體提升方案

引言近年來(lái)，隨著各大整機(jī)廠家出質(zhì)保風(fēng)機(jī)的數(shù)量增加，風(fēng)電后市場(chǎng)技術(shù)改造升級(jí)工作需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。媒體普遍預(yù)計(jì)到2020年，國(guó)內(nèi)風(fēng)電后市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到年均200億元以上，甚至超過(guò)300億元。目前，各類技改工作種類繁多，技改廠家包括業(yè)主自營(yíng)子公司、整機(jī)廠家（華銳風(fēng)電子公司銳電科技有限公司、金風(fēng)科技子公司金風(fēng)慧能有限公司等）、獨(dú)立第三方廠家等，技改方案和效果良莠不齊。本文從業(yè)主收益最大化的角度提出風(fēng)電場(chǎng)安全與效益整體提升方案。本整體提升方案主要分為四個(gè)部分，分別是：

風(fēng)機(jī)安全性能提升；

數(shù)據(jù)分析及預(yù)診斷；

故障處理系統(tǒng)升級(jí)；

發(fā)電量提升。四個(gè)部分可以獨(dú)立進(jìn)行，但并不是完全獨(dú)立存在的，是相互聯(lián)系有機(jī)統(tǒng)一的。圖1是銳電科技的風(fēng)電場(chǎng)安全與效益整體提升方案產(chǎn)品介紹。圖1風(fēng)電場(chǎng)安全與效益整體提升方案1、風(fēng)機(jī)安全性能提升風(fēng)電機(jī)組安全事故大致可分為三類：1）機(jī)組超速導(dǎo)致的飛車等安全事故。2）機(jī)組振動(dòng)過(guò)大造成的葉片掃塔筒等安全事故。3）機(jī)組局部溫度過(guò)高造成的失火等安全事故。目前風(fēng)機(jī)安全性是業(yè)主最關(guān)心的事情，避免重大安全事故被放在風(fēng)電廠生產(chǎn)運(yùn)行的第一位。因此，業(yè)主需要在風(fēng)機(jī)安全性能提升上加大投入。早期風(fēng)機(jī)在安全性能方面有很多可以提高的地方，可歸納為三點(diǎn)：1）機(jī)組設(shè)計(jì)安全等級(jí)不夠，例如變槳系統(tǒng)故障較多、后備電源不可靠等。2）機(jī)組缺少相關(guān)安全性能測(cè)試，例如缺少安全鏈測(cè)試、超速保護(hù)測(cè)試、振動(dòng)保護(hù)測(cè)試、過(guò)功率保護(hù)測(cè)試、后備電源測(cè)試、主剎車功能測(cè)試等。3）缺少葉片功能異常預(yù)警、偏航功能異常預(yù)警、齒輪箱功能異常預(yù)警、易燃點(diǎn)預(yù)警等。風(fēng)機(jī)安全性能提升產(chǎn)品有助于幫助業(yè)主了解現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)的安全性能，提升機(jī)組設(shè)計(jì)安全性，做到防患于未然。銳電科技目前推出的安全性能提升產(chǎn)品已經(jīng)在多個(gè)風(fēng)場(chǎng)應(yīng)用，得到業(yè)主的一致好評(píng)。圖2某風(fēng)場(chǎng)機(jī)組發(fā)生安全事故2、數(shù)據(jù)分析及預(yù)診斷在風(fēng)電日常生產(chǎn)過(guò)程中各種應(yīng)用系統(tǒng)會(huì)同時(shí)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，風(fēng)電場(chǎng)對(duì)各種數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行深入分析，往往只能根據(jù)風(fēng)機(jī)故障及表象數(shù)據(jù)推算單臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況，無(wú)法對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行整體情況進(jìn)行評(píng)估，不能更好的發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)中存在的問(wèn)題，影響風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)據(jù)分析課題的開(kāi)展，有利于提高機(jī)組核心產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，有利于對(duì)各風(fēng)場(chǎng)的機(jī)組進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，更加高速有效地發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的隱含信息為業(yè)主帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量對(duì)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果起到至關(guān)重要的作用，例如，對(duì)于華銳風(fēng)電的出質(zhì)保風(fēng)機(jī)，銳電科技掌握了近萬(wàn)臺(tái)華銳風(fēng)電機(jī)組最長(zhǎng)可達(dá)10年的運(yùn)行數(shù)據(jù)，使其在數(shù)據(jù)分析和預(yù)診斷方面具有天然優(yōu)勢(shì)。圖3某風(fēng)場(chǎng)機(jī)組軟件優(yōu)化前后各系統(tǒng)故障分析3、故障處理系統(tǒng)升級(jí)隨著風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，在惡劣的工況條件下，機(jī)組的某些部件，例如變頻器、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)等容易發(fā)生故障，造成故障停機(jī)，不僅影響發(fā)電量，還會(huì)對(duì)機(jī)組安全帶來(lái)威脅，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。加之目前出質(zhì)保機(jī)組日益增多，業(yè)主或者第三方運(yùn)維公司對(duì)機(jī)組了解程度有限，因故障處理而造成的維護(hù)費(fèi)用相當(dāng)可觀。通過(guò)多年的故障處理經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的故障處理系統(tǒng)存在故障定位籠統(tǒng)、故障解釋單一、故障記錄粗略、故障預(yù)警缺失等諸多缺點(diǎn)，并且不利于現(xiàn)場(chǎng)消缺，對(duì)風(fēng)場(chǎng)效益帶來(lái)較大的負(fù)面影響。故障處理系統(tǒng)升級(jí)在吸取以往故障處理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，推陳出新，整合升級(jí)機(jī)組故障處理系統(tǒng)，推出故障分級(jí)細(xì)化、大部件故障預(yù)警、故障記錄升級(jí)、故障邏輯優(yōu)化、專家?guī)煜到y(tǒng)5大模塊，極大提升故障處理的便捷與精準(zhǔn)程度。故障處理系統(tǒng)升級(jí)中的專家?guī)煜到y(tǒng)等需要根據(jù)機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和原始設(shè)計(jì)資料進(jìn)行綜合評(píng)估，這方面銳電科技依托于華銳設(shè)計(jì)研究院，相比于其他廠家優(yōu)勢(shì)明顯。圖4某風(fēng)場(chǎng)故障分類顯示4、發(fā)電量提升當(dāng)前已裝機(jī)風(fēng)場(chǎng)中，部分風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組的控制策略相對(duì)簡(jiǎn)單粗糙，有的機(jī)組仍按照單一的查表控制算法控制，存在最佳葉尖速比區(qū)范圍小、風(fēng)能捕獲少、轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)矩參數(shù)固定、環(huán)境溫度影響欠考慮、低風(fēng)速下無(wú)尋優(yōu)辨識(shí)功能等缺點(diǎn)，使得整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量偏低，嚴(yán)重影響風(fēng)電場(chǎng)效益。部分風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組的控制策略雖采用了最優(yōu)葉尖速比的控制策略，但大部分同一機(jī)型采用相同的控制策略。能依據(jù)環(huán)境差異、運(yùn)行工況差異、機(jī)組個(gè)體性能差異來(lái)調(diào)整機(jī)組的控制策略，實(shí)現(xiàn)一機(jī)一策可充分挖掘每臺(tái)機(jī)組的發(fā)電潛力，給業(yè)主帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)收益。圖5是銳電科技根據(jù)某風(fēng)場(chǎng)21號(hào)風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行一機(jī)一策控制策略調(diào)整后功率曲線與之前的對(duì)比。圖5某風(fēng)場(chǎng)21號(hào)機(jī)組發(fā)電量提升改造前后對(duì)比5、總結(jié)本文主要分四部分分析了風(fēng)電場(chǎng)安全與效益整體提升方案。廣大業(yè)主對(duì)風(fēng)機(jī)安全性能提升和發(fā)電量提升需求較為強(qiáng)烈。但是數(shù)據(jù)分析及預(yù)診斷和故障處理系統(tǒng)升級(jí)不僅可以幫助業(yè)主了解風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行情況，提高運(yùn)行維護(hù)效率，也可以促進(jìn)風(fēng)機(jī)安全性能提升和發(fā)電量提升，有越來(lái)越多的業(yè)主已經(jīng)意識(shí)到這點(diǎn)。目前，提供風(fēng)電后市場(chǎng)技改方案的廠家較多，主要有以整機(jī)廠家作為后盾的銳電科技、金風(fēng)慧能等公司，這些公司具有全面的整機(jī)研發(fā)實(shí)力，技改方案成熟度較高。同時(shí)還有很多第三方專業(yè)公司團(tuán)隊(duì)提供技改方案，其中部分公司由于技術(shù)團(tuán)隊(duì)人數(shù)較