降低感城風電場綜合損耗的探討

龍德海

摘要：與火電廠相比，風電場線路更為復雜，風電場的整體電能損耗是不容忽略的，文章以感城風電場為例從變壓器、輸電線路、場區(qū)生活用電與輔助設備等方面分析了風電場的電能損耗，并探討了降低感城風電場的綜合損耗措施。

關鍵詞：感城風電場；綜合損耗；變壓器；輸電線路

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）13-0130-02

海南東方海岸線長達128.4km以上，風能資源非常豐富，目前已建成了感城、四更與高排等風電場，感城風電場的裝機容量為4.95萬千瓦，上網發(fā)電量為1.1億度，風電機組采用的是雙饋異步機，動力來自風能，風力發(fā)電不僅能有效解決我國的能源需求問題，還能將生態(tài)建設與經濟發(fā)展進行有機結合，改善生態(tài)環(huán)境，促進經濟效益提高，風電場主要是由升壓站中的設備、箱變、架空線與發(fā)電機組等所構成的，電能損耗也主要來自這些部分，對風電場的發(fā)電效率產生了影響。

1 降低變壓器與輸電線路的損耗

1.1 降低變壓器損耗

在感城風電場中，變壓器是發(fā)電設備的主要構成之一，發(fā)電運行過程會消耗大量的電能，為降低變壓器損耗，可采取下列措施進行預防：

一是變壓器并不是額定負荷運行的情況下最省，只有在鐵損與銅損相等的時候，才是最經濟合理的，其運行效益也最高的，因此，確保變壓器鐵損與銅損的相等性是必要的。

二是當變壓器的平衡度越大時，損耗也就會越大，為降低變壓器的電能損耗，要求變壓器的低壓側電流不平衡度應控制在10%以內，主要支線始端與低壓干線電流的不平衡度應該控制在20%以內。感城發(fā)電場的發(fā)電機組內部很多用電設備電源為220V，并分別來自內部的干變三相，若負載不均勻的話，就會出現電流不平衡現象，加大干變損耗。

三是感城發(fā)電場中風力發(fā)電機的額定電壓為0.69kV，額定功率為1500kW，功率因數為1，相應提高功率因數或者降低變壓器的運行溫度等方法，能有效提高風電場運行的經濟性。

1.2 降低輸電線路的損耗

在感城風電場中，采用的主要是10kV的架空線路，總長度為20km左右，型號為LGJF-240，與火電廠相比，我風電場的線路較為復雜，更接近小型配電網，升壓站與風電機間會通過該小型配電網進行功率傳輸，這樣就會容易出現線路損耗。與變壓器銅損相似，輸電線路的損耗會隨著電壓降低而損耗增加，當功率P一定的時候，電壓U越大，電流I就越小，輸電線路損耗和電流I成正相關。由此，在允許基礎上，提升電壓，能降低輸電線路里的損耗。

2 場區(qū)生活與設備用電方面的損耗控制

在感城風電場中，場區(qū)生活與設備用電損耗是不可忽視的，為做好風電場的降耗工作，避免電能浪費，應制定合理的場區(qū)節(jié)約用電措施，室內外照明開關可依據日出日落的時間來確定，當光線充足狀況下，應禁止照明，天氣異常下，應由值長進行確定，開啟部分的照明燈，來補充光線的不足。生活用水用電應本著節(jié)約原則，防止長流水與長明燈狀況出現。感城風電場位于海南島地處熱帶北緣，屬熱帶季風氣候，主要以高溫多雨天氣為主，長夏無冬，年平均溫度在22℃～26℃之間，因此，平常應禁止使用空調等設施，只有夏季遇有高溫天氣，且天氣在26℃以上時，才能開啟空調等設施，如果室溫符合要求，就禁止開啟空調等設施。在休息時，要斷開電腦與電視的電源，不使用遙控關閉，節(jié)省電能損耗，應從點滴做起，實現場區(qū)的全面降損。

3 降低風力發(fā)電機輔助設備的用電損耗措施

3.1 變頻器網側變流器的損耗控制

在感城風電場中，原變流器脫網之后，仍會調制10min左右，主要是為了讓風電機下次能夠快速并網與自檢，以恢復正常的運行，不過經觀察研究得知，延時10min過長，容易產生不必要電量損耗與設備損耗，為節(jié)省電能，可將延時時間改為1min。

3.2 機艙柜與塔基柜的損耗控制

在感城風電場中，塔基柜與機艙柜采取的是空調制冷，以維持柜內的濕度與溫度，一臺空調功率最大為2550W，原空調啟動的制冷溫度是30℃，而實際柜體的溫度約為20℃，空調一直處在工作狀態(tài)，在柜中易出現凝露問題。為改善柜內溫度，減少空調制冷啟動的次數，通過實際條件與塔基柜、機艙柜的觀察，把空調啟動的制冷溫度改為38℃，而柜內溫度保持在35℃左右就能滿足要求，同時，還降低了空調的電能損耗。

3.3 機艙循環(huán)風扇的啟停損耗控制

在感城風電場中，機艙循環(huán)風扇是重要的構成部分，在修改之前，循環(huán)風扇的啟動條件為：機艙環(huán)境溫度每分鐘的平均值高于38.5℃，發(fā)電機繞組溫度每分鐘平均值高度75℃，機組處在沙塵暴模式下，或驅動端的軸承溫度每分鐘平均值高于75℃等，機艙的循環(huán)風扇就啟動。機艙循環(huán)風扇停止時，環(huán)境溫度每分鐘平均值低于33.5℃，發(fā)電機繞組溫度每分鐘平均值低于65℃，或者未處在沙塵暴模式等方式。該條件下的機艙循環(huán)啟停次數過于頻繁，工作時間長，損耗了大量的電能，為降低電能損耗，通過實際觀察，將機艙循環(huán)風扇改為環(huán)境溫度每分鐘平均值高于43℃時，風扇啟動；低于40℃時，就停止循環(huán)風扇。

3.4 齒輪箱冷卻水泵、風扇的損耗控制

在感城風電場中，齒輪箱的油溫原每分鐘高于55℃時，就啟動；油溫每分鐘的平均值低于52℃，并且冷卻水溫每分鐘的平均值低于32℃，室外環(huán)境平均值高于-12℃時，齒輪箱的冷卻水泵就停止。通過實際操作觀察，滿足冷卻水泵工作條件的同時，降低電能損耗，將齒輪箱的冷卻啟動條件進行了修改，當齒輪箱每分鐘的平均值高于60℃，室外環(huán)境平均值低于-15℃，就啟動齒輪箱水泵；每分鐘齒輪箱的油溫低于58℃，并且冷卻水溫的齒輪油溫低于40℃時，就停止冷卻水泵運行。同理，將冷卻風扇的啟動條件改為了水溫每分鐘平均值高于55℃，即可停止，水溫每分鐘低于40℃，且油溫低于58℃，就可停止冷卻風扇。

4 風機待風模式的損耗控制

在感城風電場中，風機待風模式下也會有用電損耗，其主要表現在偏航電機啟停與切入風速上，這兩方面的用電損耗控制措施為：

其一，加強偏航電機啟停次數的控制。在風電場中，偏航系統的作用是對風與解纜，當對風角度越小時，風機的風能轉化率就會越高。若高風速的時候，達到額定負荷，并轉入漿距的控制形式時，對風角度的偏航稍大些，可減少偏航電機啟停的次數。為不會影響風電場風機正常的發(fā)電量，并降低偏航電機的自用電量。如感城風電場原來的停機偏航模式為0，機組能偏航，通過觀察之后，將停機偏航模式改成了30，且機組不能偏航，以控制偏航電機的啟停次數，從而降低啟停時的用電損耗。

其二，合理修改風機切入的風速。在感城風電場中，機組進入待風模式的條件是每10min的風速均值低于3.4m/s，而在等于3.5m/s時，退出待風模式，開始啟動。為了更好地節(jié)省損耗，保證機組的并網條件，將機組的待風模式條件改成了風速每10min的均值低于3m/s時，就進入待風狀態(tài)，而10min的均值≥3.5時，機組就退出待風模式，開始啟動，通過機組風速的調整，可減少啟動的頻率，降低風機的自用電消耗。

5 結語

感城風電場在實際運行中，存在電能損耗問題，通過實際運行觀察，對風電場的變壓器、輸電線路進行調整，可降低電能消耗，除了主要設備的消耗外，輔助設備的消耗也是很大的，對輔助設備參數及啟停次數、條件進行改進，更能有效降低感城風電場的綜合損耗，提高感城風電場工作效率，為當地經濟的穩(wěn)定發(fā)展提供可靠的基本保障。

參考文獻

[1] 王哲峰，王珊珊.降低風電場綜合廠用電率的探討

[J].內蒙古科技與經濟，2012，（3）.

[2] 李光明，紀一鳴.風電場綜合監(jiān)控系統實施研究[J].吉林電力，2012，（5）.

（責任編輯：劉 晶）