淺談風(fēng)電場運行節(jié)能管理

文 | 胡洪波

淺談風(fēng)電場運行節(jié)能管理

文 | 胡洪波

建設(shè)一座風(fēng)電場的目的是要上網(wǎng)電量、要經(jīng)濟效益，從這個意義上講，風(fēng)電場的節(jié)能管理工作顯得更加重要。以一個剛投運3年多的梅嶺風(fēng)電場為例，針對運行維護中出現(xiàn)的各種各樣的問題，如運行維護管理不得力，將會導(dǎo)致風(fēng)電機組等設(shè)備的非計劃停運次數(shù)、停運小時增加，風(fēng)電場設(shè)備可利用率下降，風(fēng)電場應(yīng)有的發(fā)電效益也會受到影響。因此，如何做好已建風(fēng)電場的運行節(jié)能管理工作，是風(fēng)電企業(yè)亟需要做的事情。在將整個電力行業(yè)的工作重點轉(zhuǎn)移到“以效益為中心”的軌道上來的今天，向運行管理要效益就顯得尤為重要。為此，分析降低風(fēng)電場廠用電率的原因并制定和采取可行的措施，既可以提高風(fēng)電場節(jié)能管理水平，又能夠增加風(fēng)電場的經(jīng)濟效益。

風(fēng)電場是由升壓站內(nèi)設(shè)備、架空線及箱變、風(fēng)電機組等三部分設(shè)備組成。從負載上來看，風(fēng)電場廠用電和有功損耗主要有變壓器及輸電線路損耗、風(fēng)電機組自用、站用變用電。本文針對以上因素分別進行了分析。

減少變壓器和輸電線路損耗

一、變壓器損耗分析

變壓器并非在額定負荷時運行最經(jīng)濟，當(dāng)銅損和鐵損相等時才是最經(jīng)濟的，效益最高。

變壓器不平衡度越大損耗也越大，因此，一般要求變壓器低壓側(cè)電流的不平衡度不得超過10%，低壓干線及主要支線始端的電流不平衡度不得超過20%。風(fēng)電機組內(nèi)部的很多用電設(shè)備用的是220V電源，分別取自內(nèi)部干變A、B、C三相，如果負載不均勻勢必導(dǎo)致電流不平衡，增加干變損耗。

提高功率因素和降低變壓器運行溫度的措施可提高運行經(jīng)濟性。

變壓器鐵損和銅損隨著電壓的變化而變化。電壓升高，變壓器鐵損將增加；電壓降低，變壓器的銅損將增加。而變壓器的鐵損在空載和帶負載的時候通常誤差不會超過0.5%。這樣在滿足電網(wǎng)電壓的前提下，進行優(yōu)化選擇變壓器檔位，盡可能維持高電壓，便降低變壓器損耗，提高其運行效率。

二、輸電線路損耗

同變壓器銅損一樣，隨著電壓降低，線路損耗增加。由P= UIcosΦ可以看出，有功功率P和功率因數(shù)cosΦ一定時，U越大，I越小。而線路損耗與I 成正比，因此，在允許的前提下可以提高電壓來輸電降低線路損耗。

減少風(fēng)電機組自用電

風(fēng)電機組內(nèi)部用電設(shè)備主要有變槳電機、偏航電機、齒輪箱油泵、冷卻裝置電機、加熱裝置、變流器、機艙及塔筒照明等。我們只要根據(jù)現(xiàn)場實際情況優(yōu)化程序參數(shù)，盡量縮短各用電設(shè)備的工作時間和啟停次數(shù)，從而達到減少機組自用耗電的目的。實際工作中可以做以下工作：

（一）根據(jù)環(huán)境溫度設(shè)定冷卻裝置和加熱器裝置的啟停及工作。冬季時，環(huán)境溫度較低，為了保證機組正常運行，加熱器必須投入工作，從而保證局部環(huán)境溫度滿足各設(shè)備的運行條件。由于機組在運行轉(zhuǎn)動過程中齒輪箱和發(fā)電機會產(chǎn)生一定的熱量，如果這些熱量在機艙內(nèi)部，會在一定程度上縮短加熱裝置的運行時間和啟停次數(shù)。為此可按表1進行參數(shù)設(shè)定。

表1 溫度參數(shù)設(shè)定參考值

（二）偏航系統(tǒng)參數(shù)修改，減少偏航電機的啟停次數(shù)。偏航系統(tǒng)主要作用是對風(fēng)和解纜。對風(fēng)角度越小，風(fēng)電機組風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率越高。如果在

高風(fēng)速時，機組已經(jīng)達到額定負荷，機組轉(zhuǎn)入槳距控制方式，此時對風(fēng)角度可以偏差大些，從而減少偏航電機的啟停次數(shù)，也不會影響機組的正常發(fā)電量，達到減小自用電的目的。只需將原來高風(fēng)速的對風(fēng)角度15度修改18度－20度，就可以減少偏航電機的啟停次數(shù)。

（三）風(fēng)電機組出現(xiàn)故障需要消缺時通常是在機艙中進行，登塔照明只需要在登塔、下塔以及塔筒檢查工作時才需要。目前風(fēng)電場的塔筒照明由塔底照明空開控制，如果人員在機艙工作，工作期間塔筒照明沒有任何意義，增加了自用電。為此，可以將機組塔筒照明改為聲控方式，減小自用電。

三、修改風(fēng)電機組的切入風(fēng)速

機組在達不到并網(wǎng)條件時，即使啟動起來也不能并網(wǎng)，不但磨損設(shè)備，而且需要吸收電能。調(diào)整啟動風(fēng)速，就可以減少啟動頻率，降低機組自用電。風(fēng)電場機組設(shè)計切入風(fēng)速為3m/s，此風(fēng)速值是廠家根據(jù)空氣密度為1.25kg/m3設(shè)計的，而風(fēng)電場根據(jù)地域?qū)嶋H空氣密度冬季為1.218kg/m3，夏季為1.131 kg/m 。所以可以考慮冬季將機組的切入風(fēng)速改為2.9m/s，夏季將切入風(fēng)速改為3.5m/s，達到降低機組自用電的目的。

減少站用變用電

（一）加強變電站照明管理，在不影響正常辦公秩序的前提下，盡可能采取自然光，并嚴(yán)格遵守“用時開啟、不用時關(guān)閉”的原則，杜絕常明燈現(xiàn)象。設(shè)備區(qū)照明燈采用集中控制和單獨控制相結(jié)合的方式，各設(shè)備間隔照明燈應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)單燈控制。設(shè)備區(qū)照明燈僅在夜間進行巡視、倒閘操作、異常處理、檢修預(yù)試等工作時使用，使用時應(yīng)只開啟工作區(qū)域照明燈，并及時關(guān)閉。室內(nèi)照明燈具應(yīng)采用節(jié)能型，樓道、走廊、衛(wèi)生間等處燈具采用聲控方式，未采用的應(yīng)進行改造。室內(nèi)照明僅在需要時開啟，夜間值班場所不應(yīng)開啟過多數(shù)量的照明燈。

（二）加強變電站制冷和取暖設(shè)施管理，保護室、配電室、蓄電池室、主控室及通信機房等設(shè)備室，應(yīng)配置溫度計或溫度監(jiān)測設(shè)備，方便觀察和控制。冬季保護室、通信機房室內(nèi)空調(diào)不得投入制熱模式。人員工作和生活場所的電暖器或空調(diào)等取暖及制冷設(shè)施，適宜溫度下不應(yīng)開啟，無人時應(yīng)及時關(guān)閉，開啟時應(yīng)關(guān)閉門窗。人員工作和生活場所的空調(diào)，夏季制冷時溫度設(shè)置不得低于 22℃，冬季取暖時溫度設(shè)置不得高于26℃，變電站應(yīng)優(yōu)先采用空調(diào)取暖。

（三）變電站門窗應(yīng)密封良好，新建站優(yōu)先采用雙層真空玻璃等節(jié)能建材，舊站門窗大修時應(yīng)適時將門窗玻璃更換為雙層真空玻璃。

（四）電視機、飲水機、電熱水器等生活用電器在不使用時應(yīng)斷開電源。

結(jié)論

為適應(yīng)電網(wǎng)要求，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運行，降低綜合廠用電率，還可以根據(jù)母線電壓及時投退動態(tài)無功補償裝置，調(diào)整站區(qū)整體無功功率，盡可能維持功率因數(shù)在1左右，提高輸電線路的經(jīng)濟效益。

（作者單位：福建大唐國際新能源有限公司）