風(fēng)電技改必須講科學(xué)

文 | 秦海巖

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國風(fēng)電技術(shù)取得巨大進(jìn)步，促進(jìn)了設(shè)計的完善、工藝的改進(jìn)，質(zhì)量和可靠性進(jìn)一步提高，由此帶動對舊有風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造提升的需求。首先，受制于早期的技術(shù)水平，部分投運(yùn)較早的風(fēng)電項目的設(shè)計方案未能做到最優(yōu)，甚至存在缺陷，導(dǎo)致其運(yùn)行表現(xiàn)不佳，經(jīng)濟(jì)性較差。其次，前期風(fēng)電機(jī)組技術(shù)不成熟，單機(jī)容量小，軟硬件配置低，不僅無法充分利用資源，而且經(jīng)過多年運(yùn)行，設(shè)備性能指標(biāo)開始下滑，需要借助技改來增加機(jī)組發(fā)電量。此外，一些機(jī)組存在安全性風(fēng)險，有必要運(yùn)用新的技術(shù)和工藝對關(guān)鍵部件加以改造。

要解決上述問題，可以采取多種技改方式。比如，為了提高對風(fēng)能資源的利用效率，將機(jī)組移到資源更好的機(jī)位點；加高塔架，以獲得更高的風(fēng)速；引入扇區(qū)控制，從而降低尾流影響；通過優(yōu)化主控程序、更換或者加長葉片、替換部件等措施，來提升機(jī)組性能。

然而，在技改過程中，實施方往往將著眼點放在提升效果上，而忽略了對機(jī)組安全性造成的影響，未能足夠重視科學(xué)的安全校核和評估。少數(shù)企業(yè)甚至在缺少機(jī)組原始設(shè)計資料、不了解設(shè)備性能指標(biāo)的情況下，就開展技術(shù)改造，進(jìn)而誘發(fā)諸多問題。因為技改往往導(dǎo)致載荷的提升、系統(tǒng)的失配。例如，對機(jī)組進(jìn)行移機(jī)或加高塔架，將導(dǎo)致其所處環(huán)境及周邊環(huán)境發(fā)生變化，這不僅會增加技改機(jī)組的載荷，還對其他機(jī)組的風(fēng)況條件也產(chǎn)生影響，致使它們的疲勞載荷加大；優(yōu)化機(jī)組控制策略或更換其部件，可能會影響部件的工作條件，導(dǎo)致設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。這些隱患，輕則導(dǎo)致技改失效，引發(fā)故障，影響機(jī)組和部件的使用壽命；重則造成重大安全責(zé)任事故。比如，延長葉片后，因未進(jìn)行載荷復(fù)核、結(jié)構(gòu)評估以及施工工藝未滿足設(shè)計要求等，會發(fā)生延長節(jié)脫落；更換葉片后，葉根載荷增加高于原設(shè)計載荷，由于未復(fù)核部件選型引發(fā)變槳軸承失效等；為滿足低電壓穿越要求進(jìn)行主控制器與變流器技改，改變原有控制保護(hù)邏輯且未綜合考慮電氣部件之間的匹配性，發(fā)生電氣部件拉弧、打火等情況并引發(fā)火災(zāi)。因此，開展任何技改都必須進(jìn)行嚴(yán)格的安全評估，排除所有潛在隱患。

當(dāng)然，具體采用何種安全評估方法，則需要根據(jù)技改項目而定。以移機(jī)等會改變工況條件的技改為例，在這種情況下，應(yīng)當(dāng)確定新機(jī)位點的風(fēng)況條件，并與機(jī)組的原始設(shè)計條件進(jìn)行比對。如果工況條件超出機(jī)組的設(shè)計水平，必須重新計算機(jī)組載荷，若超出設(shè)計載荷，還需校核各部件的極限和疲勞強(qiáng)度。對于更換或加長葉片、加高塔架、改變主控程序等機(jī)組設(shè)計優(yōu)化項目，應(yīng)當(dāng)重新開展機(jī)組控制評估和載荷的仿真計算。如果載荷變大，需重新評估各部件的安全性，且在設(shè)計改動較大時，如葉片翼型變化、葉片長度變化超過2%，機(jī)組額定轉(zhuǎn)速變化超過2%等，必須按照IEC的相關(guān)要求重新進(jìn)行型式試驗，內(nèi)容包括載荷測試、功率曲線測試、安全功能試驗以及葉片全尺寸試驗等。對于齒輪箱、變頻器等部件散熱器的輔助功能改造，雖然造成的安全性影響較小，但同樣有必要通過試驗等手段來驗證改造后部件的安全性和有效性。

安全無小事，風(fēng)電機(jī)組投運(yùn)后要在復(fù)雜環(huán)境中經(jīng)受20年以上的考驗，業(yè)界更需時刻緊繃安全這根弦。技改涉及對風(fēng)電機(jī)組和項目初始設(shè)計的調(diào)整，必須做好事前的技改方案評估以及事后的安全性與效果驗證，在確保設(shè)備可靠運(yùn)行的前提下，運(yùn)用科學(xué)的技改手段達(dá)到提質(zhì)增效的目的。