風(fēng)電場的風(fēng)機設(shè)備選擇及運行維護的優(yōu)化措施

徐 洲

華電福新能源股份有限公司吉林分公司 吉林 長春 130000

1 引言

隨著社會的發(fā)展與時代的進步，以綠色能源為代表的風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域蓬勃發(fā)展。風(fēng)電場核心設(shè)備風(fēng)力發(fā)電機組的選型、運維和優(yōu)化都需要相關(guān)技術(shù)人員進行科學(xué)考量，使風(fēng)電場經(jīng)濟效益達到最優(yōu)。本文基于筆者華電福新能源股份有限公司吉林分公司多年工作經(jīng)驗，在理論結(jié)合實際的前提下，以路上風(fēng)電風(fēng)機選型、運維技術(shù)為研究對象。充分考量不同地形地貌下的風(fēng)電廠運行合理性，指引相關(guān)部門進行風(fēng)電場的建設(shè)與改造。

2 風(fēng)能資源及其利用情況評估

風(fēng)能資源評估是一項基于統(tǒng)計學(xué)、氣象學(xué)與能源動力工程等多重學(xué)科為一體的科學(xué)性資源評估工作。是需要研究區(qū)域長效性風(fēng)能資源多重參數(shù)進行不間斷分析而得到的。在不同研究區(qū)，需要進行一定范圍內(nèi)的風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、空氣密度等可測物理量的密集性點狀獲取，以形成參數(shù)場。以核算得風(fēng)功率密度和有效年小時數(shù)等量化參數(shù)。從而進行規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)評估框架下的資源分級。從而指引后續(xù)的風(fēng)電場選址和風(fēng)力發(fā)電機組選型等細節(jié)。

根據(jù)筆者相關(guān)經(jīng)驗，在不同區(qū)域面積內(nèi)進行風(fēng)能資源評估方法上有所區(qū)別，但能進行復(fù)合型運用以減小評測誤差。在此進行簡單闡述(圖1)：宏觀風(fēng)能資源評估，是以風(fēng)電場長遠規(guī)劃和風(fēng)能大數(shù)據(jù)分析和普查為研究工作角度而進行大面積的國家地區(qū)和地形地貌為單元的氣象級別評價，通常依靠當(dāng)?shù)貧庀笳?、測風(fēng)塔等全數(shù)據(jù)鏈硬件分析工具進行相關(guān)工作的推進。但是在海域評測的海風(fēng)、低層急流風(fēng)、回流等大氣運動規(guī)律級別的研究方面較為困難，所以在最終成果出具前通常進行中尺度數(shù)據(jù)＋數(shù)值模擬的方法進行小規(guī)模評價最終歸一化數(shù)據(jù)進行累加。而微觀框架下的風(fēng)電場等中、小尺度區(qū)域及其相關(guān)更加小的風(fēng)能資源評估需要對數(shù)據(jù)鏈和一定時間范圍內(nèi)的未來數(shù)據(jù)進行預(yù)測，同時需要得出高質(zhì)量的測風(fēng)數(shù)據(jù)，且需要估算描述小范圍內(nèi)的地貌、湍流、切變等參數(shù)對最終評估效果的變化范圍欲度。所以運用多維數(shù)學(xué)建模進行這項工作，效果更佳。

圖1 風(fēng)能資源評估策略

3 風(fēng)電風(fēng)機技術(shù)現(xiàn)狀

陸上風(fēng)電風(fēng)機技術(shù)主要有兩種類型，一種是雙饋異步技術(shù)，另一種是直接驅(qū)動技術(shù)。它們之間有顯著的差異。根據(jù)不同的發(fā)電機組，需要選擇不同的發(fā)電機組尺寸和類型。下面是詳細的描述。首先，雙饋異步。在雙饋的概念，繞組異步發(fā)電機需要解決發(fā)電機和確定額定功率通過連接刷小型交流器。此外，它還需要控制發(fā)電機的功率因數(shù)和速度通過交流發(fā)電機保持單元工作在一個范圍更廣泛的發(fā)電以滿足風(fēng)力發(fā)電的需要。雙饋異步電機具有明顯的優(yōu)點。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個方面。首先，它可以變速運行，提高發(fā)電效率，保證系統(tǒng)效率。其次，小交流可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為電網(wǎng)的無功提供支持。最后，可以使用先進的技術(shù)解決方案來滿足并網(wǎng)指南的要求。二是全方位推進。在全功率交流中，變頻器對機械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)與電網(wǎng)的隔離和發(fā)電機的有效控制起著重要作用。全直向模型具有明顯的優(yōu)勢。它的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點。首先，它可以消除發(fā)電機和電網(wǎng)之間的相互作用，保證風(fēng)力渦輪機的穩(wěn)定性。其次，可以減少電網(wǎng)對風(fēng)機的機械沖擊，減少故障的發(fā)生，有效控制整體功率。最后，保證調(diào)速范圍的合理性，提高發(fā)電量，獲得更高的經(jīng)濟效益，增加并網(wǎng)的符合性。第三，半直驅(qū)、半直驅(qū)和全直驅(qū)是直驅(qū)的兩種形式。半直驅(qū)主要是指中速變頻器與小型發(fā)電機的組合。它的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。首先，低速可以降低機械應(yīng)力，發(fā)揮重要作用。其次，它具有重量輕、體積小的優(yōu)點。

4 風(fēng)電風(fēng)機設(shè)備選型

4.1 風(fēng)電風(fēng)機設(shè)備選型的原則 根據(jù)行業(yè)規(guī)范與設(shè)計原則，風(fēng)電風(fēng)機設(shè)備選型需要在資源可靠，成本可算，利潤可取的前提下進行規(guī)?；_發(fā)，實現(xiàn)風(fēng)電資源的最大化利用。在此筆者總結(jié)出風(fēng)電機組選型的核心7大原則。(1)核算評估當(dāng)?shù)仫L(fēng)能資源，需要根據(jù)地形地貌與季節(jié)性風(fēng)流變化進行風(fēng)能評估以幫助后續(xù)風(fēng)電場類型的標(biāo)定。(2)調(diào)研運輸和安裝情況，需要根據(jù)地形地貌和風(fēng)電場選址情況進行不同單機容量機組安裝、運行和檢修工作的評定以核算投資。(3)核查極端氣候條件進行機型的確定和應(yīng)急情況備選。(4)經(jīng)濟核算與運行成本利潤額考量。在設(shè)備選型過程中需要對相應(yīng)零部件、易損件和維護費用進行投資評估，并根據(jù)階梯電價進行風(fēng)電機組的運行成本考量，在經(jīng)濟考核指標(biāo)下進行相應(yīng)機組的選型。(5)綜合評定設(shè)備機型的參數(shù)細節(jié)，在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、材料耐久性、效率先進性、安全成熟性等多重評定權(quán)重下進行機組的技術(shù)經(jīng)濟比較工作。(6)充分借助軟件模擬進行多維場環(huán)境下的，系統(tǒng)工程風(fēng)電設(shè)備使用壽命和安全部署方面的評估，以獲取模擬數(shù)據(jù)。

4.2 風(fēng)電風(fēng)機設(shè)備選型的措施 風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)備的選型需要考慮的問題很多，其中有五個明顯的問題。首先，根據(jù)風(fēng)電場的位置，選擇安全水平高的地區(qū)，選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)的風(fēng)力渦輪機單位根據(jù)溫度范圍，同時，考慮因素，如島嶼和沿海地區(qū)，注意是否防腐、絕緣和特殊要求需要滿足。其次，我們需要注意交通條件的限制，選擇合適的地址。第三，根據(jù)風(fēng)力渦輪機的發(fā)展趨勢，選擇單機組容量大、變速技術(shù)的機型，增加發(fā)電量，減少機組數(shù)量，提高經(jīng)濟效益，降低運行成本。第四，注意價格因素的影響，了解風(fēng)力渦輪機的價格和基本成本，根據(jù)單個機組的產(chǎn)能、配套設(shè)施的成本。五是售后服務(wù)，在廠家，需要安排專門的服務(wù)機構(gòu)、服務(wù)設(shè)施，確保售后服務(wù)的順利實施，有效選用風(fēng)力發(fā)電機。

5 結(jié)語

綜上所述，多重環(huán)境下的風(fēng)電設(shè)備設(shè)施選型與安裝是一項基于技術(shù)、維保、運行、經(jīng)濟、安全等多環(huán)節(jié)的系統(tǒng)工程技術(shù)，需要全方位考量。在此一定要明確在確保風(fēng)機設(shè)備的合理性，提高經(jīng)濟效益的同時一定要提高風(fēng)電機組的運行穩(wěn)定性，保證電機組的安全可靠，實現(xiàn)經(jīng)濟利益的最大化，創(chuàng)造更大的價值。