風(fēng)力發(fā)電場運(yùn)維管理工作探討

李寧

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和科技水平的快速發(fā)展，風(fēng)力是我國的主要能源。對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力進(jìn)行系統(tǒng)分析，從硬件和軟件方面尋找提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電能力的方法，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化升級，以提升機(jī)組的發(fā)電能力。但是，風(fēng)電機(jī)組發(fā)電性能優(yōu)化需要有嚴(yán)格的機(jī)組安全性校核分析，綜合分析機(jī)組發(fā)電能力優(yōu)化的安全性、有效性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電場;運(yùn)營管理工作;探討

引言

當(dāng)今，人類發(fā)展對能源的需求越來越大，能源是促進(jìn)社會發(fā)展的必要前提。對能源需求的增加，礦產(chǎn)消耗量的增加和環(huán)境污染的加劇是清潔能源和可再生能源發(fā)展的必然趨勢，其發(fā)展前景非常廣闊，風(fēng)能的使用與常使用的綠色新能源一樣，使用范圍廣，資源相對豐富，對技術(shù)的開發(fā)和利用要求相對簡單，方便管理。因此也越來越受到各個國家的高度重視。

1風(fēng)力發(fā)電簡述

風(fēng)力發(fā)電的主要原理就是通過風(fēng)力來帶動風(fēng)車葉片轉(zhuǎn)動，然后再借助于增速機(jī)提升其轉(zhuǎn)動速度，以此來為發(fā)電機(jī)運(yùn)行提供足夠的動力，促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。根據(jù)風(fēng)車技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)速為每秒鐘三公尺的微風(fēng)條件下，風(fēng)力發(fā)電便可以實現(xiàn)。在當(dāng)今，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)逐漸成為了一種主流的發(fā)電方式，因為這種發(fā)電方式既不會面臨燃料問題，也不會對環(huán)境造成污染，所以其應(yīng)用前景十分光明。

2風(fēng)力發(fā)電的基本原理

風(fēng)能的原理是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和輸出能。具體技術(shù)是風(fēng)使風(fēng)力葉片轉(zhuǎn)動，使發(fā)電機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)并切割磁場，最后能量積累裝置以電能的形式保持恒定的電流輸出。風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常由風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、低速軸、高速軸、風(fēng)速計、塔樓、發(fā)電機(jī)、液壓系統(tǒng)組成。其中，風(fēng)輪是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)器的裝置，可根據(jù)風(fēng)向的變化改變風(fēng)輪的方向，從而最大限度地利用風(fēng)能。塔是連接和支撐風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)的支座，其高度取決于周圍地形和風(fēng)輪的大小，以確保風(fēng)輪的正常運(yùn)行。發(fā)電機(jī)是一種將機(jī)械能從風(fēng)輪轉(zhuǎn)換為電能的裝置。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)中，風(fēng)力發(fā)電葉尖的線性速度與風(fēng)速的關(guān)系被定義為頂點(diǎn)速度比，這是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的重要參數(shù)，其尺寸是影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率系數(shù)的重要參數(shù)。風(fēng)力渦輪機(jī)中的電力調(diào)節(jié)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)工具。主要包括距離失速控制，失速控制，支架可以調(diào)整固定間距，葉片傾斜角不能按風(fēng)速調(diào)整，設(shè)計比較簡單可靠，風(fēng)機(jī)輸出功率隨著風(fēng)的速度而變化，在低風(fēng)速下使用系數(shù)較低，螺桿調(diào)整的目的是改變傾斜角，調(diào)節(jié)風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，最大化能量轉(zhuǎn)換效率，已達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)電力穩(wěn)定輸出功率的目的。

3風(fēng)力發(fā)電場運(yùn)維管理工作存在的問題

3.1機(jī)組較為分散，高空作業(yè)難度較大

我國大部分的風(fēng)電場都分布在廣闊的野外，風(fēng)力發(fā)電場的分布不集中，使得風(fēng)電場在建設(shè)和運(yùn)行過程中，面臨著巨大的工作量，而機(jī)組分散又會造成一定范圍內(nèi)設(shè)備故障無法及時排除。由于大型塔式起重機(jī)多建于高空作業(yè)環(huán)境下。如果發(fā)生突發(fā)狀況時就容易產(chǎn)生安全事故。同時也增加了檢修難度以及成本投入等問題。再者我國大多數(shù)中小型風(fēng)力發(fā)電場都沒有統(tǒng)一規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理，及協(xié)調(diào)調(diào)度工作等一系列因素，使得風(fēng)電機(jī)組在建設(shè)和運(yùn)行期間，其安全性難以保證，存在一定的安全隱患，因此必須加強(qiáng)對風(fēng)力機(jī)運(yùn)維管理，以提高風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

3.2風(fēng)電功率預(yù)測現(xiàn)存問題

風(fēng)電功率預(yù)測方法缺點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率取決于風(fēng)電場風(fēng)速，風(fēng)速與功率是三次方的關(guān)系，即風(fēng)速預(yù)測中任何誤差都會給風(fēng)能預(yù)測帶來巨大誤差。對風(fēng)電場這種關(guān)系更復(fù)雜。電場中不同風(fēng)機(jī)用多個風(fēng)向和速度以達(dá)風(fēng)電場最佳功率輸出。因此風(fēng)速預(yù)測中小誤差會在風(fēng)能預(yù)測中產(chǎn)生更大誤差。物理預(yù)測缺點(diǎn)有由于邊界條件復(fù)雜導(dǎo)致更新緩慢不能預(yù)測短期功率、分辨率不高、誤差大。統(tǒng)計方法對于數(shù)據(jù)有一定要求，也有一定誤差且模型要求高。目前世界總體對風(fēng)力發(fā)電功率的預(yù)測總體值是偏小的。現(xiàn)在可預(yù)測的風(fēng)力發(fā)電功率集中在陸上及近岸，但陸上偏遠(yuǎn)及崎嶇地區(qū)并不能很好地預(yù)測。在遠(yuǎn)海及深海大部分地區(qū)都不能預(yù)測風(fēng)力發(fā)電功率，主要是技術(shù)不行：一是不能建造風(fēng)電場以獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù);二是預(yù)測技術(shù)不能適應(yīng);目前的技術(shù)不能很好的適應(yīng)天氣變化、地理分布規(guī)律。

4風(fēng)力發(fā)電場運(yùn)維管理工作的優(yōu)化措施

4.1完善檢修管理制度

風(fēng)電機(jī)組的檢修工作是一個長期性、系統(tǒng)性工程。其涉及方方面面。因此，要想提高風(fēng)力發(fā)電場運(yùn)維管理水平，就必須完善相應(yīng)的規(guī)章制度。建立起一套完整而科學(xué)又合理的運(yùn)行機(jī)制。首先，需要在操作和維護(hù)階段做到責(zé)任落實。對于每一項任務(wù)都應(yīng)該制定出詳細(xì)計劃表來進(jìn)行指導(dǎo)與監(jiān)督。其次，就是對設(shè)備檢修人員、管理人員及維修工程負(fù)責(zé)人等人，定職責(zé)范圍內(nèi)應(yīng)擔(dān)負(fù)的工作內(nèi)容，明確規(guī)定其具體負(fù)責(zé)人以及獎懲辦法以達(dá)到考核目的。并以此來激勵員工，使其在工作中不斷學(xué)習(xí)，提高自身素質(zhì)與技能。最后，就是對設(shè)備檢修人員進(jìn)行培訓(xùn)。對于每一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，都應(yīng)該做到嚴(yán)格按照國家規(guī)定的操作流程，以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查維修。此外，還需要制定出相應(yīng)的獎懲制度，以調(diào)動起全體工作人員參與到維護(hù)管理活動當(dāng)中去。從而，達(dá)到提高風(fēng)力發(fā)電場運(yùn)維管理人員管理水平的目的。

4.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電能力評估

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的等效風(fēng)能利用小時數(shù)是衡量項目發(fā)電性能的重要指標(biāo)，它就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)年發(fā)電量與容量的比值。對于單臺機(jī)組，它是單臺風(fēng)機(jī)年發(fā)電量與機(jī)組容量的比值。所以可以從分析單臺風(fēng)機(jī)的等效風(fēng)能利用小時數(shù)入手。統(tǒng)計單臺機(jī)組的發(fā)電量，將單臺機(jī)組發(fā)電量加上限電、故障、檢修等損失電量折算為等效利用小時數(shù)，對風(fēng)電場同型號機(jī)組的等效利用小時數(shù)進(jìn)行排序，并將實際風(fēng)速與等效利用小時數(shù)進(jìn)行對照分析，可以篩選出相同風(fēng)速條件下等效利用小時數(shù)低于平均值的機(jī)組。風(fēng)機(jī)功率曲線是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電能力的最直接體現(xiàn)。所以用功率曲線可以有效地分析風(fēng)機(jī)的健康水平和發(fā)電能力。由于受到機(jī)組尾流、空氣密度、湍流強(qiáng)度等環(huán)境因素的影響，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中的實際運(yùn)行功率曲線與設(shè)計功率曲線可能并不完全匹配，通過綜合判斷單臺風(fēng)機(jī)實際功率曲線與標(biāo)準(zhǔn)功率曲線之間的差異，能有直觀地反映出風(fēng)機(jī)發(fā)電能力的優(yōu)劣。我們可以取單臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)一年10分鐘風(fēng)速和有功功率，結(jié)合機(jī)組實際功率曲線，推算單臺機(jī)組的年理論發(fā)電量;利用10分鐘平均風(fēng)速和合同保證的功率曲線，推算單臺機(jī)組的實測風(fēng)速年保證發(fā)電量，并繪制分布圖。分析風(fēng)電機(jī)組實際運(yùn)行功率曲線計算發(fā)電量與合同保證功率曲線計算發(fā)電量之間的比值為功率曲線符合度。對機(jī)組功率曲線符合度進(jìn)行排序分析，可以篩選出功率曲線符合度異常機(jī)組。

結(jié)語

目前在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的同時，必須清楚地認(rèn)識到安全生產(chǎn)的重要意義，只有這樣才可以確保實際生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行。同時，對風(fēng)力發(fā)電場來說，其具有一些不同的特點(diǎn)，因此在對風(fēng)力發(fā)電場進(jìn)行選址的時候，一定要進(jìn)行較為綜合地考慮，采用比較科學(xué)的方法進(jìn)行實際的選址，進(jìn)而保障實際建設(shè)的風(fēng)力發(fā)電場具備比較高效的經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益，在原有的運(yùn)維管理模式的基礎(chǔ)之上，在進(jìn)行科技創(chuàng)新、管理創(chuàng)新等先進(jìn)的技術(shù)，綜合使用多種方式，推動國家社會經(jīng)濟(jì)能夠獲得更快更好的發(fā)展。

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