風(fēng)電場電氣設(shè)備后評價內(nèi)容探討

周春生

（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

1 概述

新疆阿勒泰某風(fēng)電場工程總裝機容量為49.5MW，工程于2013年6月開工，2014年7月，風(fēng)電場33 臺全部風(fēng)電機組發(fā)電并網(wǎng)，投產(chǎn)至今已運行多年。為了確定項目主要效益指標(biāo)是否實現(xiàn)、設(shè)備運行是否可靠，為總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，及時有效反饋信息，提高未來項目的建設(shè)管理水平，特此對本項目后評價。后評價工作在現(xiàn)場調(diào)查和資料收集的基礎(chǔ)上，結(jié)合項目可行性研究成果及項目核準(zhǔn)文件的主要內(nèi)容，與項目建成后所達到的實際效果進行全面系統(tǒng)地對比分析評價，找出差距和原因，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，提出相應(yīng)對策建議。后評價基礎(chǔ)資料包括風(fēng)電場可行性研究報告及其審查意見、風(fēng)電場接入系統(tǒng)報告及其審查意見、各階段的設(shè)計報告、圖紙及主管部門的審批文件，后評價人員還赴項目現(xiàn)場，通過現(xiàn)場檢查、監(jiān)控錄像，與設(shè)計、運行管理人員溝通交流等手段了解工程建設(shè)情況。

2 風(fēng)電機組評價

為保證風(fēng)電場的安全、可靠運行，風(fēng)力發(fā)電機組滿足以下技術(shù)要求。

（1）風(fēng)電機組應(yīng)具各有功功率控制的能力：要求風(fēng)電機組具各有功功率控制范圍從0 ～100%的范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)節(jié)的能力，具有最大輸出功率控制和風(fēng)電機組有功功率上升變化率控制的能力；風(fēng)電機組有功功率應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)就地和遠端調(diào)整控制。

（2）風(fēng)電機組應(yīng)具各無功功率控制的能力：要求風(fēng)電機組功率因數(shù)應(yīng)具有保持在-0.95 ～+0.95 實時調(diào)節(jié)的能力，并具有恒功率因數(shù)和恒電壓運行模式的能力。

（3）風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓偏差在-10%～+10%，風(fēng)電機組應(yīng)能正常運行。

（4）風(fēng)電機組應(yīng)具有低電壓穿越能力：要求風(fēng)電機組機端電壓跌落到額定電壓的20%在0.625s 以內(nèi)能夠維持運行，電壓2s 內(nèi)恢復(fù)到額定電壓的90%的全過程，風(fēng)電機組保持不解網(wǎng)。

（5）頻率適應(yīng)性：電力系統(tǒng)頻率在49.5 ～50.2Hz 范圍內(nèi)時，風(fēng)電機組應(yīng)能正常運行。電力系統(tǒng)頻率在50.2Hz以上時，要求風(fēng)電機組應(yīng)能不脫網(wǎng)運行2min。電力系統(tǒng)頻率在48 ～49.5Hz 范圍內(nèi)時，風(fēng)電機組應(yīng)能不脫網(wǎng)運行30min。

（6）風(fēng)機控制系統(tǒng)信息采集：風(fēng)電機組控制系統(tǒng)應(yīng)該滿足電力系統(tǒng)信息采集與傳輸?shù)男枰?，同時能夠根據(jù)調(diào)度所下的負(fù)荷出力曲線，調(diào)節(jié)控制風(fēng)機的有功出力和無功出力。

評價認(rèn)為，影響發(fā)電量的主要因素葉片、變頻器、偏航、齒輪箱等部件或系統(tǒng)發(fā)生故障。

針對上述各種因素，運行時應(yīng)做好防范及應(yīng)對措施。

高度重視對風(fēng)電機組葉片的預(yù)檢和定期維檢工作，及時清洗、維護和修補葉片，防止葉片事故發(fā)生；做好風(fēng)電機組葉片的防雷措施；做好對其有效性的安全檢查；定期檢查變漿的后備電源即蓄電池的充電情況；對發(fā)電機功率、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、變槳距角度、齒輪箱油位與油溫、液壓裝置油位與油壓、制動剎車片溫度和磨損程度等進行監(jiān)測；定期更換潤滑油，在運行過程中，也要注意箱體內(nèi)油質(zhì)的變化情況，定期取樣化驗，若油質(zhì)發(fā)生變化，及時更換。在齒輪箱運行期間，定期檢查運行狀況，運轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)、有無振動或異常噪音、各處連接和管路有無滲漏、接頭有無松動、油溫是否正常；配置振動監(jiān)測裝置。包括齒輪箱、高速軸和低速軸、發(fā)電機等的振動監(jiān)測。做好偏航系統(tǒng)零部件的維護；定期檢查制動器殼體和制動磨差片的磨損情況；定期檢查制動器連接螺栓的緊固力矩是否正確；全面檢查齒輪副的嚙合側(cè)隙是否在允許的范圍內(nèi)；每月對液壓回路進行檢查，確保液壓油路無泄漏、斷油。

發(fā)電機系統(tǒng)保護配置完善、定期校驗，動作可靠。定子接地、轉(zhuǎn)子接地保護必須投入運行；嚴(yán)格執(zhí)行運行、檢修規(guī)程；防止發(fā)電機過負(fù)荷運行；保證發(fā)電機保護裝置可靠運行；發(fā)電機并網(wǎng)控制系統(tǒng)避免頻繁并網(wǎng)。建議定期做好風(fēng)機基礎(chǔ)沉降觀測工作，并做好記錄?；A(chǔ)沉降觀測施工期基礎(chǔ)施工結(jié)束后觀測一次，每安裝一段塔筒觀測一次，荷載全部施加完畢觀測一次，運行期初期至少每月觀測兩次，運行一年后每年觀測兩次，若發(fā)生基礎(chǔ)沉降變化超出合理范圍，及時采取防范措施。

3 電氣設(shè)備評價

風(fēng)電場所有電氣設(shè)備均采用國網(wǎng)通用設(shè)備，招標(biāo)手續(xù)齊全，設(shè)備出場資料齊全，安裝、調(diào)試記錄完善，使設(shè)備質(zhì)量從源頭到安裝得到保證。風(fēng)電場主要設(shè)備在并網(wǎng)前經(jīng)過詳細自查，根據(jù)并網(wǎng)安全性評價自查報告。根據(jù)現(xiàn)場運行人員反映，主要設(shè)備在運行期間運行穩(wěn)定，無重大故障發(fā)生。風(fēng)電場由新疆省調(diào)和阿勒泰地調(diào)調(diào)度，遠動信息直送新疆省調(diào)和阿勒泰地調(diào)，遠動信息采集內(nèi)容按調(diào)度自動化設(shè)計規(guī)程、新疆省調(diào)和阿勒泰地調(diào)的需要設(shè)計。在升壓站配置調(diào)度專用遠動系統(tǒng)，實現(xiàn)新疆省調(diào)和阿勒泰地地調(diào)對110kV 升壓站、風(fēng)電場主要信息的遙測、遙信等要求。風(fēng)電機組計算機集中監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)視和控制風(fēng)電機組和箱變。風(fēng)力發(fā)電機的保護和檢測裝置由風(fēng)力發(fā)電機生產(chǎn)廠家按照國家有關(guān)規(guī)定進行配置。能夠?qū)崟r顯示風(fēng)電機組各種運行參數(shù)，同時對有關(guān)歷史數(shù)據(jù)如歷史故障報警內(nèi)容和發(fā)電量、發(fā)電時間有累加存儲功能。

4 電網(wǎng)友好性評價

4.1 有功調(diào)節(jié)能力評價

風(fēng)電場配置有功功率控制系統(tǒng)，能根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度部門指令控制其有功功率輸出，自動接收并執(zhí)行調(diào)度部門遠方發(fā)送的有功功率控制信號，可以確保風(fēng)電場最大有功功率值及有功功率變化值不超過電網(wǎng)調(diào)度部門的給定值。以便在電網(wǎng)故障和特殊運行方式時確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。風(fēng)電場上傳風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)有遠方控制投入／退出信號、AGC 狀態(tài)投入信號、風(fēng)電場并網(wǎng)點發(fā)電有功功率、風(fēng)電場全部可調(diào)機組的不停機下限值、風(fēng)電場實際可控的上限值、風(fēng)電場調(diào)節(jié)速率、網(wǎng)調(diào)主站下發(fā)調(diào)節(jié)指令的反饋值。能響應(yīng)網(wǎng)調(diào)主站周期為10 ～30s 的下發(fā)指令。

4.2 無功電壓調(diào)節(jié)能力評價

風(fēng)電機組應(yīng)具有無功功率控制系統(tǒng)，使風(fēng)電機組功率因數(shù)能在-0.95 ～+0.95 的范圍內(nèi)動態(tài)可調(diào)，風(fēng)電機組應(yīng)具有恒功率因數(shù)運行模式；風(fēng)電機組無功功率控制系統(tǒng)應(yīng)能與風(fēng)電場集中無功補償裝置協(xié)調(diào)運行，以實現(xiàn)風(fēng)電場高壓側(cè)功率因數(shù)在-0.98 ～+0.98 的調(diào)節(jié)能力。升壓站設(shè)置動態(tài)無功補償SVG 成套裝置，可動態(tài)補償風(fēng)電場集電線路、升壓站及送出線路無功，響應(yīng)時間快，滿足電網(wǎng)要求。風(fēng)電場并網(wǎng)控制系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)監(jiān)測到的變電站運行狀況，根據(jù)調(diào)度下達的電壓曲線或根據(jù)AVC 控制策略自動對無功補償裝置發(fā)出控制指令，實現(xiàn)對控制目標(biāo)值─電網(wǎng)電壓和無功的自動調(diào)節(jié)和閉環(huán)控制，使其在允許的范圍內(nèi)變化。

4.3 功率預(yù)測能力評價

風(fēng)電場配置了風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)，具有短期和超短期預(yù)測功能，預(yù)測誤差可滿足要求，能按規(guī)定時間上報次日預(yù)測結(jié)果，保證風(fēng)電場風(fēng)電并網(wǎng)全部滿足相應(yīng)考核要求。

4.4 低電壓穿越能力評價（如圖1）

圖1 低電壓穿越示意圖

無功動態(tài)調(diào)整響應(yīng)速度應(yīng)與風(fēng)電場風(fēng)電機組高、低電壓穿越能力相匹配，確保在調(diào)節(jié)過程中風(fēng)機不因高、低電壓脫網(wǎng)。

風(fēng)電場具備高( 低) 電壓穿越能力：當(dāng)風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓在O.9 ～1.1 倍額定電壓范圍(含邊界值，下同)內(nèi)時，風(fēng)電機組應(yīng)能正常運行；在1.1 ～1.15 倍額定電壓范圍內(nèi)時，具備每次運行10 秒能力；在1.15 ～1.2 倍額定電壓范圍內(nèi)時，具備每次運行200ms 能力；當(dāng)風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓大于1.2 倍額定電壓時，允許退出運行。與《風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》(0/GDWl392-2015)要求一致。

5 結(jié)語

風(fēng)電場的建設(shè)充分考慮資產(chǎn)全壽命周期管理的目標(biāo)體系：可靠性與安全性、可維護性、可施工性、可擴展性、節(jié)約環(huán)保性、可回收性、防災(zāi)與突發(fā)事件處理以及資產(chǎn)全壽命周期成本最優(yōu)化。近年來，受到棄風(fēng)限電影響，風(fēng)電場收益無法達到預(yù)期效果，總結(jié)“三北”地區(qū)棄風(fēng)限電的經(jīng)驗教訓(xùn)，對促進我國新能源行業(yè)乃至整個能源行業(yè)今后的健康發(fā)展非常必要和重要。實踐經(jīng)驗表明，風(fēng)電企業(yè)必須適應(yīng)市場，積極開拓市場，才有可能促進清潔能源在更大區(qū)域范圍的消納。要適應(yīng)市場，必須全方位了解自身，因此，做好項目后評價是必然的。