貴州歷來以惡劣的氣候條件和崎嶇的地形著稱，一度被認為是一個無“風”的省份。然而，正是這個無“風”省份，僅用6年時間，就創(chuàng)造了中國高原風電的“貴州速度”。截至今年5月，該省已建成風電場66個，裝機327.8萬千瓦。而根據(jù)當?shù)匾?guī)劃，貴州省力爭到2020年實現(xiàn)風電裝機600萬千瓦?！百F州速度”無疑為“十三五”時期日漸成為開發(fā)重心的中東部和南部地區(qū)提供了一個參照、一種范本。日前，記者隨《風能》雜志尋找“最美風電場”采訪組走進中國電建貴陽院織金三塘風電場，探尋貴州高原風電成長的秘密。
位于2000多米高山之上的中國電建貴陽院織金三塘風電場。
利用小時數(shù)緣何全省第一
“地無三尺平，天無三日晴”是對貴州地形和天氣的最生動概括。這次“尋美”之旅，我們親身體驗了這句俗語的含義。
從貴州省織金縣縣城出發(fā)，歷時近兩個小時顛簸起伏的車程，終于來到位于三塘鎮(zhèn)的中國電建貴陽院織金三塘風電場。已接近上午十時，近在眼前的風機仍在高山的云霧中若隱若現(xiàn)。
“三塘風電場采用24臺明陽2兆瓦機組，設(shè)計年發(fā)電量9895萬千瓦時，去年實際發(fā)電量是1.1539億千瓦時，等效利用小時數(shù)2404小時，居貴州省第一?！敝袊娊ㄙF陽院織金三塘風電場場長劉艷恒熱情接待了我們的來訪，并向我們介紹風場的基本情況。
劉艷恒表示，除了客觀的風資源條件外，業(yè)主和整機商通力合作，針對風場運行狀況不斷進行優(yōu)化，是保證其高利用率和高發(fā)電量的重要原因。
三塘風電場廠址區(qū)高程在2000米-2250米之間，從風場設(shè)計之初，就需要應對高海拔、凍雨、雷電、日照強等難題。相對于北方風電場來說，南方風電場多處于山區(qū)、丘陵或高原地帶，建設(shè)條件差，投資成本高，并且風速普遍偏低，但也有其獨特優(yōu)勢：基本不存在限電，且電價較高。
據(jù)統(tǒng)計，三塘風電場去年標空下年平均風速為5.97米/秒，今年前七個月標空下平均風速為6.43米/秒。“在低風速情況下，出現(xiàn)滿發(fā)的時間非常少，一年甚至連10%的時間都不到。”劉艷恒說。
在這樣的條件下，機組的利用小時數(shù)和實際發(fā)電量遠超預期實屬不易。在劉艷恒看來，這得益于機組運行穩(wěn)定、故障率低、并且運維給力。
“針對當?shù)氐牡匦魏蜌夂蛱攸c，我們進行了一些專門的設(shè)計。首先，高海拔地區(qū)空氣比較稀薄，空氣密度小，空氣密度會影響電氣的絕緣性，我們設(shè)計的冗余，特別是電氣冗余會大一些。其次，空氣密度小會影響機組的散熱性能，為此加強了散熱的設(shè)計。再次，針對貴州的潮濕天氣，在冬季會有凍雨的風險，特別對機組進行了防凝凍的設(shè)計，同時在電器柜里裝一些工業(yè)空調(diào)，使得電氣系統(tǒng)在運行過程中不會形成凝露。此外，高海拔地區(qū)對防雷等級也有更高的要求。”整機提供商、明陽風電相關(guān)技術(shù)負責人告訴記者，“為了更好的捕捉8米風速以下的風能，明陽在控制策略和可靠性上進行了深入的研究，提升整個風電場的可利用率和發(fā)電量，保證投資回報率。作為整機商，不僅僅是賣設(shè)備，更要針對特定環(huán)境條件，提供整體的有競爭力解決方案。
基于運行狀態(tài)的預防運維備件共享
目前，三塘風電場共有中國電建貴陽院運維人員13人，此外，還有整機商明陽方面的4位駐場運維服務人員。
劉艷恒介紹說，不論是作為業(yè)主，還是作為設(shè)備提供商，大家的目標是一致的，就是讓風機健康穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。通過與風機廠家密切配合，共同協(xié)作，及時發(fā)現(xiàn)機組存在的問題，并找到解決辦法，使得三塘風電場機組可利用率遠遠高于年平均可利用率的考核指標。
30多歲的劉艷恒當過變電站站長，也涉足過絕大多數(shù)的電力工程，已是一名運維經(jīng)驗豐富的“老司機”。在他看來，通過關(guān)鍵運行數(shù)據(jù)分析挖掘，進行基于狀態(tài)預防性運維，日常維護就輕松很多，機組的可利用率就有保證。
“我們努力完全實現(xiàn)預防性運維，同時結(jié)合平時的巡檢，會發(fā)現(xiàn)一些尚未發(fā)展成事故的苗頭，把問題消滅在萌芽狀態(tài)。”劉艷恒說。
劉艷恒告訴記者，就三塘風電場機組的功率曲線表現(xiàn)而言，其優(yōu)勢體現(xiàn)在高風速時段，10米風速以上的效率比較高。
整機商駐場運維負責人、云南明陽風電技術(shù)有限公司項目經(jīng)理冉希勇表示，針對6-8米低風速效率的問題，控制策略也在進行優(yōu)化調(diào)整。據(jù)介紹，明陽已經(jīng)研發(fā)第四代控制策略MBC，也就是基于模型的控制。從而實現(xiàn)每臺風機都會根據(jù)它周邊的位置感知風速、風向、湍流，然后根據(jù)風的情況來調(diào)整其控制策略，從而提升低風速時段的風能利用效率。
“我們實際運維過程中，遇到的最突出問題是結(jié)冰。一般從12月要持續(xù)到次年的3月。希望聯(lián)合整機商，在這方面進行進一步優(yōu)化?！眲⑵G恒表示。
“針對結(jié)冰問題，我們研發(fā)了葉片防凍除冰技術(shù)，首先通過定制化的傳感系統(tǒng)進行初步判斷，同時結(jié)合機組的運行狀態(tài)判斷葉片是否有因凍雨結(jié)冰或有積雪，一旦確認，立即通過物理方法加熱葉片，能在短時間內(nèi)將積雪或覆冰融化掉。運行過程中確保葉片始終保持一個合適的溫度，即使有凍雨或雪，也沒有結(jié)冰的環(huán)境，此項技術(shù)已經(jīng)研發(fā)完成，目前正在貴州另外一個風場試運行。”明陽相關(guān)技術(shù)人員告訴記者。
劉艷恒表示，日常運維支出主要是購買備品備件。隨著貴陽院所屬風電場越來越多，準備建一個區(qū)域性統(tǒng)一的備品備件庫，哪個風電場需要，就可以到備件庫里去取。今后，還打算與大唐、華能、中廣核等主流風電開發(fā)商共享備件庫，且備件的數(shù)量和種類充分利用機組的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)提前準備，有效降低備品備件的資金占有量，從而提高資金利用率。
據(jù)介紹，三塘風電場機組質(zhì)保期是四年。按照中國電建貴陽院的整體部署，今后貴陽院所屬的風電場都將實現(xiàn)自主運維?！百F陽院計劃在‘十三五’末實現(xiàn)風電裝機100萬千瓦?，F(xiàn)階段，正投入大量的的資金進行培訓學習，為今后的自主運維做準備。”劉艷恒說。
大數(shù)據(jù)或顛覆現(xiàn)有運維模式
對于風電場而言，提升發(fā)電量已經(jīng)進入到精細化階段，必須去摳每一個細節(jié)。業(yè)內(nèi)認為，通過精細化的提升，大多數(shù)風電場約有10%的發(fā)電量提升空間。而技術(shù)手段則包括優(yōu)化功率曲線、智能解纜等多個方面。
隨著大數(shù)據(jù)、云計算的應用和能源互聯(lián)網(wǎng)的普及，未來風機會越來越智能化，風機維護會越來越簡單?！翱赡苤恍枰獡Q換油，換換濾芯，不需要去做很專業(yè)的工作。就像不會照相的人也能自如操作傻瓜相機一樣簡單。”冉希勇認為。
劉艷恒說，順應行業(yè)發(fā)展的趨勢，貴陽院還將籌備成立集控中心和檢修中心，通過這種方式，現(xiàn)場的運維人員可以減少一半。以后，一個風場最多只需要三四個運維人員。
“明陽在中山建設(shè)大數(shù)據(jù)中心，目前已經(jīng)接進來大約60個風電場，這有助于實現(xiàn)真正基于狀態(tài)的維護。建立每臺機組的健康檔案，通過對每臺風機、每個關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，比如溫度、振動、油壓、電氣參數(shù)等信息的實時監(jiān)控，可以得到每臺機組的詳細運行信息，專業(yè)技術(shù)團隊通過對運行信息的深入分析和數(shù)據(jù)挖掘，對機組進行運行異常預警，能預判未來一段時間內(nèi)可能會出現(xiàn)何種問題，從而實現(xiàn)基于運行狀態(tài)的預防性的維護，把風機可利用率和發(fā)電量提升上來。”明陽相關(guān)技術(shù)負責人告訴記者。
