不占資源優(yōu)勢的風電場卻有自己創(chuàng)收經

　　作為我國重要的“十字型”鐵路樞紐之一，株洲，這座“火車拖來的城市”如今正站在發(fā)展清潔能源的潮頭，引領著長株潭城市群的綠色發(fā)展。位于株洲市株洲縣與衡陽市衡東縣交界處的鳳凰山風電場是湖南長株潭地區(qū)首個風電場，也是中國電建旗下中國水電建設集團新能源開發(fā)公司在湖南地區(qū)的第一個風電場。

　　日前，《中國能源報》記者來到鳳凰山風電場，探尋這家在低風速地區(qū)都不占資源優(yōu)勢的風電場是如何變成創(chuàng)效增收的“金鳳凰”？

　　選擇適合的整機商伙伴

　　北國是飄雪的冬日，湖南株洲卻淫雨霏霏。鳳凰山風電場場長王穩(wěn)指著不遠處呈人字形排列若隱若現的風電機組告訴記者，鳳凰山風電場總裝機量88MW，分為兩期建設。其中一期項目安裝25臺中國中車WT110-2000型風力發(fā)電機組，于2015年6月7日全部并網發(fā)電。二期項目安裝19臺中國中車WT110-2000型風力發(fā)電機組，于2016年2月1日19臺全部并網發(fā)電。

　　據了解，鳳凰山風電場風功率等級接近 2 級，年平均風速為5.18米/秒。雖然風資源不占優(yōu)勢，但通過科學的風場設計、精準的微觀選址、合理的機組選型、精細的后期運維，2016年滿發(fā)小時數仍達到2080小時，在南方低風速地區(qū)處于上佳水平。

　　 “風速和風能頻率均主要集中在低風速段，屬典型的低風速型風電場。因此，要充分利用風電場風能資源，提高發(fā)電效益，就必須選擇發(fā)電效率高的大葉輪風力發(fā)電機組。”王穩(wěn)說。

　　中國水電建設集團新能源開發(fā)公司相關人士表示，WT110-2000機型葉輪直徑110米，在2012年簽合同時是非常理想和先進的低風速機型。另外，整機供應商就在株洲本地，在后續(xù)服務方面也更加便利。“對于風電開發(fā)業(yè)主而言，選擇一個合適的整機商伙伴，就意味著獲得了可靠的機組質量保證和服務保證。”該人士稱。

　　鳳凰山風電場地處低風速區(qū)域，且年平均風速相對較低，尤其二期風速比一期嚴重偏低。針對此狀況，業(yè)主方與整機廠技術人員及時就優(yōu)化機組運行方式、提升機組送出能力、增加機組運行時間等方面進行深入交流探討。“通過雙方的共同努力，對風速測量、主控策略、機組超發(fā)等多方面進行了修正優(yōu)化，提高了機組對風況響應的準確性。對機組偏航系統(tǒng)進行優(yōu)化，進一步減少了風機對風時間，增加了風機運行時間，提高了風機整體運行效率。”王穩(wěn)說。

　　好風場是設計出來的

　　在王穩(wěn)看來，風電場的效益好不好，前期選址、設計是前提和保證。特別是在山地風電場，風資源地區(qū)的特異性非常大，更應對微觀選址和機型的選擇高度重視。

　　“微觀選址的好壞是影響風電場的經濟指標的一個重要因素。為了做好微觀選址，我們充分發(fā)揮設計院、主機廠家以及第三方認證機構的積極性。”王穩(wěn)說。

　　據該項目整機提供商中車風電相關負責人介紹，微觀風資源多樣性也對機組控制策略的定制化設計及風電場運行模式創(chuàng)新提出了全新的需求，當采用單一機型適配整個復雜地形場址時，多數點位的機組將存在富余且非必要的設計裕量，需要一套有效且系統(tǒng)化的解決方案將其轉化為電量收益。因此，在設計之初，就根據鳳凰山風電場的風資源特點，結合特定地形或風場微觀風資源特征，形成了滿足整機載荷、部件載荷、電氣系統(tǒng)、熱系統(tǒng)等多重約束的、廣泛適用于機組的發(fā)電量提升成套解決方案。

　　有業(yè)內人士告訴記者，風電場在布置風電機組時，關鍵是尋找投資和資源開發(fā)利用量的結合點，同時還要根據實際的地形和地域情況，因地制宜地進行優(yōu)化布置。對于場址地勢較平坦的風電場，其風資源分布在場址的不同區(qū)域差別不大，可采用風電機組間固定的行距和列距均勻布置，人工布置即可滿足設計要求。但對于山地風電場，憑經驗采用人工布置風電機組，很難將機組布置到風資源條件好而機組間尾流影響又較小的區(qū)域，因而也很難保證整個風電場發(fā)電量最優(yōu)。

　　據王穩(wěn)介紹，鳳凰山風電場的風電機組布置按照風機間距滿足發(fā)電量最大，機組相互間尾流影響最小為原則，充分利用風電場的土地和地形，考慮風電場的送變電方案、運輸和安裝條件，力求電力電纜長度較短，運輸和安裝方便。在整個風電場發(fā)電量最大和節(jié)省工程投資之間找到最佳的平衡點。

　　“選擇風機輪轂高度也是設計風場的一個重要環(huán)節(jié)。需要考慮不同高度風資源狀況以及塔筒價格、運輸和安裝費用、基礎造價、工程難度等因素，分析并比較增加輪轂高度獲得的發(fā)電量和增加建設成本之間的關系，從而選擇經濟合理的輪轂高度。通過多方面進行技術經濟比較，鳳凰山風電場最終確定了80米的輪轂高度。”王穩(wěn)說。

　　精細化運維創(chuàng)效益

　　據中車風電相關負責人介紹，為了保證鳳凰山風機的高效運行，風場運維團隊負責人選很重要，為此，中車風電委派技術過硬的“中車勞模”易大富擔任項目經理。同時，安排專業(yè)技術支持工程師到風場輪崗，隨時準備為風機運維提供高效的技術支持。

　　易大富告訴記者：“合理進行設備選型和科學的風場布局是前提，而要保證設備真正能創(chuàng)出好效益，需要針對每個風電場出現的不同問題，進行精細化針對性運維和管理。” 

　　“針對微觀風資源差異，通過WindProfitTM先進控制解決方案，部署并定制低風速智能切入、自學習最優(yōu)TSR跟蹤、槳距控制最優(yōu)軌跡規(guī)劃、基于綜合誤差補償的高精度偏航控制、高風速柔性切出等專項技術，以實現WT110-2000風機與鳳凰山風電場各機位微觀風資源特征的最優(yōu)匹配。”易大富表示。

　　王穩(wěn)告訴記者，由于機組在5年質保期內，主要由整機提供商中國中車株洲所代為運維。業(yè)主方技術人員在和整機商技術人員的合作中，不斷學習并積累經驗。運維期間，風場SCADA數據云中心，每月固定向中車風電本部傳送風機運行數據，后臺數據由智能控制團隊，進行專業(yè)統(tǒng)計分析， 包括常規(guī)數據EDA、可視化等。通過大量的后臺數據智能診斷，及早發(fā)現風機潛在缺陷，組織糾正預防。

　　據了解，湖南地區(qū)冬季冰凍災害嚴重，2016年1-3月份出現連續(xù)冰凍天氣，11月份再次出現冰凍天氣，造成風機因葉片覆冰停運，鳳凰山風電場累計損失電量達600萬千瓦時。

　　易大富告訴記者，針對此情況，中車株洲所為鳳凰山風電場制定了《風機葉片覆冰應急預案》，指導運行人員通過人為監(jiān)控，加強運行監(jiān)盤，科學有序地應對風機葉片覆冰運行情況，避免風機在自動運行中因覆冰加重直至風機不堪重負而停運導致的機組疲勞損傷，提高機組使用壽命，同時，在確保安全運行的前提下多發(fā)電。

　　“保證安全是前提，為了追求多一點發(fā)電量損失了葉片是得不償失。在葉片除冰方面主要是兩個技術方案，一個是氣動加熱除冰，另一個是電加熱除冰。但是由于增加葉片除冰功能也會導致成本增加，因此不是葉片的標配，而且根據風電場的實際需要來決定。”易大富表示。

　　王穩(wěn)表示，南方山區(qū)雷雨天氣頻繁，尤其風電場處于雷雨多發(fā)地帶，給設備帶來了嚴重的安全隱患，損失較為嚴重，風電場為應對雷擊危害，多次與風機及箱變廠家進行溝通交流，進一步優(yōu)化設備防雷性能。風機廠家已完成對風輪防雷接地整改、變槳系統(tǒng)及變流系統(tǒng)通信系統(tǒng)防雷屏蔽整改；一期箱變廠家已完成對箱變低壓側浪涌回路整改。經過優(yōu)化整改后，目前設備運行良好，防雷成效顯著。

　　在王穩(wěn)看來，2016年風電場運營遇到的一個新問題是限電。2016年4月，湖南地區(qū)開始對風電進行限電，一直持續(xù)到7月，這也是湖南首次對風電進行限電。主要原因是4-7月是湖南汛期，既是水電大發(fā)期，又是風電大發(fā)期。初步估算，2016年鳳凰山風電場累計限電損失電量552萬千瓦時。王穩(wěn)預測，今后湖南地區(qū)對風電進行限電或將成為常態(tài)。

　　“從限電現象出現開始，鳳凰山風電場以效益優(yōu)先、度電必爭為宗旨，制定了限電期間運行注意事項，第一時間掌握限電趨勢及調整動態(tài)，再結合風功率預測，加強監(jiān)盤，將限電損失降低到最小。”王穩(wěn)向記者表示。（文丨張子瑞）