不占資源優(yōu)勢的風(fēng)電場卻有自己創(chuàng)收經(jīng)

　　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(lǐng)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(fēng)電場是湖南長株潭地區(qū)首個風(fēng)電場，也是中國電建旗下中國水電建設(shè)集團新能源開發(fā)公司在湖南地區(qū)的第一個風(fēng)電場。

　　日前，《中國能源報》記者來到鳳凰山風(fēng)電場，探尋這家在低風(fēng)速地區(qū)都不占資源優(yōu)勢的風(fēng)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(fēng)電場場長王穩(wěn)指著不遠(yuǎn)處呈人字形排列若隱若現(xiàn)的風(fēng)電機組告訴記者，鳳凰山風(fēng)電場總裝機量88MW，分為兩期建設(shè)。其中一期項目安裝25臺中國中車WT110-2000型風(fēng)力發(fā)電機組，于2015年6月7日全部并網(wǎng)發(fā)電。二期項目安裝19臺中國中車WT110-2000型風(fēng)力發(fā)電機組，于2016年2月1日19臺全部并網(wǎng)發(fā)電。

　　據(jù)了解，鳳凰山風(fēng)電場風(fēng)功率等級接近 2 級，年平均風(fēng)速為5.18米/秒。雖然風(fēng)資源不占優(yōu)勢，但通過科學(xué)的風(fēng)場設(shè)計、精準(zhǔn)的微觀選址、合理的機組選型、精細(xì)的后期運維，2016年滿發(fā)小時數(shù)仍達(dá)到2080小時，在南方低風(fēng)速地區(qū)處于上佳水平。

　　 “風(fēng)速和風(fēng)能頻率均主要集中在低風(fēng)速段，屬典型的低風(fēng)速型風(fēng)電場。因此，要充分利用風(fēng)電場風(fēng)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(fēng)力發(fā)電機組。”王穩(wěn)說。

　　中國水電建設(shè)集團新能源開發(fā)公司相關(guān)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(fēng)速機型。另外，整機供應(yīng)商就在株洲本地，在后續(xù)服務(wù)方面也更加便利。“對于風(fēng)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(zhì)量保證和服務(wù)保證。”該人士稱。

　　鳳凰山風(fēng)電場地處低風(fēng)速區(qū)域，且年平均風(fēng)速相對較低，尤其二期風(fēng)速比一期嚴(yán)重偏低。針對此狀況，業(yè)主方與整機廠技術(shù)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(fēng)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(fēng)況響應(yīng)的準(zhǔn)確性。對機組偏航系統(tǒng)進行優(yōu)化，進一步減少了風(fēng)機對風(fēng)時間，增加了風(fēng)機運行時間，提高了風(fēng)機整體運行效率。”王穩(wěn)說。

　　好風(fēng)場是設(shè)計出來的

　　在王穩(wěn)看來，風(fēng)電場的效益好不好，前期選址、設(shè)計是前提和保證。特別是在山地風(fēng)電場，風(fēng)資源地區(qū)的特異性非常大，更應(yīng)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(fēng)電場的經(jīng)濟指標(biāo)的一個重要因素。為了做好微觀選址，我們充分發(fā)揮設(shè)計院、主機廠家以及第三方認(rèn)證機構(gòu)的積極性。”王穩(wěn)說。

　　據(jù)該項目整機提供商中車風(fēng)電相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，微觀風(fēng)資源多樣性也對機組控制策略的定制化設(shè)計及風(fēng)電場運行模式創(chuàng)新提出了全新的需求，當(dāng)采用單一機型適配整個復(fù)雜地形場址時，多數(shù)點位的機組將存在富余且非必要的設(shè)計裕量，需要一套有效且系統(tǒng)化的解決方案將其轉(zhuǎn)化為電量收益。因此，在設(shè)計之初，就根據(jù)鳳凰山風(fēng)電場的風(fēng)資源特點，結(jié)合特定地形或風(fēng)場微觀風(fēng)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(nèi)人士告訴記者，風(fēng)電場在布置風(fēng)電機組時，關(guān)鍵是尋找投資和資源開發(fā)利用量的結(jié)合點，同時還要根據(jù)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(fēng)電場，其風(fēng)資源分布在場址的不同區(qū)域差別不大，可采用風(fēng)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(shè)計要求。但對于山地風(fēng)電場，憑經(jīng)驗采用人工布置風(fēng)電機組，很難將機組布置到風(fēng)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(fēng)電場發(fā)電量最優(yōu)。

　　據(jù)王穩(wěn)介紹，鳳凰山風(fēng)電場的風(fēng)電機組布置按照風(fēng)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(fēng)電場的土地和地形，考慮風(fēng)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(fēng)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(fēng)機輪轂高度也是設(shè)計風(fēng)場的一個重要環(huán)節(jié)。需要考慮不同高度風(fēng)資源狀況以及塔筒價格、運輸和安裝費用、基礎(chǔ)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(shè)成本之間的關(guān)系，從而選擇經(jīng)濟合理的輪轂高度。通過多方面進行技術(shù)經(jīng)濟比較，鳳凰山風(fēng)電場最終確定了80米的輪轂高度。”王穩(wěn)說。

　　精細(xì)化運維創(chuàng)效益

　　據(jù)中車風(fēng)電相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，為了保證鳳凰山風(fēng)機的高效運行，風(fēng)場運維團隊負(fù)責(zé)人選很重要，為此，中車風(fēng)電委派技術(shù)過硬的“中車勞模”易大富擔(dān)任項目經(jīng)理。同時，安排專業(yè)技術(shù)支持工程師到風(fēng)場輪崗，隨時準(zhǔn)備為風(fēng)機運維提供高效的技術(shù)支持。

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

　　“針對微觀風(fēng)資源差異，通過WindProfitTM先進控制解決方案，部署并定制低風(fēng)速智能切入、自學(xué)習(xí)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?shù)母呔绕娇刂?、高風(fēng)速柔性切出等專項技術(shù)，以實現(xiàn)WT110-2000風(fēng)機與鳳凰山風(fēng)電場各機位微觀風(fēng)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(zhì)保期內(nèi)，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(shù)人員在和整機商技術(shù)人員的合作中，不斷學(xué)習(xí)并積累經(jīng)驗。運維期間，風(fēng)場SCADA數(shù)據(jù)云中心，每月固定向中車風(fēng)電本部傳送風(fēng)機運行數(shù)據(jù)，后臺數(shù)據(jù)由智能控制團隊，進行專業(yè)統(tǒng)計分析， 包括常規(guī)數(shù)據(jù)EDA、可視化等。通過大量的后臺數(shù)據(jù)智能診斷，及早發(fā)現(xiàn)風(fēng)機潛在缺陷，組織糾正預(yù)防。

　　據(jù)了解，湖南地區(qū)冬季冰凍災(zāi)害嚴(yán)重，2016年1-3月份出現(xiàn)連續(xù)冰凍天氣，11月份再次出現(xiàn)冰凍天氣，造成風(fēng)機因葉片覆冰停運，鳳凰山風(fēng)電場累計損失電量達(dá)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(fēng)電場制定了《風(fēng)機葉片覆冰應(yīng)急預(yù)案》，指導(dǎo)運行人員通過人為監(jiān)控，加強運行監(jiān)盤，科學(xué)有序地應(yīng)對風(fēng)機葉片覆冰運行情況，避免風(fēng)機在自動運行中因覆冰加重直至風(fēng)機不堪重負(fù)而停運導(dǎo)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(shù)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(dǎo)致成本增加，因此不是葉片的標(biāo)配，而且根據(jù)風(fēng)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(fēng)電場處于雷雨多發(fā)地帶，給設(shè)備帶來了嚴(yán)重的安全隱患，損失較為嚴(yán)重，風(fēng)電場為應(yīng)對雷擊危害，多次與風(fēng)機及箱變廠家進行溝通交流，進一步優(yōu)化設(shè)備防雷性能。風(fēng)機廠家已完成對風(fēng)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(cè)浪涌回路整改。經(jīng)過優(yōu)化整改后，目前設(shè)備運行良好，防雷成效顯著。

　　在王穩(wěn)看來，2016年風(fēng)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(fēng)電進行限電，一直持續(xù)到7月，這也是湖南首次對風(fēng)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(fēng)電大發(fā)期。初步估算，2016年鳳凰山風(fēng)電場累計限電損失電量552萬千瓦時。王穩(wěn)預(yù)測，今后湖南地區(qū)對風(fēng)電進行限電或?qū)⒊蔀槌B(tài)。

　　“從限電現(xiàn)象出現(xiàn)開始，鳳凰山風(fēng)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(diào)整動態(tài)，再結(jié)合風(fēng)功率預(yù)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）