發現牦牛坪風電場的“內在美”

本刊|趙靚

因為可以與水電形成季節性互補，云南風電限電情況相對較少，因此該地區的風電開發備受關注。在風電開發暫停一段時間后，2014年云南省發展改革委下發《關于恢復全省風電建設有關事項的通知》，開始批復新的風電項目。然而，云南地處云貴高原，地貌褶皺縱橫，大部分風電項目都位于高海拔地區，對設備質量、建設成本、施工難度等要求甚高。這使得一個高海拔風電場在設備生產與選型、工程建設時期工作進行的好壞，就已經決定了這個風電場的命運。

在《風能》雜志組織的“最美風電場”活動中，記者走訪了位于云南省麗江市寧蒗彝族自治縣的牦牛坪風電場。據介紹，牦牛坪風電場于2011 年12 月開始安裝機組，2012 年9月完成了全部33 臺三一重能機組的調試。風電場平均海拔3200 米，其中最高機位位于海拔3450 米處，不但是不折不扣的高海拔風電場，還是投運當年全國海拔最高的風電場。

在近三年的時間里，該風電場的整機設備沒有發生過一次需要更換關鍵零部件的故障。其2013 年至2015 年的平均可利用率為99.2%，遠遠高于年平均可利用率92.5%的考核指標。雖然該風電場在汛期有小量的限電，但在2014 年平均風速每秒6.76 米 的情況下，發電量仍達到1 億千瓦時。

那么，是什么原因使得該風電場能夠順利完成建設，并保持了良好的運行？

設備可靠

云南高海拔地區濕度較大，并常常云霧繚繞。牦牛坪風電場安裝的33 臺風電機組，全部是三一重能的SE8215－H3 高原機型，據該公司相關技術人員介紹，這款機型的很多零部件都針對高原地區的潮濕、雷電環境進行了優化設計。

據了解，風電機組的發電機受潮濕影響的部件主要是定轉子繞組和集電環。如果發電機在潮濕環境中長期沒有運行，其定轉子繞組表面會形成凝露，使繞組絕緣電阻降低，影響發電機再次啟動或運行安全。而集電環冷態時，潮氣會在其表面形成凝露，侵蝕金屬表面和碳刷，導致滑環表面劣化、接觸電阻增大，造成再次啟動時的安全隱患。因此，這就需要不斷保持發電機內部的低濕度環境，而在冬天還要防止冰凍，保證發電機內有干燥的熱空氣。

為此，三一重能的技術人員首先提高了發電機絕緣的防潮性能，采用新型絕緣材料，改進了絕緣結構，減少接觸空氣的面積和增加了繞組等的爬電距離，應用多次VPI 特殊處理。同時，他們還為發電機內部增加了加熱除濕裝置。例如為集電環罩內配備的加熱器，是海上型機組上所使用的，在發電機低速運行或停運時，能夠進行加熱除濕，保護滑環和碳刷。另外，該機型還應用了三一專利的通風冷卻系統，使用耐熱達到180 攝氏度的H 級絕緣體系。令電機溫升低，額定工況下溫度不超過130 攝氏度，來確保發電機在海拔3500 米下安全可靠的運行。

“這個風電場的大霧天氣濕度是90%多，對電氣元器件影響大。因為絕緣低了，很容易擊穿，比較容易損壞。因此這個機型的變流器、機艙柜、塔底柜等電氣元件，也全部是針對高海拔設計的。”上述技術人員提到。

據了解，各類電氣柜中需要重點防潮的器件有控制器、開關電源、變壓器等。為此該機型增加了濕控器，改進了加熱器控制回路，令溫控器器件失效時，也可以保證加熱系統正常工作。同時，還增加了機艙柜變壓器側加熱器，從而防止變壓器表面產生凝露。另外，這個型號的機組專門采用了水冷結構的變流器，并將超級電容應用在變槳系統的備用電源中，從而保證這些關鍵零部件的環境適應性。

工程細致

由于山高坡陡，牦牛坪風電場的建設工作，直到如今仍令一位參與過該項目的經理記憶猶新。

“機艙是從北京南口發貨的，之后會一直跟蹤到風電場。從麗江到寧蒗的路特別難走，對于北方司機來說，路況無法想象。我們便把主機卸下來，用空車跑了一趟。發現即使是空車，也有7、8 處沒法通過。”這位經理提到：“為此我們采取了很多辦法，比如道路改造等。在一些彎道中，運輸車拉著主機在拐彎時容易碰到圍欄，相關人員便守在那里，車來時拆除圍欄，車過后安裝圍欄，確保運輸期間人員與設備的安全。”

但是，從寧蒗到風電場之間的15 公里路程，更為狹窄陡峭。風電場業主為此將道路改擴建達32 處，幾臺鏟車守在陡坡處，隨時通過前面拽、后邊推的方式幫助運輸車爬坡。可即使是道路已經進行了必要的處理，安全問題仍需要仔細對待。

“有一天吊裝完了，已經到了晚上10 點，想到領導說主機在運輸過程中絕對不能出事，我們就開著車去麗江接車。在翻越金沙江旁的“十八彎”時，運輸車司機不慎將主機后面的兩個車輪掉到溝里，如果他繼續開的話就肯定要翻車。我們在后面趕緊大喊，提醒他注意，并跑到下面看主機有沒有受損。”上述項目經理回憶：“之后通過添土、鏟石頭，把溝填起來個斜坡，才讓車慢慢開起來。當天晚上要是偷懶不去干活的的話，絕對出事了。”

為保證設備安裝和調試質量，風電場業主、總承包、安裝隊和整機商要對機組的安裝情況進行驗收。在此之前，整機商需先向施工隊進行技術和安全交底，并24 小時跟隨施工隊進行監督。作為當時海拔最高的風電場項目，各方人員在加班加點的工作過程中難免出現高原反應。由于風電機組安裝調試工作是高空作業，高原反應容易使人昏迷墜落，各方人員的安全成為風電場建設期間的重點。

“有人來了就高原反應，會被直接調走，除非干了一段時間自己覺得身體沒有問題，才會被留下。”上述項目經理說：“在牦牛坪風電場，我們每爬一節塔筒，就要休息一會兒，爬上機艙需要半個多小時。所以調試期間常常上了機艙就不下來，無論干到幾點。”

生產創新

在麗江到牦牛坪風電場的途中，即便道路進行了改造，主機的運輸仍然一波三折。那么，將葉片運到目的地，就成為了幾乎是不可能完成的工作，除非完全不計成本。由于風電項目要講究投資回報，葉片運輸問題就必須以較低的成本予以解決。為此，高海拔葉片工廠作為三一重能的一項創新，出現在牦牛坪風電場升壓站建設工地旁。

“葉片工廠從2010 年中開始進項目，到2011 年7 月舉行首片葉片下線儀式，再到2011 年底完成全部生產，正好供得上工程施工進度。”三一重能一位了解葉片生產情況的員工說：“現在看牦牛坪人煙稀少，當時有上百人，大家都住在如今葉片工廠旁已被拆除的簡易房中，非常熱鬧。”

除去人的因素，面對高海拔環境的特殊性，能夠在海拔3000 米以上地區生產風電葉片，并使這些葉片已經穩定運行近三年不出任何質量問題，主要依靠的還是技術與管理。

有資料顯示，高海拔葉片工廠采用的是真空灌注成型工藝，針對高海拔地區真空度降低的問題，三一重能通過設計不同的真空布管方式、樹脂灌注流動路徑和真空材料鋪層方式，減少樹脂的灌注時間。這項技術能夠在不修改葉片任何結構設計參數的前提下，令樹脂含量及結構強度與平原地區生產的葉片相同。

在管理方面，該工廠嚴格執行了工藝文件，所有工藝參數由總部制定，禁止工廠自行修改工藝。工廠的生產方式也參照軍品生產質量控制模式組織，一旦設備、材料、工藝、生產地點與人員任何參數發生變化，都重新進行工藝評審。生產人員還詳細記錄了生產過程中的參數，使產品生產過程可以進行追溯，同時這些數據被妥善保存，直到葉片壽命期完成才進行銷毀。

事實上，正是通過葉片研發人員及項目現場上百位員工的共同努力，牦牛坪項目開創了在海拔3000 米以上區域生產葉片的先河，并標志著我國掌握了在高海拔地區生產風電葉片的工藝流程，解決了大部分高原地區道路崎嶇、葉片運輸困難的問題，創造了新的生產模式。