一座智慧風(fēng)電場開發(fā)帶來的啟示

本刊 | 夏云峰

初冬的寧夏，天空寧靜而蔚藍(lán)。在這片藍(lán)色天空下，一座全新的智慧風(fēng)電場正式投入運行。

2018年9月28日，魯能寧夏鹽池于家梁10萬千瓦風(fēng)電項目實現(xiàn)全場并網(wǎng)運行。據(jù)悉，該風(fēng)電場于2017年11月獲得核準(zhǔn)，是魯能新能源在寧夏區(qū)域內(nèi)的首個風(fēng)電項目。魯能甘肅分公司以建設(shè)區(qū)域標(biāo)桿，塑造魯能形象為目標(biāo)，邀請中國電建西北勘測設(shè)計研究院有限公司、山東電力建設(shè)第三工程有限公司、新疆金風(fēng)科技股份有限公司等行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先企業(yè)，先后多次召開項目策劃研討會，經(jīng)業(yè)內(nèi)專家反復(fù)論證，確立了“打造智慧風(fēng)電場，引領(lǐng)行業(yè)新發(fā)展”的建設(shè)目標(biāo)。項目參與方在魯能甘肅分公司的精心組織下，將“前期規(guī)范化、設(shè)計數(shù)字化、設(shè)備智能化，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化”貫穿于項目開發(fā)建設(shè)全過程，展現(xiàn)了新時代風(fēng)電場的典型形象，引領(lǐng)寧夏區(qū)域乃至全國范圍內(nèi)風(fēng)電行業(yè)發(fā)展新風(fēng)向。

技術(shù)創(chuàng)新，樹標(biāo)桿

為打造智慧型風(fēng)電場，使風(fēng)電機(jī)組能夠像人一樣具備自我感知能力；同時可以結(jié)合風(fēng)電場實際情況，具備獨立的分析能力，形成最適合風(fēng)電場特點的控制邏輯和機(jī)組動作指令，項目采用了激光雷達(dá)控制技術(shù)、風(fēng)電場群控制系統(tǒng)和電壓管理平臺等國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù)，為風(fēng)電安裝了智慧的“眼睛”和智能的“大腦”，實現(xiàn)機(jī)組信息自動采集處理、狀態(tài)提前感知、設(shè)備在線監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制操作、人機(jī)互聯(lián)等智慧特性。智能化設(shè)備和系統(tǒng)的應(yīng)用也為智能化運維奠定堅實基礎(chǔ)，同時提高了電網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)能力，使得項目成為寧夏電網(wǎng)友好型示范風(fēng)電場。

其中，通過引入激光雷達(dá)控制技術(shù)，借助激光測風(fēng)傳感技術(shù)和先進(jìn)的風(fēng)電機(jī)組控制技術(shù)，為機(jī)組裝上“眼睛”，通過提前感知機(jī)組前方的風(fēng)速信息，并將該信號引入控制系統(tǒng)中，使設(shè)備能夠更好地適應(yīng)風(fēng)速變化，有效地降低項目機(jī)組5%～15%的載荷，提升運行穩(wěn)定性；同時在保證安全的情況下，將降低的載荷轉(zhuǎn)化為機(jī)組的發(fā)電量，為項目貢獻(xiàn)超過2%的額外發(fā)電量。

場群控制系統(tǒng)則是利用先進(jìn)的傳感技術(shù)與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，對機(jī)組關(guān)鍵部件在運行過程中的位移、傾角等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并實施參數(shù)的實時采集，為整機(jī)的控制系統(tǒng)提供信息和判斷依據(jù)。這種為風(fēng)電機(jī)組裝上“大腦”的方式，不僅可以通過對最大功率追蹤自校正、偏航對風(fēng)自校正控制、季節(jié)性功率自校正、變槳自適應(yīng)控制等手段使單臺機(jī)組的發(fā)電量提高約1%～2%，同時還能夠結(jié)合項目現(xiàn)場地形和周邊限制性因素，統(tǒng)籌整個風(fēng)電場內(nèi)機(jī)組的控制，在規(guī)避項目噪聲環(huán)境適應(yīng)性風(fēng)險的同時，充分挖掘整個風(fēng)電場的發(fā)電潛能。

此外，為了充分考慮西北電網(wǎng)未來的要求，配合電網(wǎng)智能調(diào)度，項目配置了先進(jìn)的電壓管理平臺。該系統(tǒng)既可以適應(yīng)電網(wǎng)一次調(diào)頻的要求，也能夠充分挖掘機(jī)組發(fā)無功的能力，在提高系統(tǒng)無功電壓控制穩(wěn)定性的同時，減少了項目集中式無功補償設(shè)備（SVG）的負(fù)載率，使SVG年用電量下降50%以上。

智慧運維，促發(fā)展

除了核心設(shè)備的智能化以外，運維管理也是體現(xiàn)風(fēng)電場智能化的關(guān)鍵參考指標(biāo)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)電機(jī)組故障預(yù)測預(yù)警，改變現(xiàn)場運維模式，并且做到隨時隨地獲取項目實時狀態(tài)，以便于高效決策，于家梁風(fēng)電場配置了設(shè)備健康管理系統(tǒng)和風(fēng)電場智慧移動辦公系統(tǒng)。

設(shè)備健康管理系統(tǒng)的應(yīng)用，一方面提升了機(jī)組的穩(wěn)定性和可靠性，降低常規(guī)部件的損耗和發(fā)電量損失；另一方面也提高了機(jī)組運檢的計劃性，通過對機(jī)組性能、重大部件和常規(guī)部件的監(jiān)測與預(yù)警，實現(xiàn)維護(hù)策略的轉(zhuǎn)變，增加主動預(yù)防的計劃性工作比重，減少被動響應(yīng)的非計劃性工作比重，有效降低了運維成本，并提高現(xiàn)場管理水平。

該系統(tǒng)通過算法分析建立故障預(yù)警模型，提前發(fā)現(xiàn)機(jī)組運行過程中對整體性能影響較大的潛在問題，如功率曲線偏差、對風(fēng)不正、冷卻系統(tǒng)缺水等，減少由于性能問題引起的電量損失；動態(tài)監(jiān)測大部件的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)它們的異常工作狀態(tài)，如葉片鼓包或開裂、發(fā)電機(jī)軸承損壞等，減少大部件安全風(fēng)險，降低因大部件損壞而長時間停機(jī)帶來的發(fā)電量損失或人員安全風(fēng)險。

智慧移動辦公系統(tǒng)的布置，讓所有參與項目生產(chǎn)和管理的工作人員可以隨時隨地掌握設(shè)備運行和狀態(tài)數(shù)據(jù)，提高信息獲取和決策效率。現(xiàn)場維護(hù)工程師能夠通過故障診斷模塊，對照手機(jī)客戶端的操作流程處理問題，減少故障恢復(fù)時間，降低發(fā)電量損失。風(fēng)電場值長可以結(jié)合系統(tǒng)中提供的氣象安全服務(wù)，合理安排現(xiàn)場的運維工作，保障生產(chǎn)工作安全；也能夠利用設(shè)備預(yù)警模塊，安排現(xiàn)場設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)，提高設(shè)備健康度；同時通過跟蹤預(yù)警工單的工作記錄，實現(xiàn)處理過程的透明化。分公司及總部管理人員則可以實時了解和掌握項目的運行狀態(tài)與經(jīng)營指標(biāo)，以實現(xiàn)重大事項的快速決策。

魯能寧夏鹽池于家梁智慧風(fēng)電場的建成，預(yù)示著寧夏風(fēng)電進(jìn)入新時代。隨著這些技術(shù)的深入應(yīng)用和不斷創(chuàng)新，智慧風(fēng)電場將會為風(fēng)電行業(yè)的持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造更大的價值。