風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)設(shè)備選擇及運(yùn)行維護(hù)的優(yōu)化措施

徐 洲

華電福新能源股份有限公司吉林分公司 吉林 長(zhǎng)春 130000

1 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展與時(shí)代的進(jìn)步，以綠色能源為代表的風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域蓬勃發(fā)展。風(fēng)電場(chǎng)核心設(shè)備風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選型、運(yùn)維和優(yōu)化都需要相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行科學(xué)考量，使風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最優(yōu)。本文基于筆者華電福新能源股份有限公司吉林分公司多年工作經(jīng)驗(yàn)，在理論結(jié)合實(shí)際的前提下，以路上風(fēng)電風(fēng)機(jī)選型、運(yùn)維技術(shù)為研究對(duì)象。充分考量不同地形地貌下的風(fēng)電廠運(yùn)行合理性，指引相關(guān)部門進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)與改造。

2 風(fēng)能資源及其利用情況評(píng)估

風(fēng)能資源評(píng)估是一項(xiàng)基于統(tǒng)計(jì)學(xué)、氣象學(xué)與能源動(dòng)力工程等多重學(xué)科為一體的科學(xué)性資源評(píng)估工作。是需要研究區(qū)域長(zhǎng)效性風(fēng)能資源多重參數(shù)進(jìn)行不間斷分析而得到的。在不同研究區(qū)，需要進(jìn)行一定范圍內(nèi)的風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、空氣密度等可測(cè)物理量的密集性點(diǎn)狀獲取，以形成參數(shù)場(chǎng)。以核算得風(fēng)功率密度和有效年小時(shí)數(shù)等量化參數(shù)。從而進(jìn)行規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估框架下的資源分級(jí)。從而指引后續(xù)的風(fēng)電場(chǎng)選址和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型等細(xì)節(jié)。

根據(jù)筆者相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在不同區(qū)域面積內(nèi)進(jìn)行風(fēng)能資源評(píng)估方法上有所區(qū)別，但能進(jìn)行復(fù)合型運(yùn)用以減小評(píng)測(cè)誤差。在此進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述(圖1)：宏觀風(fēng)能資源評(píng)估，是以風(fēng)電場(chǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃和風(fēng)能大數(shù)據(jù)分析和普查為研究工作角度而進(jìn)行大面積的國(guó)家地區(qū)和地形地貌為單元的氣象級(jí)別評(píng)價(jià)，通常依靠當(dāng)?shù)貧庀笳尽y(cè)風(fēng)塔等全數(shù)據(jù)鏈硬件分析工具進(jìn)行相關(guān)工作的推進(jìn)。但是在海域評(píng)測(cè)的海風(fēng)、低層急流風(fēng)、回流等大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律級(jí)別的研究方面較為困難，所以在最終成果出具前通常進(jìn)行中尺度數(shù)據(jù)＋數(shù)值模擬的方法進(jìn)行小規(guī)模評(píng)價(jià)最終歸一化數(shù)據(jù)進(jìn)行累加。而微觀框架下的風(fēng)電場(chǎng)等中、小尺度區(qū)域及其相關(guān)更加小的風(fēng)能資源評(píng)估需要對(duì)數(shù)據(jù)鏈和一定時(shí)間范圍內(nèi)的未來(lái)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)需要得出高質(zhì)量的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，且需要估算描述小范圍內(nèi)的地貌、湍流、切變等參數(shù)對(duì)最終評(píng)估效果的變化范圍欲度。所以運(yùn)用多維數(shù)學(xué)建模進(jìn)行這項(xiàng)工作，效果更佳。

圖1 風(fēng)能資源評(píng)估策略

3 風(fēng)電風(fēng)機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀

陸上風(fēng)電風(fēng)機(jī)技術(shù)主要有兩種類型，一種是雙饋異步技術(shù)，另一種是直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)。它們之間有顯著的差異。根據(jù)不同的發(fā)電機(jī)組，需要選擇不同的發(fā)電機(jī)組尺寸和類型。下面是詳細(xì)的描述。首先，雙饋異步。在雙饋的概念，繞組異步發(fā)電機(jī)需要解決發(fā)電機(jī)和確定額定功率通過(guò)連接刷小型交流器。此外，它還需要控制發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)和速度通過(guò)交流發(fā)電機(jī)保持單元工作在一個(gè)范圍更廣泛的發(fā)電以滿足風(fēng)力發(fā)電的需要。雙饋異步電機(jī)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。首先，它可以變速運(yùn)行，提高發(fā)電效率，保證系統(tǒng)效率。其次，小交流可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為電網(wǎng)的無(wú)功提供支持。最后，可以使用先進(jìn)的技術(shù)解決方案來(lái)滿足并網(wǎng)指南的要求。二是全方位推進(jìn)。在全功率交流中，變頻器對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)與電網(wǎng)的隔離和發(fā)電機(jī)的有效控制起著重要作用。全直向模型具有明顯的優(yōu)勢(shì)。它的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。首先，它可以消除發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間的相互作用，保證風(fēng)力渦輪機(jī)的穩(wěn)定性。其次，可以減少電網(wǎng)對(duì)風(fēng)機(jī)的機(jī)械沖擊，減少故障的發(fā)生，有效控制整體功率。最后，保證調(diào)速范圍的合理性，提高發(fā)電量，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，增加并網(wǎng)的符合性。第三，半直驅(qū)、半直驅(qū)和全直驅(qū)是直驅(qū)的兩種形式。半直驅(qū)主要是指中速變頻器與小型發(fā)電機(jī)的組合。它的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，低速可以降低機(jī)械應(yīng)力，發(fā)揮重要作用。其次，它具有重量輕、體積小的優(yōu)點(diǎn)。

4 風(fēng)電風(fēng)機(jī)設(shè)備選型

4.1 風(fēng)電風(fēng)機(jī)設(shè)備選型的原則 根據(jù)行業(yè)規(guī)范與設(shè)計(jì)原則，風(fēng)電風(fēng)機(jī)設(shè)備選型需要在資源可靠，成本可算，利潤(rùn)可取的前提下進(jìn)行規(guī)模化開發(fā)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電資源的最大化利用。在此筆者總結(jié)出風(fēng)電機(jī)組選型的核心7大原則。(1)核算評(píng)估當(dāng)?shù)仫L(fēng)能資源，需要根據(jù)地形地貌與季節(jié)性風(fēng)流變化進(jìn)行風(fēng)能評(píng)估以幫助后續(xù)風(fēng)電場(chǎng)類型的標(biāo)定。(2)調(diào)研運(yùn)輸和安裝情況，需要根據(jù)地形地貌和風(fēng)電場(chǎng)選址情況進(jìn)行不同單機(jī)容量機(jī)組安裝、運(yùn)行和檢修工作的評(píng)定以核算投資。(3)核查極端氣候條件進(jìn)行機(jī)型的確定和應(yīng)急情況備選。(4)經(jīng)濟(jì)核算與運(yùn)行成本利潤(rùn)額考量。在設(shè)備選型過(guò)程中需要對(duì)相應(yīng)零部件、易損件和維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行投資評(píng)估，并根據(jù)階梯電價(jià)進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行成本考量，在經(jīng)濟(jì)考核指標(biāo)下進(jìn)行相應(yīng)機(jī)組的選型。(5)綜合評(píng)定設(shè)備機(jī)型的參數(shù)細(xì)節(jié)，在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、材料耐久性、效率先進(jìn)性、安全成熟性等多重評(píng)定權(quán)重下進(jìn)行機(jī)組的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較工作。(6)充分借助軟件模擬進(jìn)行多維場(chǎng)環(huán)境下的，系統(tǒng)工程風(fēng)電設(shè)備使用壽命和安全部署方面的評(píng)估，以獲取模擬數(shù)據(jù)。

4.2 風(fēng)電風(fēng)機(jī)設(shè)備選型的措施 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備的選型需要考慮的問(wèn)題很多，其中有五個(gè)明顯的問(wèn)題。首先，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的位置，選擇安全水平高的地區(qū)，選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)的風(fēng)力渦輪機(jī)單位根據(jù)溫度范圍，同時(shí)，考慮因素，如島嶼和沿海地區(qū)，注意是否防腐、絕緣和特殊要求需要滿足。其次，我們需要注意交通條件的限制，選擇合適的地址。第三，根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，選擇單機(jī)組容量大、變速技術(shù)的機(jī)型，增加發(fā)電量，減少機(jī)組數(shù)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，降低運(yùn)行成本。第四，注意價(jià)格因素的影響，了解風(fēng)力渦輪機(jī)的價(jià)格和基本成本，根據(jù)單個(gè)機(jī)組的產(chǎn)能、配套設(shè)施的成本。五是售后服務(wù)，在廠家，需要安排專門的服務(wù)機(jī)構(gòu)、服務(wù)設(shè)施，確保售后服務(wù)的順利實(shí)施，有效選用風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，多重環(huán)境下的風(fēng)電設(shè)備設(shè)施選型與安裝是一項(xiàng)基于技術(shù)、維保、運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)、安全等多環(huán)節(jié)的系統(tǒng)工程技術(shù)，需要全方位考量。在此一定要明確在確保風(fēng)機(jī)設(shè)備的合理性，提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)一定要提高風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性，保證電機(jī)組的安全可靠，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的最大化，創(chuàng)造更大的價(jià)值。