大型風電場發電運行提質增效技術探究

張 陸

華能國際電力股份有限公司廣西清潔能源分公司 廣西 南寧 530000

1 引言

在國家全力推進高質量發展的關鍵時期內,風電產業作為重要的新能源產業面臨著提質增效的要求。近年來,風電產業裝機規模日益增大,要實現高質量發展必須借助科技的力量實現更好地運營管理目標。本文主要從三個方面對如何實現大型風電場發電運行提質增效目標談一下自己的看法,旨在推動我國風電產業健康蓬勃發展,加快走上高質量發展道路。

2 借助信息化技術提質增效

對于大型風電場而言,大多是分布式,風電場容量小而地理位置分散,這種情況下,采用傳統的風電運行管理模式需要很多的生產人員和運維人員,人工成本很高,不利于提質增效目標的實現。借助信息化技術以網絡化思維對風電場進行控制將人工體力和腦力用信息化設備和信息化技術所代替,不僅節約了人工成本,而且可以大大提升風電場運行效率。近年來,智慧化生產管理模式成為風電場運行管理的主流發展趨勢,通過信息化技術實現風電場的高效管理。對風機設備來說,利用信息技術可以實現風機的自我調節、風險診斷和隱患排查、對重大故障直接啟動安全控制機制。對風電場來說,利用信息化技術可以實現自主控制和自主優化,對風力環境以及電網環境進行快速反應,使風電場運行狀態調整到最佳狀態。基于信息化技術的集控系統可以對風電場多方面因素進行統籌分析,制定最佳的運行策略,實現智能化運維。利用信息化技術構建風電場運營管理平臺,依托云計算技術、大數據技術采集更多維度的數據,豐富風電場運行數據庫,并對數據進行更加準確的分類,幫助工作人員獲取到更加及時客觀的風電運行信息,便于作出最佳策略。隨著風電場運行數據庫的逐漸增大,可以更好地挖掘數據的潛在價值,分析影響風電場運行中受到的不利因素,建立更科學的數學模型,優化運行策略,更精準地滿足風電場運行需求。

3 圍繞發電功率值的提質增效

風電場機組裝機臺數越來越多,但是隨著風電設備服役時間的延長,設備損耗、設備老化是導致發電量下降的重要因素。風電場經濟效益的提升是一個長期的過程,從投資回報率上看需要20～25年,因此要想實現提質增效的目標,對風電機組設備的發電功率進行研究,盡可能提升風電機組發電量是重要的途徑。提高風電機組發電功率的方式包括對風電場機組運行參數進行調整,對風電機組的運行控制策略進行優化。借助空氣動力學仿真模型,對機組設備發電功率損耗進行補償優化,挖掘風電機組的發電潛能,提高風電機組發電量。對于風電場來說,由于風能具有間歇性特征,因此對風電機組發電功率進行精準預測較難,繼而很難對風電有功功率進行控制。為了更好地利用風能,提高風電機組發電量對風電有功功率進行控制。如在保證電網穩定運行的條件下,以電網能夠接納的能力來計算出風電場發電功率上限。根據上限值來平衡好各部分風電機組的發電狀態,當低于上限值時,風電機組可進行自由發電,當超出上限值時,可啟動其他空閑的風電機組進行發電,更好地利用風能資源,同時提高風電場發電量。近年來,越來越多的風電功率預測技術涌現出來,為更準確地預測風電功率提供了支持。如采用NWP數據處理服務器從網絡上下載氣象部門發布的天氣預報信息,然后通過系統中的數據處理軟件,在預測算法等數據技術的支持下解析出風電場所處地域的風能資源信息,并將這些數據轉化成特定的格式存入數據庫。利用預測算法技術可以對風電場環境的風速進行進行預測,繼而預測出發電功率。利用風電功率預測系統,將氣象預報數據、實時氣象數據、風電機組實時輸出功率、逆變機組狀態數據統籌分析,實現對風電場短期功率的準確預測。

4 依靠控制技術提質增效

風電場所處的環境十分多變,在雷雨、風沙、烈日等不同的天氣環境中,風電場運行控制技術水平的高低對發電質量和發電效率影響較大。通過多種控制技術實現風電場運行提質增效目標是一條重要途徑。如采用空氣自密度采集設備來獲取空氣密度值,經過控制技術進行邏輯計算后判斷出空氣密度對應的情況,然后根據控制技術判斷的結果來發出操作指令,對風機轉速進行調整,使風機機組運行狀態與實際風力環境更匹配,提升風機發電量。在風電機組長時期運行的過程中,機組設備機械動能會轉化為部分熱能,因此導致機組內部有部分熱量,這部分熱量不能夠及時被排出會影響到機組設備的使用性能和使用壽命。對這種情況可借助熱交換控制技術對機組內部的熱量分布情況進行分析,幫助機組內部熱量散發,保證機組內部環境溫度處于正常范圍,延長機組設備壽命。風力設備在運行時容易在下游形成尾流區,容易給處于尾流區的風機運行帶來不利影響。為了優化風電場整體運行工況,采用尾流協同控制技術使每一臺風電機組能夠更好地滿足風電場的總體效益,實現各個機組運行協調性,減少風電場因尾流效應而造成的損經濟損失。

5 結語

綜上所述,風電場越來越大型化,在實際的運行過程中,科學的運行管理技術是實現風電場提質增效目標的重要途徑。通過借助信息化技術、圍繞發電功率值以及依靠控制技術可以減少機組運行中的損耗,實現對機組的優化控制,提高機組發電量,使風電場更高效的運行,推動提質增效目標的加快實現。