风电场安全与效益整体提升方案

引言近年来，随着各大整机厂家出质保风机的数量增加，风电后市场技术改造升级工作需求呈现爆发式增长。媒体普遍预计到2020年，国内风电后市场规模将达到年均200亿元以上，甚至超过300亿元。目前，各类技改工作种类繁多，技改厂家包括业主自营子公司、整机厂家（华锐风电子公司锐电科技有限公司、金风科技子公司金风慧能有限公司等）、独立第三方厂家等，技改方案和效果良莠不齐。本文从业主收益最大化的角度提出风电场安全与效益整体提升方案。本整体提升方案主要分为四个部分，分别是：

风机安全性能提升；

数据分析及预诊断；

故障处理系统升级；

发电量提升。四个部分可以独立进行，但并不是完全独立存在的，是相互联系有机统一的。图1是锐电科技的风电场安全与效益整体提升方案产品介绍。图1风电场安全与效益整体提升方案1、风机安全性能提升风电机组安全事故大致可分为三类：1）机组超速导致的飞车等安全事故。2）机组振动过大造成的叶片扫塔筒等安全事故。3）机组局部温度过高造成的失火等安全事故。目前风机安全性是业主最关心的事情，避免重大安全事故被放在风电厂生产运行的第一位。因此，业主需要在风机安全性能提升上加大投入。早期风机在安全性能方面有很多可以提高的地方，可归纳为三点：1）机组设计安全等级不够，例如变桨系统故障较多、后备电源不可靠等。2）机组缺少相关安全性能测试，例如缺少安全链测试、超速保护测试、振动保护测试、过功率保护测试、后备电源测试、主刹车功能测试等。3）缺少叶片功能异常预警、偏航功能异常预警、齿轮箱功能异常预警、易燃点预警等。风机安全性能提升产品有助于帮助业主了解现场风机的安全性能，提升机组设计安全性，做到防患于未然。锐电科技目前推出的安全性能提升产品已经在多个风场应用，得到业主的一致好评。图2某风场机组发生安全事故2、数据分析及预诊断在风电日常生产过程中各种应用系统会同时产生大量数据，风电场对各种数据无法进行深入分析，往往只能根据风机故障及表象数据推算单台风机运行状况，无法对风电场运行整体情况进行评估，不能更好的发现风电场中存在的问题，影响风电场经济效益。数据分析课题的开展，有利于提高机组核心产品的竞争力，有利于对各风场的机组进行大数据统计，更加高速有效地发现数据中的隐含信息为业主带来可观的经济效益。数据的数量和质量对数据分析的结果起到至关重要的作用，例如，对于华锐风电的出质保风机，锐电科技掌握了近万台华锐风电机组最长可达10年的运行数据，使其在数据分析和预诊断方面具有天然优势。图3某风场机组软件优化前后各系统故障分析3、故障处理系统升级随着风电机组运行时间的增加，在恶劣的工况条件下，机组的某些部件，例如变频器、齿轮箱、发电机、变桨系统、偏航系统等容易发生故障，造成故障停机，不仅影响发电量，还会对机组安全带来威胁，造成严重的经济损失。加之目前出质保机组日益增多，业主或者第三方运维公司对机组了解程度有限，因故障处理而造成的维护费用相当可观。通过多年的故障处理经验可以发现，传统的故障处理系统存在故障定位笼统、故障解释单一、故障记录粗略、故障预警缺失等诸多缺点，并且不利于现场消缺，对风场效益带来较大的负面影响。故障处理系统升级在吸取以往故障处理经验的基础上，推陈出新，整合升级机组故障处理系统，推出故障分级细化、大部件故障预警、故障记录升级、故障逻辑优化、专家库系统5大模块，极大提升故障处理的便捷与精准程度。故障处理系统升级中的专家库系统等需要根据机组历史运行数据和原始设计资料进行综合评估，这方面锐电科技依托于华锐设计研究院，相比于其他厂家优势明显。图4某风场故障分类显示4、发电量提升当前已装机风场中，部分风电场机组的控制策略相对简单粗糙，有的机组仍按照单一的查表控制算法控制，存在最佳叶尖速比区范围小、风能捕获少、转速—转矩参数固定、环境温度影响欠考虑、低风速下无寻优辨识功能等缺点，使得整个风电场发电量偏低，严重影响风电场效益。部分风电场机组的控制策略虽采用了最优叶尖速比的控制策略，但大部分同一机型采用相同的控制策略。能依据环境差异、运行工况差异、机组个体性能差异来调整机组的控制策略，实现一机一策可充分挖掘每台机组的发电潜力，给业主带来显著的经济收益。图5是锐电科技根据某风场21号风机的特点进行一机一策控制策略调整后功率曲线与之前的对比。图5某风场21号机组发电量提升改造前后对比5、总结本文主要分四部分分析了风电场安全与效益整体提升方案。广大业主对风机安全性能提升和发电量提升需求较为强烈。但是数据分析及预诊断和故障处理系统升级不仅可以帮助业主了解风电场运行情况，提高运行维护效率，也可以促进风机安全性能提升和发电量提升，有越来越多的业主已经意识到这点。目前，提供风电后市场技改方案的厂家较多，主要有以整机厂家作为后盾的锐电科技、金风慧能等公司，这些公司具有全面的整机研发实力，技改方案成熟度较高。同时还有很多第三方专业公司团队提供技改方案，其中部分公司由于技术团队人数较