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2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。
本屆大會以“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。
10月19日上午，上海電氣風電集團股份有限公司工程服務分公司服務產品開發部總工李燦在風電機組優化升級專題論壇上發表題為《后市場風電機組優化產品的開發》的主題演講。
以下為發言全文：
大家好，我今天跟大家探討的問題是老舊風電場提質增效的方案和探討，在探討開始之前先跟大家簡單介紹一下我們公司和我們公司的產品線。我們工程服務分公司是成立于2015年11月，是一個風電全生命周期整體服務方案的提供商。我們大概有9大產品線，分別有精益運維、精品備件、大部件、制造。今天跟這個話題比較相關的是機組優化和葉片增功的板塊。
話題主要分三個部分，一個是老舊風電場的問題，第二個提質增效的方案，基于我們公司現在開發的產品來提的一些提質增效方案以及經典案例的分享。
老舊風場的問題，前面幾家友商都已經提到了這些問題，我這里再簡單的重復一下，一個是老舊風場風資源非常好，由于歷史的原因，機組相對來說會比較低效。這個低效體現在它的標準化的機型沒有辦法滿足風場的環境，存量機組控制技術相對比較陳舊，單機風能利用率非常低下，一些場級風機協調的控制，比如說尾流效應等等，不能充分利用場級風資源。早期技術比較落后是電控上面，故障頻發，進口元器件停產導致停機損失發電量，更主要還有很多進口的廠商退出了中國的市場，沒有人維護。還有一些綜合性復雜的問題我們沒有辦法去解決。還有一個痛點，原來設計電網的適應性比較差，當前我們電網的需求是在不斷的提高，高擊穿的標準跟以前不一樣，一次調頻、慣量支撐等等，這些都需要我們為業主去考慮做技改，原來的設計環境適應性比較弱，環境適應性有兩個方面，一個對環境的友好性，一個適應環境的能力兩個方面，包括葉片的腐蝕、冰凍，還有老的機組產生的噪聲、光影，一開始我們在做風機設計的時候并沒有考慮到這些，對周邊環境不友好。
接下來是提質增效的方案。從五個方面去考慮，因為前面的四個問題歸納起來都是可以從風、機、場、環、網五個方面做一些改進和升級。風機最主要來源是風，如何把風最大化利用，并且如何拿到更加多的風能，這是我們考慮的問題，這就是我們提的第一個點如何增功。機是指整機的優化治理，里面包括發掘自身的潛能，所謂自身潛能就是降低故障率，提升機組可利用率。場就是在場控上面，場控上面主要是協調全場的風資源，如何發揮全場的能力。環是指環境的適應性，通過葉片治理、控制系統的優化等等手段進行環境適應性的改造。網就是對于電網適應性能力。
從風的方案去講一個是葉片的增功，葉片增功對風機能量的吸收、AEP的提升會有非常大的幫助。葉片增功分了三部分，分別是葉片氣動優化、葉片延長、葉片換長的梯次利用，葉片氣動優化包括渦流發生器、鋸齒型尾源的使用、擾流板、葉尖小等。延長主要就是把葉尖加長，葉片換長和梯次利用我們在后面會有詳細的案例介紹，分別提升AEP能量換長肯定是最高的，大概在20%以上，當然這個是要基于整個載荷的設計和余量來考慮。
接下來是關于如何更好的利用風，我們是智能增功的方案，最主要就是在控制算法上面進行優化和升級，包括動態最優轉距控制、最優槳矩角的控制等等，小風掛瓦、定制化偏航等等，在后面案例里面會有體現。
機，如何提高整機的提質增效的能力，一些三電改造和整機綜合治理方面，三電改造、變槳變流主控，變流器技改最主要會有一些老的變流器散熱系統優化，接觸器的增加，國產化的替代等等。有一些國外廠家替換的問題，還有電能質量的治理，變槳系統基改主要有超級電容的替代，以前一些高壓系統和老的系統，整個電路系統都會相當的復雜，目前整個技術路線從低壓轉向高壓，并且從繁雜的系統已經簡化到非常簡單的三柜的系統，還有滑環系列，變槳50%故障都是來自于通訊的故障，最主要對于整機性能的提升和可利用率的提升深度的綜合治理，能夠降低一些運維成本，提升發電量，這里包括所有的技改和涉網、數字化其他的深度治理。
在整機方面安全性也是非常重要的問題，像超速、火災不出則已，一出都是大事故，我們在提質增效方案里面還有一個防超速、防火災、防違規操作的案例?，F在防超速是有兩套系統，一套叫測風90度偏航冗余，一套是輪轂過速保護的系統，冗余的偏航會獨立于整機的安全鏈。防違規操作主要依靠的是視頻監控系統，這個視頻監控系統可以實時傳入到場控，并且有一些報警，這些系統我們已經超過了60個風場，包括新增的，包括后面技改的，陸續都在實施。
場，最主要要體現整個風場的協調，左邊這張是系統的拓撲圖，Gridagent全部進行數據交換，并且集成了許多功能模塊。所有功能模塊暫時在右邊這張圖上，這些功能模塊里面有AGC、AEC、一次調壓調頻，使我們的風機更好的能響應電網的指令，包括光影控制、扇區控制，這是體現的對環境的友好型。
環，環境適應性的改造包括葉片的環境治理和控制算法的升級，包括葉片覆冰控制、防冰的改造、防雷的改造。還有葉片降噪，葉片降噪主要是用3D的尾源，智能降噪和控制主要是指控制算法的升級，像智能降噪、光影控制更應用分散式以及靠近居民的區域，最早風機控制里面是沒有加入對環境有影響的控制算法。
網，就是指電網適應性的改造。主要包括高低穿和一次調頻、AGV、暫態，這是整個特點，對于我司改造的特點來說，施工周期比較短，具備整個后續技術升級的能力。
接下來有幾個經典案例的風險。首先是增功的案例，葉片延長加智能增功，是一個系列的方案，這是上海的風電場，業主希望在公司內部有一個樣板工程，實現發電量的提升，在現場考察、進行載荷的校核以后，我們給出來是葉片延長和智能增功，最終客戶發電量收益達到了7%。左邊是葉片延長加工的過程，首先是葉片的打磨、畫線、切割、涂膠、粘貼、固化、修形，最后進行油漆的處理。智能增功是一系列的增功方式，右邊顯示的是最優槳矩角控制前后的對比，大家可以看到原來在小風階段，在額定風速之前階段，最優槳矩角控制之前一直定在0度，但是根據最優槳矩角控制的原理，后面是做了微調。
這個是葉片換長梯次利用的一個典型方案。我們用了116米風輪的葉片更換了105米風輪的葉片，換下來105米的風輪葉片到了另外一個風場換93米。換下來93米的葉片，有三個路徑，如果有需求把93米加長到97米，去更換了87米風輪的葉片；第二個直接93米換了87米；還有一個作為報廢處理。在整個過程中我們都會對整個機組的載荷余量進行計算和考核，因為上電的機組以前設計的余量相對來說比較大，我們物盡其用，利用最大化的一個典型案例。
這個是智能增功的案例。江蘇某風場是屬于低風速的山地風區，全年只有大概5.1米的年平均風速，2016年開始我們進行智能增功的改造，這個智能增功主要包括偏航、轉矩控制，我們對它進行自耗電的控制，分夏季模式、冬季模式，最后客戶得到發電量是4.34%。下面這個表格就是當時的數據，發電量增加還是相當大，而且切入的次數明顯減少了一半左右，可利用率有0.1%的提升，整個發電量提升4.3%。
最后再分享一個變槳整機國產化替代的案例，右邊是在替換過程中的工程圖，項目背景是新疆的風場，建于2013年，機械是六柜的系統，屬于直流系統，早期直流系統集成度非常低，電機電池都是需要定期的維護和更換，成本非常高，而且直流系統一般來說都有碳刷，會損耗、打火，需要定期換，再加上供應商退出，沒有支撐。所以業主選擇了整體的替換，替換成國產化的三柜系統，交流四伏超級電容的方案，免維護，最終換下來以后2020年替換兩臺，三年最終只出現了一次變槳故障。2023年7月份替換了8臺，至今大概3個多月出現了一次變槳故障，所以這個收益對于業主來說還是相當大。柜子是從后機端吊上去，到了輪轂里進行安裝大部件、驅動器和超級電容。
謝謝大家！
（根據演講速記整理，未經演講人審核）
