中國質量認證中心新能源處風能部市場總監趙玉：風電機組性能分析和優化評估

　　

 

　　趙玉：我講的主要是性能分析和優化評估，之所以講這一點是因為業主，現在包括中國的質量強國，業主對這個越來越關注，在型式認證中它解決的僅僅是機組安全性的合格性評價，它解決主要是安全性問題，雖然機組在型式認證做了很多工作，但是所有最終問題基本是為了解決一個問題，就是讓這些機組安全的從理論上運行20年，它做測試也是選擇一個廠址來做測試，這些測試也不能代表所有廠址測試的結果。

 

　　但是機組本身作為一個系統要運行20年，所以它要從不同的層面分析這個機組是不是好的，它不僅是安全還是性能好的還是質量好的，品質好的機組。

 

　　我講一下機組的評價，機組性能評價其實最初源于業主對我們第三方的要求，他說你給我們提供了機組，但是你給我提供的這個機組，我拿到的全部都是證書，我還是無法來判定這個機組是好的還是壞的，或者哪張證書含金量更高一些。業主對我們提出這個問題之后我們就著手來做這件事情。

 

　　原因也是由于風電發展比較快，裝機量比較龐大，機組類型比較多，所以在這種情況下有了機組的品質比較好可能就是業主給我反應好像半年都不需要維修一次的，也有的機組一個月有八百次的故障記錄。所以在這種情況下就有的機組出現性能參差不齊，甚至同一個整機廠不同型號的機組性能也會出現很多差距，有的發電量能滿發達到預期指標，有的不能達到預期指標，在這種情況下可能就要對機組本身性能進行一致性真實評價，來解決有沒有優化的空間，有沒有提升的空間。

 

　　我們從影響性能幾個方面來入手，首先是機組的設計水平，好的機組才能達到好的性能，設計水平首先是它的必要條件之一，還有機組的制造能力，有深厚的制造功底的企業往往可以把它的設計實現過程中，并且零部件配件也至關重要，包括好的設計機組對環境的適應性更加寬容一些，這個我們遇到了一個整機的現實案例，就是這個機組葉片設計非常好，但是它的適用性范圍不廣，可能在某一個環節條件下性能達到最好，但是一旦環境條件惡劣的時候，整體的葉片性能就直線下滑。包括機組運維能力，我們有的部件生命周期要靠運維來維持，以及其他一些條件。

 

　　所以在這個情況下我們分析的時候，包括現在分析講的是建成的風電場，在建的風電場可能采取評估的方法提前做這項工作，然后假定現在也是比較平常的水平，變速變槳的機組，風速分布也是微摩爾分布，給出了預期發電量計算公式。

 

　　對于一個風電場來說影響發電量的原因就是這些原因，也就是我們本次進行機組性能評價的條件，就是各機位的風況條件，機組功率曲線，在型式認證中騎士隊功率曲線有一個測試，但是型式認證目前的規定是一個比較奇怪的事情，型式認證中所有的設計評估，包括安全功能實驗，包括載荷測試關注點都是在這個機組的安全性上，維度功率曲線測試其實是一個性能方面的測試，但是型式認證的功率曲線測試中有一點就是它測的這個功率曲線只可以上下浮動一個層級的風況等級，越到兩個等級的風況它的功率曲線已經不再適用了，這也是我們為什么在分析的時候作為一個關鍵性能機組的輸入。機組的可利用率，包括其它的限電損失，機組維護成本。

 

　　主要評價也是從這些方面來考慮，把它實際功率曲線和保證功率曲線的偏差做個對比，然后機組可利用率也是時間可利用率和能力可利用率來進行分析。

 

　　然后我們在做的過程中其實最關鍵的一項工作是我們會逐條來分析它哪些是故障維護，哪些是正常維護。我們遇到一個月有800條不正常記錄，我們要逐條分析它到底是把它歸到故障維護中還是歸到正常維護中，這一點直接關系到在機組性能分析中的故障率的那一條曲線。在這時候我們就會參考機組的故障記錄，還有事件日志，運維記錄，還有工程師自己的經驗，把明顯屬于故障維護的時間記為機組的故障，其他的我們目前暫定為它的維護，所以我們給出的可利用率其實是一個區間值，相對來說是比較準確的區間值。

 

　　如何確定機組可用下由于其它原因造成的發電損失，我們會選擇一個標桿機組，讓風況條件相同的與標桿機組進行對比，然后參考這個時間段的標桿機組的發電量，來根據這個時間段的風速分布和機組的功率曲線計算它的發電量，來分析它的發電損失。

 

　　主要工作就是那個報告中的工作，就是機組的可利用率分析，機組的就有幾項主要的工作還有其他的，就是機組的可利用率的分析，機組的工作內容和相關參數，還有故障頻次、故障統計，還有機組發電量相關參數，SCADA功率曲線、SCADA風速分布、預期發電量、滿發小時數。所需資料就是機組運行數據、事件及狀態任職，運行統計數據和相關設計資料，我們會要機組總體設計參數、事件代碼手冊，還有機組相關運維記錄。

 

　　相關案例因為前面是給業主做的，所以基本上我們的主流整機廠和主流機型都做過了，后面是由整機企業單獨委托我們做的，前面是業主委托的，所以我們是分析了不同型號的，不同廠家的機組的性能，所以也有好的，就是兩個月也沒看到一條故障的，也有遇到一個月出現幾百條故障的，這種事情都有發生，也有的就是機組的同一家廠家的不同型號的機組的性能差價很大，也有的2.5兆瓦的機組發電量和它的故障率，發電量不如2兆瓦，然后故障率遠遠2兆瓦的機組這個事情發射。這是剛才說的區間就是可利用率是用淺藍色的，SCADA可利用率是在紅色的。

 

　　我們還說了一個特別復雜極性，現在我們基本上是以分頻的方向來分析，如果特別復雜的情況下也測不了怎么辦？我們就相當于推算了一下，把SCADA數據做了個推算，就給了測風塔和機艙風速做測算，當時取的是兩兆瓦機組，用了一年的測風數據，輪轂高度是80米。然后討論它在復雜地形的可行性，有兩種方法，一種就是我們用線性的方法，看它的分值、風速對它這兩個數值有沒有影響，然后我把預期發電量做了個對比。結論基本上是影響不大的，而且分析是可行的，但是這個數據量比較少，這種方法我們只做了將近5個場，剩下的我們就采取了另一種方法，我們采取了用分頻做累計。

 

　　然后我又講了機組的優化后的評估，就是因為現在已經安裝的機組沒有什么辦法了，又想提升一些發電量，或者機組本身不安全有沒有可能更安全一點？所以只能對機組進行優化，優化有兩個方面，一個方面是增加它的安全性，另一方面是提升它的性能。業主更多精力關注的是我優化之后加入機組故障率降低了，業主可能忽略的問題就是優化之后的機組安全嗎？但是對于我們來說我們建議業主從兩個方面都要考慮，一方面是優化后的機組確實降低故障率，提升發電量，第二保證它運行20年。然后我們就看一下機組的技改的整體方案，我個人覺得我們先是從控制的小范圍優化開始，至于加長葉片我們也在探索，但是加長葉片的，我總是感覺連接出的長度至少還沒有得到時間上的認證。

 

　　目前也是我覺得比較贊成的一個方法我們可以從珠孔的方法進行一些優化，相對銳意一點，然后就是主控的平臺，控制器的設置，故障率、故障邏輯的優化，是目前操作起來對整機長來說對安全影響比較小，而且正機場也比較熟悉的方法來優化，而且效果也很好，至少發電量能提升3%左右，目前對于長葉片機組來說變槳力距包括變槳性能比短葉片難控制多了，所以目前變槳是長葉片機組面臨的比較關鍵的問題。

 

　　前面兩項主控和控制器的機組，主要是對提升機組性能和降低機組故障率有更好的幫助。一般我們都會根據一些之前數據的積累，所以有大數據挖掘的概念，相當于把實際結合，實際風場的實際環境和運行條件我們建立了一個故障模型和相關的分析，通過設計和將為的分析和項目的提取來進行故障，然后再統計這個問題，基本上這是降故障的一個好的方法。

 

　　機組控制優化主要就是從風資源，已經優化的機組已經真實存在了，從它的風資源考慮當地的環境條件，地理條件、海拔，環境微觀選址，它的并網條件根據不性能來分析最優區間，控制關鍵參數，實現控制參數最優。這是目前用得最多的，我目前可能實行起來比較容易的也比較安全的一個方式。這個就是把一個歷史數據的提取，對我們后期運用起來也比較。通過對機組優化的主要的目的就是說我可以把發電量提升上去了，對業主來說也得到了更好的經濟效益。主要工作基本上還是通過發電量。

 

　　實際風電場廠址的外部條件往往與標準中規定的外部條件有較大的差異，同時風電場中所安裝的風力發電機組也會對該廠址的湍流強度等產生一定影響。因此，當按照IEC標準中規定的外部條件設計的風力發電機組應用在某一特定風電場廠址時，為了保證風電機組的安全性。

 

　　基本上主要還是講的風況條件。其他的就是對已超出的部分結構是需要加強的，如果分析之后發現強度不夠是需要加強的。好，謝謝大家！