风电场风机尾流及其迭加模型的研究

巨吉贤

【摘 要】随着风电场风机研究的不断进步，研究其尾流及其迭加模型凸显出重要意义。本文首先介绍了风电场风机尾流现状，分析了风电场风机尾流特点与标准化管理的适应性。在研究风电场风机尾流能量管理系统设计的同时，探讨了对风电场风机尾流迭加模型。

【关键词】风电场；风机尾流；迭加模型；研究

一、前言

作为风电场工作的一个重要方面，风机尾流在近期得到了长足的发展。研究风电场风机尾流及其迭加模型能够更好地指导该项工作的开展，从而保证可靠的风电效果。本文从介绍风电场风机尾流现状着手本课题的研究。

二、风电场风机尾流现状

1.产品质量方面

从运行统计数据看，国产机组整体产品质量明显低于进口机组，大量国产风电机组的设计和制造在全寿命周期成本方面缺乏考虑，特殊环境条件的适应性设计欠缺，可靠性低，易维护性差，频繁故障导致机组可利用率下降，发电量损失严重。

2.维护人员专业素质方面

风电场人员专业素质和管理能力尚处于积累阶段，预判设备缺陷的技术手段不足，运维工作缺乏规范和标准文件指导，导致维修恢复周期普遍偏长，进一步损失发电量。

3.先进维护技术方面

目前风电机组的维护模式主要是定期维护和故障检修，定期维护内容主要是定性检查，缺乏准确反映设备准确状态的预防性和诊断性试验技术，在线监测技术匮乏，尚未形成基于SCADA监控数据、在线监测数据、离线试验数据的综合故障预测技术体系，不利于故障早期发现，导致大部件损坏事故损失严重。

三、风电场风机尾流特点与标准化管理的适应性

1.管理制度刚刚起步，专业人才缺乏。因为近年风电场建造的迅猛发展，风电行业当前不管从人才培养、管理经验、技术储藏、行业监管方面都处在初级阶段，风电场现场运转保护的专业人员和管理人员明显缺乏，很多风电场不得不让新结业的大学生在未经训练合格的状况下，仓促上岗，这成为风电场安全生产管理过程中的一大危险，因而制定老练和操作性强的工作文件作为辅导，能够起到强化训练、强化行业监管的作用。

2.系统相对简单，重复设备多。风电场设备首要包含变电站、风电机组、集电线路、控制系统等，设备多是独立的重复的设备，且自动化程度较高，所以工作量主要集中维修保护方面，这种状况合适采用标准化工作文件进行操作和维修保护。

3.运营形式出现多样化特色，管理基础薄弱。风电场运转与火力发电厂运转差异较大，当前通常有三种运转保护形式：业主自立运转保护；托付厂家保护；第三方运转保护，但不管那种方式，都存在机组台数多且涣散、高空工作多，受各种恶劣的气候影响大等诸多限制，所以照搬火电厂的管理形式并不可取，需要在参阅火电厂管理的基础上，探索一条合适风电机组特色的管理形式，一起因为风电场投产时刻都相对较短，通常的新能源公司只要2-3年的管理风电场经历，且通常风场管理人员都需身兼前期、基建、运营管理等多重任务，所以就造成了风场管理人员通常只忙于建造，通常忽略风场的正常管理制度，在规定制定、设备基础管理方面通常是缺乏状态，需要不断弥补和完善有关的规章制度和工作文件。

四、风电场风机尾流能量管理系统设计

1.总体设计

根据国家电网公司《风电场接入电网技术规定》的要求，风电场能量管理系统必须具有对有功、无功功率输出可控的能力。整个系统根据风速、电网调度的指令和功率的反馈信号，进行分析计算后给风电场中的每台风电机组下发功率限制值，风电机组接收指令后进行快速响应，从而实现整个风电场的功率控制。

2.功率分配算法

在整个风电场能量管理系统中，控制算法是重中之重，它直接影响到功率控制的效果，从而影响到整个风电场的输出稳定性。为了使风电场输出功率满足电网的调度要求，降低对电网的影响，就需要合理的功率分配算法对有功、无功功率进行准确的分配。

有功功率分配主要有固定比例分配算法和变比例分配算法。固定比例分配算法根据额定容量大的风电机组分配有功功率多的原则进行分配，该类方法粗略地计算有功功率设定值。实际上，在风电场运行时，每台机组实际的发电功率与风速有关，因此机组所发的功率可能达不到给定值。变比例分配算法主要是根据实时风速预测风电机组的有功输出功率值，按照出力大的机组分配多的原则进行分配。本系统采用变比例分配算法进行有功分配，根据机组的实际运行状态、实时功率、风速等信息，进行合理精确的有功功率分配。

无功功率分配主要有按照等功率因素分配法和根据无功容量比例分配法。等功率因素分配算法能保证每台机组功率因素相等，避免了出现某些机组有功、无功输出不协调超出极限的可能性。根据无功容量比例分配法利用各台风电机组实时状态信息计算当前无功调节范围，根据所得值进行分配，尽可能使每台机组发出或者吸收的无功功率在机组的无功极限范围内，并能充分发挥每台机组的无功调节潜力。

五、对风电场风机尾流迭加模型的探讨

风力发电运行的维护结果将直接影响风电场的发电量并使其实现经济效益的提升，风力发电机本身也可以经过维护与检修工作来维持其性能的完美实现，因此就需要我们在日常的工作中，及时发现并保证风力发电机的故障隐患，及时将其进行有效的排除工作使其在一定的程度上减少故障的发生。

1.定期维护工作概况分析

风力发电机要想保持最佳的工作状态并延长其使用寿命这一现象的出现，就需要我们进项风力发电机的定期维护工作。其主要包括风力发电机的联接件的检查工作、特别是在螺栓力矩的检查工作方面与各个传动部件之间的润滑性能以及各项测试功能得到有力的保障。

关于风力發电机的正常运行方面，因为螺栓各部件的联接由于运行环境的影响产生各种震动，并使其发生极度松动现象。如果忽略这一现象仍继续工作的话就会使连接部分进行受力不均产生的局部被剪切的出现，所以我们要对点解部件进行定期的检查工作以保证螺栓力矩的问题及时被发现并得以有效解决。

风力发电机的润滑系统由稀油润滑与干油润滑两种方式，风力发电机的齿轮箱与偏航减速齿轮箱就是以稀油润滑作为主要方式，主要的维护方法就是采取化验与补加工作，如果出现润滑油的无法继续使用就必须进行更换。对液压系统的各个元件进行定值测试等工作，还要对控制器的极限定值进行测试。

2.对于日常维护工作的开展

（一）看、对于风力发电机内的梯子与安全平台的联接牢固情况进行观察，如果没有出现螺栓松动的现象、风力发电机的控制柜内电缆线没有出现松动也没有异味、没有存在夹板的移位、扭缆传感器的拉环的完好程度、偏航器的润滑方面、齿轮箱油位以及液压油是否出现变质现象，液压站的表计压力没有出现异常情况，旋转部件以及转动部件没有磨损现象或者出现失效的现象，各油管之间没有出现渗漏现象、齿轮油以及液压油的滤清器是否指标正常等等，这些项目都需要进行细心的检查以防止泄漏现象的出现。

（二）听、对控制柜中的放电声音进行仔细聆听，如果发现异常声音就要检查并判断有不良接触的接线端子，需要进行重点的检查工作。当听到偏航时有没有出现干磨现象的声音，如果听到齿轮箱与发电机轴承是否出现不正常运作的想象，在闸盘与闸垫之间的异常声响方面进行仔细的测量工作，最后就是对叶片的切风声音的异常情况进行判断。

六、结束语

通过对风电场风机尾流及其迭加模型的相关研究，我们可以发现，该项设备的特殊性决定了其应该被赋予更多的研究，有关人员应该从风电场的客观实际出发，充分利用多项技术优势，研究制定最为优化的风机尾流迭加模型。

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