发现牦牛坪风电场的“内在美”

本刊|赵靓

因为可以与水电形成季节性互补，云南风电限电情况相对较少，因此该地区的风电开发备受关注。在风电开发暂停一段时间后，2014年云南省发展改革委下发《关于恢复全省风电建设有关事项的通知》，开始批复新的风电项目。然而，云南地处云贵高原，地貌褶皱纵横，大部分风电项目都位于高海拔地区，对设备质量、建设成本、施工难度等要求甚高。这使得一个高海拔风电场在设备生产与选型、工程建设时期工作进行的好坏，就已经决定了这个风电场的命运。

在《风能》杂志组织的“最美风电场”活动中，记者走访了位于云南省丽江市宁蒗彝族自治县的牦牛坪风电场。据介绍，牦牛坪风电场于2011 年12 月开始安装机组，2012 年9月完成了全部33 台三一重能机组的调试。风电场平均海拔3200 米，其中最高机位位于海拔3450 米处，不但是不折不扣的高海拔风电场，还是投运当年全国海拔最高的风电场。

在近三年的时间里，该风电场的整机设备没有发生过一次需要更换关键零部件的故障。其2013 年至2015 年的平均可利用率为99.2%，远远高于年平均可利用率92.5%的考核指标。虽然该风电场在汛期有小量的限电，但在2014 年平均风速每秒6.76 米 的情况下，发电量仍达到1 亿千瓦时。

那么，是什么原因使得该风电场能够顺利完成建设，并保持了良好的运行？

设备可靠

云南高海拔地区湿度较大，并常常云雾缭绕。牦牛坪风电场安装的33 台风电机组，全部是三一重能的SE8215－H3 高原机型，据该公司相关技术人员介绍，这款机型的很多零部件都针对高原地区的潮湿、雷电环境进行了优化设计。

据了解，风电机组的发电机受潮湿影响的部件主要是定转子绕组和集电环。如果发电机在潮湿环境中长期没有运行，其定转子绕组表面会形成凝露，使绕组绝缘电阻降低，影响发电机再次启动或运行安全。而集电环冷态时，潮气会在其表面形成凝露，侵蚀金属表面和碳刷，导致滑环表面劣化、接触电阻增大，造成再次启动时的安全隐患。因此，这就需要不断保持发电机内部的低湿度环境，而在冬天还要防止冰冻，保证发电机内有干燥的热空气。

为此，三一重能的技术人员首先提高了发电机绝缘的防潮性能，采用新型绝缘材料，改进了绝缘结构，减少接触空气的面积和增加了绕组等的爬电距离，应用多次VPI 特殊处理。同时，他们还为发电机内部增加了加热除湿装置。例如为集电环罩内配备的加热器，是海上型机组上所使用的，在发电机低速运行或停运时，能够进行加热除湿，保护滑环和碳刷。另外，该机型还应用了三一专利的通风冷却系统，使用耐热达到180 摄氏度的H 级绝缘体系。令电机温升低，额定工况下温度不超过130 摄氏度，来确保发电机在海拔3500 米下安全可靠的运行。

“这个风电场的大雾天气湿度是90%多，对电气元器件影响大。因为绝缘低了，很容易击穿，比较容易损坏。因此这个机型的变流器、机舱柜、塔底柜等电气元件，也全部是针对高海拔设计的。”上述技术人员提到。

据了解，各类电气柜中需要重点防潮的器件有控制器、开关电源、变压器等。为此该机型增加了湿控器，改进了加热器控制回路，令温控器器件失效时，也可以保证加热系统正常工作。同时，还增加了机舱柜变压器侧加热器，从而防止变压器表面产生凝露。另外，这个型号的机组专门采用了水冷结构的变流器，并将超级电容应用在变桨系统的备用电源中，从而保证这些关键零部件的环境适应性。

工程细致

由于山高坡陡，牦牛坪风电场的建设工作，直到如今仍令一位参与过该项目的经理记忆犹新。

“机舱是从北京南口发货的，之后会一直跟踪到风电场。从丽江到宁蒗的路特别难走，对于北方司机来说，路况无法想象。我们便把主机卸下来，用空车跑了一趟。发现即使是空车，也有7、8 处没法通过。”这位经理提到：“为此我们采取了很多办法，比如道路改造等。在一些弯道中，运输车拉着主机在拐弯时容易碰到围栏，相关人员便守在那里，车来时拆除围栏，车过后安装围栏，确保运输期间人员与设备的安全。”

但是，从宁蒗到风电场之间的15 公里路程，更为狭窄陡峭。风电场业主为此将道路改扩建达32 处，几台铲车守在陡坡处，随时通过前面拽、后边推的方式帮助运输车爬坡。可即使是道路已经进行了必要的处理，安全问题仍需要仔细对待。

“有一天吊装完了，已经到了晚上10 点，想到领导说主机在运输过程中绝对不能出事，我们就开着车去丽江接车。在翻越金沙江旁的“十八弯”时，运输车司机不慎将主机后面的两个车轮掉到沟里，如果他继续开的话就肯定要翻车。我们在后面赶紧大喊，提醒他注意，并跑到下面看主机有没有受损。”上述项目经理回忆：“之后通过添土、铲石头，把沟填起来个斜坡，才让车慢慢开起来。当天晚上要是偷懒不去干活的的话，绝对出事了。”

为保证设备安装和调试质量，风电场业主、总承包、安装队和整机商要对机组的安装情况进行验收。在此之前，整机商需先向施工队进行技术和安全交底，并24 小时跟随施工队进行监督。作为当时海拔最高的风电场项目，各方人员在加班加点的工作过程中难免出现高原反应。由于风电机组安装调试工作是高空作业，高原反应容易使人昏迷坠落，各方人员的安全成为风电场建设期间的重点。

“有人来了就高原反应，会被直接调走，除非干了一段时间自己觉得身体没有问题，才会被留下。”上述项目经理说：“在牦牛坪风电场，我们每爬一节塔筒，就要休息一会儿，爬上机舱需要半个多小时。所以调试期间常常上了机舱就不下来，无论干到几点。”

生产创新

在丽江到牦牛坪风电场的途中，即便道路进行了改造，主机的运输仍然一波三折。那么，将叶片运到目的地，就成为了几乎是不可能完成的工作，除非完全不计成本。由于风电项目要讲究投资回报，叶片运输问题就必须以较低的成本予以解决。为此，高海拔叶片工厂作为三一重能的一项创新，出现在牦牛坪风电场升压站建设工地旁。

“叶片工厂从2010 年中开始进项目，到2011 年7 月举行首片叶片下线仪式，再到2011 年底完成全部生产，正好供得上工程施工进度。”三一重能一位了解叶片生产情况的员工说：“现在看牦牛坪人烟稀少，当时有上百人，大家都住在如今叶片工厂旁已被拆除的简易房中，非常热闹。”

除去人的因素，面对高海拔环境的特殊性，能够在海拔3000 米以上地区生产风电叶片，并使这些叶片已经稳定运行近三年不出任何质量问题，主要依靠的还是技术与管理。

有资料显示，高海拔叶片工厂采用的是真空灌注成型工艺，针对高海拔地区真空度降低的问题，三一重能通过设计不同的真空布管方式、树脂灌注流动路径和真空材料铺层方式，减少树脂的灌注时间。这项技术能够在不修改叶片任何结构设计参数的前提下，令树脂含量及结构强度与平原地区生产的叶片相同。

在管理方面，该工厂严格执行了工艺文件，所有工艺参数由总部制定，禁止工厂自行修改工艺。工厂的生产方式也参照军品生产质量控制模式组织，一旦设备、材料、工艺、生产地点与人员任何参数发生变化，都重新进行工艺评审。生产人员还详细记录了生产过程中的参数，使产品生产过程可以进行追溯，同时这些数据被妥善保存，直到叶片寿命期完成才进行销毁。

事实上，正是通过叶片研发人员及项目现场上百位员工的共同努力，牦牛坪项目开创了在海拔3000 米以上区域生产叶片的先河，并标志着我国掌握了在高海拔地区生产风电叶片的工艺流程，解决了大部分高原地区道路崎岖、叶片运输困难的问题，创造了新的生产模式。