一座智慧风电场开发带来的启示

本刊 | 夏云峰

初冬的宁夏，天空宁静而蔚蓝。在这片蓝色天空下，一座全新的智慧风电场正式投入运行。

2018年9月28日，鲁能宁夏盐池于家梁10万千瓦风电项目实现全场并网运行。据悉，该风电场于2017年11月获得核准，是鲁能新能源在宁夏区域内的首个风电项目。鲁能甘肃分公司以建设区域标杆，塑造鲁能形象为目标，邀请中国电建西北勘测设计研究院有限公司、山东电力建设第三工程有限公司、新疆金风科技股份有限公司等行业内的领先企业，先后多次召开项目策划研讨会，经业内专家反复论证，确立了“打造智慧风电场，引领行业新发展”的建设目标。项目参与方在鲁能甘肃分公司的精心组织下，将“前期规范化、设计数字化、设备智能化，建设标准化”贯穿于项目开发建设全过程，展现了新时代风电场的典型形象，引领宁夏区域乃至全国范围内风电行业发展新风向。

技术创新，树标杆

为打造智慧型风电场，使风电机组能够像人一样具备自我感知能力；同时可以结合风电场实际情况，具备独立的分析能力，形成最适合风电场特点的控制逻辑和机组动作指令，项目采用了激光雷达控制技术、风电场群控制系统和电压管理平台等国内风电行业领先的创新技术，为风电安装了智慧的“眼睛”和智能的“大脑”，实现机组信息自动采集处理、状态提前感知、设备在线监测、远程控制操作、人机互联等智慧特性。智能化设备和系统的应用也为智能化运维奠定坚实基础，同时提高了电网平衡调节能力，使得项目成为宁夏电网友好型示范风电场。

其中，通过引入激光雷达控制技术，借助激光测风传感技术和先进的风电机组控制技术，为机组装上“眼睛”，通过提前感知机组前方的风速信息，并将该信号引入控制系统中，使设备能够更好地适应风速变化，有效地降低项目机组5%～15%的载荷，提升运行稳定性；同时在保证安全的情况下，将降低的载荷转化为机组的发电量，为项目贡献超过2%的额外发电量。

场群控制系统则是利用先进的传感技术与卫星导航系统，对机组关键部件在运行过程中的位移、倾角等状态进行监测，并实施参数的实时采集，为整机的控制系统提供信息和判断依据。这种为风电机组装上“大脑”的方式，不仅可以通过对最大功率追踪自校正、偏航对风自校正控制、季节性功率自校正、变桨自适应控制等手段使单台机组的发电量提高约1%～2%，同时还能够结合项目现场地形和周边限制性因素，统筹整个风电场内机组的控制，在规避项目噪声环境适应性风险的同时，充分挖掘整个风电场的发电潜能。

此外，为了充分考虑西北电网未来的要求，配合电网智能调度，项目配置了先进的电压管理平台。该系统既可以适应电网一次调频的要求，也能够充分挖掘机组发无功的能力，在提高系统无功电压控制稳定性的同时，减少了项目集中式无功补偿设备（SVG）的负载率，使SVG年用电量下降50%以上。

智慧运维，促发展

除了核心设备的智能化以外，运维管理也是体现风电场智能化的关键参考指标。为了能够实现风电机组故障预测预警，改变现场运维模式，并且做到随时随地获取项目实时状态，以便于高效决策，于家梁风电场配置了设备健康管理系统和风电场智慧移动办公系统。

设备健康管理系统的应用，一方面提升了机组的稳定性和可靠性，降低常规部件的损耗和发电量损失；另一方面也提高了机组运检的计划性，通过对机组性能、重大部件和常规部件的监测与预警，实现维护策略的转变，增加主动预防的计划性工作比重，减少被动响应的非计划性工作比重，有效降低了运维成本，并提高现场管理水平。

该系统通过算法分析建立故障预警模型，提前发现机组运行过程中对整体性能影响较大的潜在问题，如功率曲线偏差、对风不正、冷却系统缺水等，减少由于性能问题引起的电量损失；动态监测大部件的运行状态，及时发现它们的异常工作状态，如叶片鼓包或开裂、发电机轴承损坏等，减少大部件安全风险，降低因大部件损坏而长时间停机带来的发电量损失或人员安全风险。

智慧移动办公系统的布置，让所有参与项目生产和管理的工作人员可以随时随地掌握设备运行和状态数据，提高信息获取和决策效率。现场维护工程师能够通过故障诊断模块，对照手机客户端的操作流程处理问题，减少故障恢复时间，降低发电量损失。风电场值长可以结合系统中提供的气象安全服务，合理安排现场的运维工作，保障生产工作安全；也能够利用设备预警模块，安排现场设备的预防性维护，提高设备健康度；同时通过跟踪预警工单的工作记录，实现处理过程的透明化。分公司及总部管理人员则可以实时了解和掌握项目的运行状态与经营指标，以实现重大事项的快速决策。

鲁能宁夏盐池于家梁智慧风电场的建成，预示着宁夏风电进入新时代。随着这些技术的深入应用和不断创新，智慧风电场将会为风电行业的持续发展创造更大的价值。