风电场的风机设备选择及运行维护的优化措施

2019-02-06徐洲

探索科学(学术版) 2019年7期

徐洲

华电福新能源股份有限公司吉林分公司吉林长春 130000

1 引言

随着社会的发展与时代的进步，以绿色能源为代表的风电技术领域蓬勃发展。风电场核心设备风力发电机组的选型、运维和优化都需要相关技术人员进行科学考量，使风电场经济效益达到最优。本文基于笔者华电福新能源股份有限公司吉林分公司多年工作经验，在理论结合实际的前提下，以路上风电风机选型、运维技术为研究对象。充分考量不同地形地貌下的风电厂运行合理性，指引相关部门进行风电场的建设与改造。

2 风能资源及其利用情况评估

风能资源评估是一项基于统计学、气象学与能源动力工程等多重学科为一体的科学性资源评估工作。是需要研究区域长效性风能资源多重参数进行不间断分析而得到的。在不同研究区，需要进行一定范围内的风速、风向、气温、气压、空气密度等可测物理量的密集性点状获取，以形成参数场。以核算得风功率密度和有效年小时数等量化参数。从而进行规章标准评估框架下的资源分级。从而指引后续的风电场选址和风力发电机组选型等细节。

根据笔者相关经验，在不同区域面积内进行风能资源评估方法上有所区别，但能进行复合型运用以减小评测误差。在此进行简单阐述(图1)：宏观风能资源评估，是以风电场长远规划和风能大数据分析和普查为研究工作角度而进行大面积的国家地区和地形地貌为单元的气象级别评价，通常依靠当地气象站、测风塔等全数据链硬件分析工具进行相关工作的推进。但是在海域评测的海风、低层急流风、回流等大气运动规律级别的研究方面较为困难，所以在最终成果出具前通常进行中尺度数据＋数值模拟的方法进行小规模评价最终归一化数据进行累加。而微观框架下的风电场等中、小尺度区域及其相关更加小的风能资源评估需要对数据链和一定时间范围内的未来数据进行预测，同时需要得出高质量的测风数据，且需要估算描述小范围内的地貌、湍流、切变等参数对最终评估效果的变化范围欲度。所以运用多维数学建模进行这项工作，效果更佳。

图1 风能资源评估策略

3 风电风机技术现状

陆上风电风机技术主要有两种类型，一种是双馈异步技术，另一种是直接驱动技术。它们之间有显著的差异。根据不同的发电机组，需要选择不同的发电机组尺寸和类型。下面是详细的描述。首先，双馈异步。在双馈的概念，绕组异步发电机需要解决发电机和确定额定功率通过连接刷小型交流器。此外，它还需要控制发电机的功率因数和速度通过交流发电机保持单元工作在一个范围更广泛的发电以满足风力发电的需要。双馈异步电机具有明显的优点。其优势主要体现在三个方面。首先，它可以变速运行，提高发电效率，保证系统效率。其次，小交流可以保证系统的稳定性，为电网的无功提供支持。最后，可以使用先进的技术解决方案来满足并网指南的要求。二是全方位推进。在全功率交流中，变频器对机械转动系统与电网的隔离和发电机的有效控制起着重要作用。全直向模型具有明显的优势。它的优势主要体现在以下几点。首先，它可以消除发电机和电网之间的相互作用，保证风力涡轮机的稳定性。其次，可以减少电网对风机的机械冲击，减少故障的发生，有效控制整体功率。最后，保证调速范围的合理性，提高发电量，获得更高的经济效益，增加并网的符合性。第三，半直驱、半直驱和全直驱是直驱的两种形式。半直驱主要是指中速变频器与小型发电机的组合。它的优势主要体现在以下几个方面。首先，低速可以降低机械应力，发挥重要作用。其次，它具有重量轻、体积小的优点。

4 风电风机设备选型

4.1 风电风机设备选型的原则根据行业规范与设计原则，风电风机设备选型需要在资源可靠，成本可算，利润可取的前提下进行规模化开发，实现风电资源的最大化利用。在此笔者总结出风电机组选型的核心7大原则。(1)核算评估当地风能资源，需要根据地形地貌与季节性风流变化进行风能评估以帮助后续风电场类型的标定。(2)调研运输和安装情况，需要根据地形地貌和风电场选址情况进行不同单机容量机组安装、运行和检修工作的评定以核算投资。(3)核查极端气候条件进行机型的确定和应急情况备选。(4)经济核算与运行成本利润额考量。在设备选型过程中需要对相应零部件、易损件和维护费用进行投资评估，并根据阶梯电价进行风电机组的运行成本考量，在经济考核指标下进行相应机组的选型。(5)综合评定设备机型的参数细节，在结构稳定性、材料耐久性、效率先进性、安全成熟性等多重评定权重下进行机组的技术经济比较工作。(6)充分借助软件模拟进行多维场环境下的，系统工程风电设备使用寿命和安全部署方面的评估，以获取模拟数据。

4.2 风电风机设备选型的措施风力发电机组设备的选型需要考虑的问题很多，其中有五个明显的问题。首先，根据风电场的位置，选择安全水平高的地区，选择适当的标准的风力涡轮机单位根据温度范围，同时，考虑因素，如岛屿和沿海地区，注意是否防腐、绝缘和特殊要求需要满足。其次，我们需要注意交通条件的限制，选择合适的地址。第三，根据风力涡轮机的发展趋势，选择单机组容量大、变速技术的机型，增加发电量，减少机组数量，提高经济效益，降低运行成本。第四，注意价格因素的影响，了解风力涡轮机的价格和基本成本，根据单个机组的产能、配套设施的成本。五是售后服务，在厂家，需要安排专门的服务机构、服务设施，确保售后服务的顺利实施，有效选用风力发电机。