大型风电场发电运行提质增效技术探究

2021-07-20张陆

探索科学(学术版) 2021年6期

张陆

华能国际电力股份有限公司广西清洁能源分公司广西南宁 530000

1 引言

在国家全力推进高质量发展的关键时期内,风电产业作为重要的新能源产业面临着提质增效的要求。近年来,风电产业装机规模日益增大,要实现高质量发展必须借助科技的力量实现更好地运营管理目标。本文主要从三个方面对如何实现大型风电场发电运行提质增效目标谈一下自己的看法,旨在推动我国风电产业健康蓬勃发展,加快走上高质量发展道路。

2 借助信息化技术提质增效

对于大型风电场而言,大多是分布式,风电场容量小而地理位置分散,这种情况下,采用传统的风电运行管理模式需要很多的生产人员和运维人员,人工成本很高,不利于提质增效目标的实现。借助信息化技术以网络化思维对风电场进行控制将人工体力和脑力用信息化设备和信息化技术所代替,不仅节约了人工成本,而且可以大大提升风电场运行效率。近年来,智慧化生产管理模式成为风电场运行管理的主流发展趋势,通过信息化技术实现风电场的高效管理。对风机设备来说,利用信息技术可以实现风机的自我调节、风险诊断和隐患排查、对重大故障直接启动安全控制机制。对风电场来说,利用信息化技术可以实现自主控制和自主优化,对风力环境以及电网环境进行快速反应,使风电场运行状态调整到最佳状态。基于信息化技术的集控系统可以对风电场多方面因素进行统筹分析,制定最佳的运行策略,实现智能化运维。利用信息化技术构建风电场运营管理平台,依托云计算技术、大数据技术采集更多维度的数据,丰富风电场运行数据库,并对数据进行更加准确的分类,帮助工作人员获取到更加及时客观的风电运行信息,便于作出最佳策略。随着风电场运行数据库的逐渐增大,可以更好地挖掘数据的潜在价值,分析影响风电场运行中受到的不利因素,建立更科学的数学模型,优化运行策略,更精准地满足风电场运行需求。

3 围绕发电功率值的提质增效

风电场机组装机台数越来越多,但是随着风电设备服役时间的延长,设备损耗、设备老化是导致发电量下降的重要因素。风电场经济效益的提升是一个长期的过程,从投资回报率上看需要20～25年,因此要想实现提质增效的目标,对风电机组设备的发电功率进行研究,尽可能提升风电机组发电量是重要的途径。提高风电机组发电功率的方式包括对风电场机组运行参数进行调整,对风电机组的运行控制策略进行优化。借助空气动力学仿真模型,对机组设备发电功率损耗进行补偿优化,挖掘风电机组的发电潜能,提高风电机组发电量。对于风电场来说,由于风能具有间歇性特征,因此对风电机组发电功率进行精准预测较难,继而很难对风电有功功率进行控制。为了更好地利用风能,提高风电机组发电量对风电有功功率进行控制。如在保证电网稳定运行的条件下,以电网能够接纳的能力来计算出风电场发电功率上限。根据上限值来平衡好各部分风电机组的发电状态,当低于上限值时,风电机组可进行自由发电,当超出上限值时,可启动其他空闲的风电机组进行发电,更好地利用风能资源,同时提高风电场发电量。近年来,越来越多的风电功率预测技术涌现出来,为更准确地预测风电功率提供了支持。如采用NWP数据处理服务器从网络上下载气象部门发布的天气预报信息,然后通过系统中的数据处理软件,在预测算法等数据技术的支持下解析出风电场所处地域的风能资源信息,并将这些数据转化成特定的格式存入数据库。利用预测算法技术可以对风电场环境的风速进行进行预测,继而预测出发电功率。利用风电功率预测系统,将气象预报数据、实时气象数据、风电机组实时输出功率、逆变机组状态数据统筹分析,实现对风电场短期功率的准确预测。

4 依靠控制技术提质增效

风电场所处的环境十分多变,在雷雨、风沙、烈日等不同的天气环境中,风电场运行控制技术水平的高低对发电质量和发电效率影响较大。通过多种控制技术实现风电场运行提质增效目标是一条重要途径。如采用空气自密度采集设备来获取空气密度值,经过控制技术进行逻辑计算后判断出空气密度对应的情况,然后根据控制技术判断的结果来发出操作指令,对风机转速进行调整,使风机机组运行状态与实际风力环境更匹配,提升风机发电量。在风电机组长时期运行的过程中,机组设备机械动能会转化为部分热能,因此导致机组内部有部分热量,这部分热量不能够及时被排出会影响到机组设备的使用性能和使用寿命。对这种情况可借助热交换控制技术对机组内部的热量分布情况进行分析,帮助机组内部热量散发,保证机组内部环境温度处于正常范围,延长机组设备寿命。风力设备在运行时容易在下游形成尾流区,容易给处于尾流区的风机运行带来不利影响。为了优化风电场整体运行工况,采用尾流协同控制技术使每一台风电机组能够更好地满足风电场的总体效益,实现各个机组运行协调性,减少风电场因尾流效应而造成的损经济损失。