淺談風電場運行節能管理

文 | 胡洪波

淺談風電場運行節能管理

文 | 胡洪波

建設一座風電場的目的是要上網電量、要經濟效益，從這個意義上講，風電場的節能管理工作顯得更加重要。以一個剛投運3年多的梅嶺風電場為例，針對運行維護中出現的各種各樣的問題，如運行維護管理不得力，將會導致風電機組等設備的非計劃停運次數、停運小時增加，風電場設備可利用率下降，風電場應有的發電效益也會受到影響。因此，如何做好已建風電場的運行節能管理工作，是風電企業亟需要做的事情。在將整個電力行業的工作重點轉移到“以效益為中心”的軌道上來的今天，向運行管理要效益就顯得尤為重要。為此，分析降低風電場廠用電率的原因并制定和采取可行的措施，既可以提高風電場節能管理水平，又能夠增加風電場的經濟效益。

風電場是由升壓站內設備、架空線及箱變、風電機組等三部分設備組成。從負載上來看，風電場廠用電和有功損耗主要有變壓器及輸電線路損耗、風電機組自用、站用變用電。本文針對以上因素分別進行了分析。

減少變壓器和輸電線路損耗

一、變壓器損耗分析

變壓器并非在額定負荷時運行最經濟，當銅損和鐵損相等時才是最經濟的，效益最高。

變壓器不平衡度越大損耗也越大，因此，一般要求變壓器低壓側電流的不平衡度不得超過10%，低壓干線及主要支線始端的電流不平衡度不得超過20%。風電機組內部的很多用電設備用的是220V電源，分別取自內部干變A、B、C三相，如果負載不均勻勢必導致電流不平衡，增加干變損耗。

提高功率因素和降低變壓器運行溫度的措施可提高運行經濟性。

變壓器鐵損和銅損隨著電壓的變化而變化。電壓升高，變壓器鐵損將增加；電壓降低，變壓器的銅損將增加。而變壓器的鐵損在空載和帶負載的時候通常誤差不會超過0.5%。這樣在滿足電網電壓的前提下，進行優化選擇變壓器檔位，盡可能維持高電壓，便降低變壓器損耗，提高其運行效率。

二、輸電線路損耗

同變壓器銅損一樣，隨著電壓降低，線路損耗增加。由P= UIcosΦ可以看出，有功功率P和功率因數cosΦ一定時，U越大，I越小。而線路損耗與I 成正比，因此，在允許的前提下可以提高電壓來輸電降低線路損耗。

減少風電機組自用電

風電機組內部用電設備主要有變槳電機、偏航電機、齒輪箱油泵、冷卻裝置電機、加熱裝置、變流器、機艙及塔筒照明等。我們只要根據現場實際情況優化程序參數，盡量縮短各用電設備的工作時間和啟停次數，從而達到減少機組自用耗電的目的。實際工作中可以做以下工作：

（一）根據環境溫度設定冷卻裝置和加熱器裝置的啟停及工作。冬季時，環境溫度較低，為了保證機組正常運行，加熱器必須投入工作，從而保證局部環境溫度滿足各設備的運行條件。由于機組在運行轉動過程中齒輪箱和發電機會產生一定的熱量，如果這些熱量在機艙內部，會在一定程度上縮短加熱裝置的運行時間和啟停次數。為此可按表1進行參數設定。

表1 溫度參數設定參考值

（二）偏航系統參數修改，減少偏航電機的啟停次數。偏航系統主要作用是對風和解纜。對風角度越小，風電機組風能轉化效率越高。如果在

高風速時，機組已經達到額定負荷，機組轉入槳距控制方式，此時對風角度可以偏差大些，從而減少偏航電機的啟停次數，也不會影響機組的正常發電量，達到減小自用電的目的。只需將原來高風速的對風角度15度修改18度－20度，就可以減少偏航電機的啟停次數。

（三）風電機組出現故障需要消缺時通常是在機艙中進行，登塔照明只需要在登塔、下塔以及塔筒檢查工作時才需要。目前風電場的塔筒照明由塔底照明空開控制，如果人員在機艙工作，工作期間塔筒照明沒有任何意義，增加了自用電。為此，可以將機組塔筒照明改為聲控方式，減小自用電。

三、修改風電機組的切入風速

機組在達不到并網條件時，即使啟動起來也不能并網，不但磨損設備，而且需要吸收電能。調整啟動風速，就可以減少啟動頻率，降低機組自用電。風電場機組設計切入風速為3m/s，此風速值是廠家根據空氣密度為1.25kg/m3設計的，而風電場根據地域實際空氣密度冬季為1.218kg/m3，夏季為1.131 kg/m 。所以可以考慮冬季將機組的切入風速改為2.9m/s，夏季將切入風速改為3.5m/s，達到降低機組自用電的目的。

減少站用變用電

（一）加強變電站照明管理，在不影響正常辦公秩序的前提下，盡可能采取自然光，并嚴格遵守“用時開啟、不用時關閉”的原則，杜絕常明燈現象。設備區照明燈采用集中控制和單獨控制相結合的方式，各設備間隔照明燈應能夠實現單燈控制。設備區照明燈僅在夜間進行巡視、倒閘操作、異常處理、檢修預試等工作時使用，使用時應只開啟工作區域照明燈，并及時關閉。室內照明燈具應采用節能型，樓道、走廊、衛生間等處燈具采用聲控方式，未采用的應進行改造。室內照明僅在需要時開啟，夜間值班場所不應開啟過多數量的照明燈。

（二）加強變電站制冷和取暖設施管理，保護室、配電室、蓄電池室、主控室及通信機房等設備室，應配置溫度計或溫度監測設備，方便觀察和控制。冬季保護室、通信機房室內空調不得投入制熱模式。人員工作和生活場所的電暖器或空調等取暖及制冷設施，適宜溫度下不應開啟，無人時應及時關閉，開啟時應關閉門窗。人員工作和生活場所的空調，夏季制冷時溫度設置不得低于 22℃，冬季取暖時溫度設置不得高于26℃，變電站應優先采用空調取暖。

（三）變電站門窗應密封良好，新建站優先采用雙層真空玻璃等節能建材，舊站門窗大修時應適時將門窗玻璃更換為雙層真空玻璃。

（四）電視機、飲水機、電熱水器等生活用電器在不使用時應斷開電源。

結論

為適應電網要求，保證電網穩定運行，降低綜合廠用電率，還可以根據母線電壓及時投退動態無功補償裝置，調整站區整體無功功率，盡可能維持功率因數在1左右，提高輸電線路的經濟效益。

（作者單位：福建大唐國際新能源有限公司）