解密低風速風電開發

文 | 楊麗娜，夏云峰

現場

解密低風速風電開發

文 | 楊麗娜，夏云峰

以“火車頭精神”為城市靈魂的湖南株洲，擁有全球領先的中國中車軌道交通產業集群，在國內外享有盛譽。近幾年綠色能源的興起，風力發電也開始為株洲地區的經濟發展注入新的活力。中國中車旗下株洲電力機車研究所有限公司（簡稱“中車株洲所”）就已在風電整機裝備領域深耕了十年的時光。隨著產業發展重心向中東部和南方轉移，越來越多的風電開發商也開始入駐株洲這個典型的低風速地區，與裝備制造企業在一片片山頭間擦出了“愛情的火花”。

鳳凰山風電場就是中車株洲所與中國水電建設集團新能源開發有限責任公司（簡稱“新能源公司”）強強聯手誕生的“結晶”。這座位于株洲市株洲縣與衡陽市衡東縣交界處的風電場，是長株潭地區首個風電項目。2016年，面對年平均風速僅5.18米/秒，冰凍、雷電等災害多發的不利條件，依然實現累計上網電量17161萬千瓦時，利用小時數為2080小時，遠遠超出了設計值的1880 小時。

為了破譯其成功運營的“密碼”，日前，本刊組織的“最美風電場”活動采訪組走訪了這個風電場。

秘訣一：精細化選址

從株洲市區出發，經過一個多小時的顛簸車程，終于抵達海拔在440米—700米之間的鳳凰山風電場。下車后，記者旋即被入口處的一張機位點圖吸引，只見幾十臺風電機組呈“人”字形分布在山脊上。場長王穩指著地圖告訴記者，這種布機方式是充分考慮了當地的自然條件特點以及測風結果。

眾所周知，測風和微觀選址工作細致與否，是決定風電項目能否獲得好收益的關鍵因素之一。王穩對此深有體會，“尤其是像鳳凰山風電場這樣的山地風電項目，地形多樣，植被茂密，風資源分布更加復雜，項目收益與前期工作質量的關聯性要遠高于平原風電場，這也是我們十分注重該環節的原因所在。”

據悉，鳳凰山風電場的測風工作持續一年多時間，共立了3座測風塔，期間還進行過多次實地考察和反復核算，詳實、準確的風資源數據為微觀選址的精細化奠定了良好基礎。

“為確保機位點選擇的合理性，在微觀選址時，我們聯合設計院和整機廠家，除了在圖紙上論證和分析，通過建模測算理論發電量外，還逐個對機位點進行了細致的實地查勘。”新能源公司相關負責人說道。

該負責人透露，項目一期所在的山脈是東西走向，而當地的風向主要為南北方向，所以機組基本是沿山脈一字排開，這樣既可以充分利用風資源，也能夠將尾流效應降到最低，對保障機組的可靠性有一定幫助。

即使擁有這樣的“天然優勢”，也并不意味著在施工建設環節就可以“大手大腳”。對于山地風電項目而言，成本控制上稍有不慎，就可能無法達到預期的收益，甚至是虧損。

王穩向本刊記者介紹，鳳凰山風電場的建設主要由中國電力建設集團下屬單位負責，“因為我們集團內部有風電規劃、勘測、設計、施工、運營等相應的業務板塊，不僅施工質量更好管控，成本也相對低一些。”

為了嚴控成本，新能源公司與施工單位緊密配合，各個環節都精打細算。比如，在道路建設上，結合風電場的地形、運輸和安裝等條件，通過不斷優化，力求使道路長度較短。僅此一項，就節省了1000多萬元的開支。

秘訣二：專業化合作

公開資料顯示，鳳凰山風電場總裝機88兆瓦，分兩期建設，所用機型全部為中車株洲所生產的WT2000D110。其中，一期25臺機組于2015年6月7日并網發電；二期19臺機組于2016年2月1日并網發電。質保期均為5年。

上述新能源公司負責人坦誠，當時選擇WT2000D110機組確實經過了非常慎重的考慮。“我們這個項目屬于典型的低風速風電場，要有好的產出，就必須選擇發電效率高、可靠性好的大葉輪機組。”

記者了解到，額定功率為2兆瓦的WT2000D110機型，葉輪直徑為110米，較為適合這個山地低風速風電場，這也是當時中車株洲所針對低風速風電市場推出的主力機型之一。

“該機型投運后，各項關鍵性能的實際表現都好過預期，目前還沒有對機組進行過大的技改升級。”王穩表示。

除了機組外，另一個促使新能源公司決定“牽手”中車株洲所的因素則是后者的服務能力。央企背景的中車株洲所有成熟的運維體系，其售后能力在中電建系統內一直有良好的口碑。同時，選擇中車株洲所這個本地供應商，毫無疑問還能夠將“快速響應”的效果實現最大化。

中車株洲所售后服務中心主任劉輝向記者透露，為了進一步提高服務質量，優化客戶體驗效果，該公司從技術中心調配了部分研發人員到售后服務中心以增強技術支持能力，對售后業務水平的提高起到了很好的支撐作用。

在劉輝看來，“機組銷售雖然是一次性的，但我們的后期服務則是長期的，無論是針對鳳凰山風電場，還是針對其他客戶，竭誠為業主提供高水平的服務都不是一句空話，而是要落到每個細節，這也是我們整體實力和責任心的體現。”

一個細節很好地佐證了這一點。當時中車方委派了“中國中車勞動模范”榮譽在身的青年標兵易大富擔任鳳凰山風電場項目經理，并安排優秀的技術支持工程師進行輪崗值守。“‘中車勞模’的技術和服務水平都是杠杠的，也說明中車株洲所對我們風電場的重視。”王穩誠懇地表達了贊許。

在這種友好的氛圍下，雙方展開了密切合作。

例如，受地理條件的影響，鳳凰山風電場冬季冰凍災害嚴重。2016年1月—3月以及11月后均出現了連續冰凍天氣，造成機組因葉片覆冰停運，累計損失電量586萬千瓦時。針對這一情況，新能源公司與中車株洲所的技術人員圍繞優化機組運行方式、增加機組運行時間等方面展開了深入的分析與研究。易大富說，“中車株洲所制定了《風電機組葉片覆冰應急預案》，指導運行人員通過人為監控，加強運行監盤，科學有序地應對葉片覆冰運行的情況，避免在運行中因覆冰加重直至機組不堪重負而停運導致的機組疲勞損傷，提高機組使用壽命”。另外，中車株洲所還采取了氣動加熱或者電加熱等方式，基本消除了覆冰帶來的影響。

南方山區另一個多發的自然災害則是雷雨天氣。鳳凰山風電場地處高山，正是雷雨多發地帶，給設備的穩定運行帶來了嚴重的安全隱患。為了應對雷擊危害，業主與整機商以及零部件廠家進行過多次溝通，對設備防雷性能進行了優化。中車株洲所在完成對風輪防雷接地整改、變槳系統及變流系統通信系統防雷屏蔽整改后，一期的箱變廠家也完成了對箱變低壓側浪涌回路整改。整改后設備運行良好，防雷成效非常顯著。

秘訣三：智能化運維

行業專家指出，隨著大數據、云計算等信息技術廣泛滲透進風電產業，運維環節的智能化程度正在不斷提高，遠程運維系統建設已經成為整機商、第三方運維公司等風電后市場參與者角逐的焦點。

中車株洲所也在進行著相應的業務布局。據了解，該公司除了在風電場部署完全自主開發的監控系統外，還建設了風電大數據中心，對風電場實施集中管理，打造“集中監控、智能診斷、區域檢修”的風電場運維體系，持續為客戶提供優質服務。

“風電場監控系統主要滿足各個風電場日常管理的需要，這些系統監測的數據都會上傳至大數據中心。”一名系統開發負責人介紹，“再基于大數據技術，對機組數據進行挖掘和分析，在確保與風電場連接網絡安全的前提下，提高機組故障診斷預警以及運行參數的智能優化能力，為風電場提供遠程智能診斷服務，逐步實現機組的全生命周期智能維護。”

記者從現場的系統演示了解到，風電場檢修人員可以通過Web網頁和智能終端兩種途徑實時查看機組以及核心部件的運行狀態；系統中的專家知識庫則可以自動完成從故障特征到故障原因的識別，向維護人員提出相應處理建議。

此外，為了變被動停機為有計劃停機檢修，減少發電量損失，大數據中心還通過對大部件性能劣化預警診斷的研究和試驗，借助系統幫助風電場建立基于設備健康度管理的狀態維護機制。

“這個系統十分人性化，會實時接收大數據中心對機組故障處理、備件更換、定期檢修的工作提醒，讓現場人員開啟了‘懶人’工作模式。”易大富笑著說。

按照規劃，該大數據中心計劃將接入2000臺風電機組，為分布于全國各地的近400萬千瓦風電資產提供全生命周期的高效管理。