一座智慧風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)帶來的啟示

本刊 | 夏云峰

初冬的寧夏，天空寧靜而蔚藍(lán)。在這片藍(lán)色天空下，一座全新的智慧風(fēng)電場(chǎng)正式投入運(yùn)行。

2018年9月28日，魯能寧夏鹽池于家梁10萬千瓦風(fēng)電項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。據(jù)悉，該風(fēng)電場(chǎng)于2017年11月獲得核準(zhǔn)，是魯能新能源在寧夏區(qū)域內(nèi)的首個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目。魯能甘肅分公司以建設(shè)區(qū)域標(biāo)桿，塑造魯能形象為目標(biāo)，邀請(qǐng)中國電建西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司、山東電力建設(shè)第三工程有限公司、新疆金風(fēng)科技股份有限公司等行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先企業(yè)，先后多次召開項(xiàng)目策劃研討會(huì)，經(jīng)業(yè)內(nèi)專家反復(fù)論證，確立了“打造智慧風(fēng)電場(chǎng)，引領(lǐng)行業(yè)新發(fā)展”的建設(shè)目標(biāo)。項(xiàng)目參與方在魯能甘肅分公司的精心組織下，將“前期規(guī)范化、設(shè)計(jì)數(shù)字化、設(shè)備智能化，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化”貫穿于項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)全過程，展現(xiàn)了新時(shí)代風(fēng)電場(chǎng)的典型形象，引領(lǐng)寧夏區(qū)域乃至全國范圍內(nèi)風(fēng)電行業(yè)發(fā)展新風(fēng)向。

技術(shù)創(chuàng)新，樹標(biāo)桿

為打造智慧型風(fēng)電場(chǎng)，使風(fēng)電機(jī)組能夠像人一樣具備自我感知能力；同時(shí)可以結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際情況，具備獨(dú)立的分析能力，形成最適合風(fēng)電場(chǎng)特點(diǎn)的控制邏輯和機(jī)組動(dòng)作指令，項(xiàng)目采用了激光雷達(dá)控制技術(shù)、風(fēng)電場(chǎng)群控制系統(tǒng)和電壓管理平臺(tái)等國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù)，為風(fēng)電安裝了智慧的“眼睛”和智能的“大腦”，實(shí)現(xiàn)機(jī)組信息自動(dòng)采集處理、狀態(tài)提前感知、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制操作、人機(jī)互聯(lián)等智慧特性。智能化設(shè)備和系統(tǒng)的應(yīng)用也為智能化運(yùn)維奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)提高了電網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)能力，使得項(xiàng)目成為寧夏電網(wǎng)友好型示范風(fēng)電場(chǎng)。

其中，通過引入激光雷達(dá)控制技術(shù)，借助激光測(cè)風(fēng)傳感技術(shù)和先進(jìn)的風(fēng)電機(jī)組控制技術(shù)，為機(jī)組裝上“眼睛”，通過提前感知機(jī)組前方的風(fēng)速信息，并將該信號(hào)引入控制系統(tǒng)中，使設(shè)備能夠更好地適應(yīng)風(fēng)速變化，有效地降低項(xiàng)目機(jī)組5%～15%的載荷，提升運(yùn)行穩(wěn)定性；同時(shí)在保證安全的情況下，將降低的載荷轉(zhuǎn)化為機(jī)組的發(fā)電量，為項(xiàng)目貢獻(xiàn)超過2%的額外發(fā)電量。

場(chǎng)群控制系統(tǒng)則是利用先進(jìn)的傳感技術(shù)與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，對(duì)機(jī)組關(guān)鍵部件在運(yùn)行過程中的位移、傾角等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)施參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，為整機(jī)的控制系統(tǒng)提供信息和判斷依據(jù)。這種為風(fēng)電機(jī)組裝上“大腦”的方式，不僅可以通過對(duì)最大功率追蹤自校正、偏航對(duì)風(fēng)自校正控制、季節(jié)性功率自校正、變槳自適應(yīng)控制等手段使單臺(tái)機(jī)組的發(fā)電量提高約1%～2%，同時(shí)還能夠結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)地形和周邊限制性因素，統(tǒng)籌整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組的控制，在規(guī)避項(xiàng)目噪聲環(huán)境適應(yīng)性風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，充分挖掘整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電潛能。

此外，為了充分考慮西北電網(wǎng)未來的要求，配合電網(wǎng)智能調(diào)度，項(xiàng)目配置了先進(jìn)的電壓管理平臺(tái)。該系統(tǒng)既可以適應(yīng)電網(wǎng)一次調(diào)頻的要求，也能夠充分挖掘機(jī)組發(fā)無功的能力，在提高系統(tǒng)無功電壓控制穩(wěn)定性的同時(shí)，減少了項(xiàng)目集中式無功補(bǔ)償設(shè)備（SVG）的負(fù)載率，使SVG年用電量下降50%以上。

智慧運(yùn)維，促發(fā)展

除了核心設(shè)備的智能化以外，運(yùn)維管理也是體現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)智能化的關(guān)鍵參考指標(biāo)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)電機(jī)組故障預(yù)測(cè)預(yù)警，改變現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維模式，并且做到隨時(shí)隨地獲取項(xiàng)目實(shí)時(shí)狀態(tài)，以便于高效決策，于家梁風(fēng)電場(chǎng)配置了設(shè)備健康管理系統(tǒng)和風(fēng)電場(chǎng)智慧移動(dòng)辦公系統(tǒng)。

設(shè)備健康管理系統(tǒng)的應(yīng)用，一方面提升了機(jī)組的穩(wěn)定性和可靠性，降低常規(guī)部件的損耗和發(fā)電量損失；另一方面也提高了機(jī)組運(yùn)檢的計(jì)劃性，通過對(duì)機(jī)組性能、重大部件和常規(guī)部件的監(jiān)測(cè)與預(yù)警，實(shí)現(xiàn)維護(hù)策略的轉(zhuǎn)變，增加主動(dòng)預(yù)防的計(jì)劃性工作比重，減少被動(dòng)響應(yīng)的非計(jì)劃性工作比重，有效降低了運(yùn)維成本，并提高現(xiàn)場(chǎng)管理水平。

該系統(tǒng)通過算法分析建立故障預(yù)警模型，提前發(fā)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行過程中對(duì)整體性能影響較大的潛在問題，如功率曲線偏差、對(duì)風(fēng)不正、冷卻系統(tǒng)缺水等，減少由于性能問題引起的電量損失；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)大部件的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)它們的異常工作狀態(tài)，如葉片鼓包或開裂、發(fā)電機(jī)軸承損壞等，減少大部件安全風(fēng)險(xiǎn)，降低因大部件損壞而長時(shí)間停機(jī)帶來的發(fā)電量損失或人員安全風(fēng)險(xiǎn)。

智慧移動(dòng)辦公系統(tǒng)的布置，讓所有參與項(xiàng)目生產(chǎn)和管理的工作人員可以隨時(shí)隨地掌握設(shè)備運(yùn)行和狀態(tài)數(shù)據(jù)，提高信息獲取和決策效率?，F(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工程師能夠通過故障診斷模塊，對(duì)照手機(jī)客戶端的操作流程處理問題，減少故障恢復(fù)時(shí)間，降低發(fā)電量損失。風(fēng)電場(chǎng)值長可以結(jié)合系統(tǒng)中提供的氣象安全服務(wù)，合理安排現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)維工作，保障生產(chǎn)工作安全；也能夠利用設(shè)備預(yù)警模塊，安排現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)，提高設(shè)備健康度；同時(shí)通過跟蹤預(yù)警工單的工作記錄，實(shí)現(xiàn)處理過程的透明化。分公司及總部管理人員則可以實(shí)時(shí)了解和掌握項(xiàng)目的運(yùn)行狀態(tài)與經(jīng)營指標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)重大事項(xiàng)的快速?zèng)Q策。

魯能寧夏鹽池于家梁智慧風(fēng)電場(chǎng)的建成，預(yù)示著寧夏風(fēng)電進(jìn)入新時(shí)代。隨著這些技術(shù)的深入應(yīng)用和不斷創(chuàng)新，智慧風(fēng)電場(chǎng)將會(huì)為風(fēng)電行業(yè)的持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造更大的價(jià)值。