風電場的風機設備選擇及運行維護的優化措施

徐 洲

華電福新能源股份有限公司吉林分公司 吉林 長春 130000

1 引言

隨著社會的發展與時代的進步，以綠色能源為代表的風電技術領域蓬勃發展。風電場核心設備風力發電機組的選型、運維和優化都需要相關技術人員進行科學考量，使風電場經濟效益達到最優。本文基于筆者華電福新能源股份有限公司吉林分公司多年工作經驗，在理論結合實際的前提下，以路上風電風機選型、運維技術為研究對象。充分考量不同地形地貌下的風電廠運行合理性，指引相關部門進行風電場的建設與改造。

2 風能資源及其利用情況評估

風能資源評估是一項基于統計學、氣象學與能源動力工程等多重學科為一體的科學性資源評估工作。是需要研究區域長效性風能資源多重參數進行不間斷分析而得到的。在不同研究區，需要進行一定范圍內的風速、風向、氣溫、氣壓、空氣密度等可測物理量的密集性點狀獲取，以形成參數場。以核算得風功率密度和有效年小時數等量化參數。從而進行規章標準評估框架下的資源分級。從而指引后續的風電場選址和風力發電機組選型等細節。

根據筆者相關經驗，在不同區域面積內進行風能資源評估方法上有所區別，但能進行復合型運用以減小評測誤差。在此進行簡單闡述(圖1)：宏觀風能資源評估，是以風電場長遠規劃和風能大數據分析和普查為研究工作角度而進行大面積的國家地區和地形地貌為單元的氣象級別評價，通常依靠當地氣象站、測風塔等全數據鏈硬件分析工具進行相關工作的推進。但是在海域評測的海風、低層急流風、回流等大氣運動規律級別的研究方面較為困難，所以在最終成果出具前通常進行中尺度數據＋數值模擬的方法進行小規模評價最終歸一化數據進行累加。而微觀框架下的風電場等中、小尺度區域及其相關更加小的風能資源評估需要對數據鏈和一定時間范圍內的未來數據進行預測，同時需要得出高質量的測風數據，且需要估算描述小范圍內的地貌、湍流、切變等參數對最終評估效果的變化范圍欲度。所以運用多維數學建模進行這項工作，效果更佳。

圖1 風能資源評估策略

3 風電風機技術現狀

陸上風電風機技術主要有兩種類型，一種是雙饋異步技術，另一種是直接驅動技術。它們之間有顯著的差異。根據不同的發電機組，需要選擇不同的發電機組尺寸和類型。下面是詳細的描述。首先，雙饋異步。在雙饋的概念，繞組異步發電機需要解決發電機和確定額定功率通過連接刷小型交流器。此外，它還需要控制發電機的功率因數和速度通過交流發電機保持單元工作在一個范圍更廣泛的發電以滿足風力發電的需要。雙饋異步電機具有明顯的優點。其優勢主要體現在三個方面。首先，它可以變速運行，提高發電效率，保證系統效率。其次，小交流可以保證系統的穩定性，為電網的無功提供支持。最后，可以使用先進的技術解決方案來滿足并網指南的要求。二是全方位推進。在全功率交流中，變頻器對機械轉動系統與電網的隔離和發電機的有效控制起著重要作用。全直向模型具有明顯的優勢。它的優勢主要體現在以下幾點。首先，它可以消除發電機和電網之間的相互作用，保證風力渦輪機的穩定性。其次，可以減少電網對風機的機械沖擊，減少故障的發生，有效控制整體功率。最后，保證調速范圍的合理性，提高發電量，獲得更高的經濟效益，增加并網的符合性。第三，半直驅、半直驅和全直驅是直驅的兩種形式。半直驅主要是指中速變頻器與小型發電機的組合。它的優勢主要體現在以下幾個方面。首先，低速可以降低機械應力，發揮重要作用。其次，它具有重量輕、體積小的優點。

4 風電風機設備選型

4.1 風電風機設備選型的原則 根據行業規范與設計原則，風電風機設備選型需要在資源可靠，成本可算，利潤可取的前提下進行規模化開發，實現風電資源的最大化利用。在此筆者總結出風電機組選型的核心7大原則。(1)核算評估當地風能資源，需要根據地形地貌與季節性風流變化進行風能評估以幫助后續風電場類型的標定。(2)調研運輸和安裝情況，需要根據地形地貌和風電場選址情況進行不同單機容量機組安裝、運行和檢修工作的評定以核算投資。(3)核查極端氣候條件進行機型的確定和應急情況備選。(4)經濟核算與運行成本利潤額考量。在設備選型過程中需要對相應零部件、易損件和維護費用進行投資評估，并根據階梯電價進行風電機組的運行成本考量，在經濟考核指標下進行相應機組的選型。(5)綜合評定設備機型的參數細節，在結構穩定性、材料耐久性、效率先進性、安全成熟性等多重評定權重下進行機組的技術經濟比較工作。(6)充分借助軟件模擬進行多維場環境下的，系統工程風電設備使用壽命和安全部署方面的評估，以獲取模擬數據。

4.2 風電風機設備選型的措施 風力發電機組設備的選型需要考慮的問題很多，其中有五個明顯的問題。首先，根據風電場的位置，選擇安全水平高的地區，選擇適當的標準的風力渦輪機單位根據溫度范圍，同時，考慮因素，如島嶼和沿海地區，注意是否防腐、絕緣和特殊要求需要滿足。其次，我們需要注意交通條件的限制，選擇合適的地址。第三，根據風力渦輪機的發展趨勢，選擇單機組容量大、變速技術的機型，增加發電量，減少機組數量，提高經濟效益，降低運行成本。第四，注意價格因素的影響，了解風力渦輪機的價格和基本成本，根據單個機組的產能、配套設施的成本。五是售后服務，在廠家，需要安排專門的服務機構、服務設施，確保售后服務的順利實施，有效選用風力發電機。

5 結語

綜上所述，多重環境下的風電設備設施選型與安裝是一項基于技術、維保、運行、經濟、安全等多環節的系統工程技術，需要全方位考量。在此一定要明確在確保風機設備的合理性，提高經濟效益的同時一定要提高風電機組的運行穩定性，保證電機組的安全可靠，實現經濟利益的最大化，創造更大的價值。