風電場與風電機組運行數據的精細化探討

羅剛強

國電重慶風電開發有限公司 重慶 409100

近年來新能源的開發與利用受到了世界各國的廣泛重視。在新能源中，又以風能的使用最為廣泛，我國風能開發和發展已處于全球領先位置，風電在整體電力供應中的比例在不斷攀升。但我國風資源分布較為分散，且風資源豐富地區的經濟狀況普遍落后、新能源消納能力有限，難以對風資源進行充分利用。

1 風電場與風電機組運行數據的重要性

在社會經濟快速發展的今天，電力已成為人們生產生活不可或缺的一部分。為滿足人們對電力的需求，則需要電力生產企業加大電力生產力度。風力作為電力生產的一種重要方式，如何充分利用風力，提升已投運風電場發電能力，增加風電場的效益是各個發電企業面臨的問題。為實現上述目的，就需要了解和掌握風電場機組的實際運行狀態，獲取相應的運行數據并分析，并通過分析來提高風電機組的運行效率，從而提高風電機組的效能。但由于每個風電場布設了不少于30臺的風電機組，且布設范圍比較廣，盡管發電企業構建了較為完善的巡查制度、維護制度，對設備的故障、發電量損失關注較多，但在數據分析方面還存在欠缺，使得機組的一些隱形缺陷、發電損失信息未被挖掘，因此需要采用相關數據分析軟件來分析機組的運行數據，從而為機組的狀態診斷和隱患分析提供數據支撐，進而保障機組的高效運行。

2 風電場與風電機組運行數據的精細化探討

2.1 應用集中化管理

要堅持以人為本的科學發展觀。企業要與員工進行交流，了解員工的思想狀況，幫助員工解決困難，也就能反過來夠幫助企業完成目標，實現利益，這是一個雙向交流互動的過程，是一個互利雙贏的過程。

具體化到風電場的區域集中化運行管理方法當中來，就是要盡量克服由于風電場地理位置偏僻、環境惡劣所給人帶來的負面影響，盡可能的創造舒適的工作環境與便捷的工作條件，提升工作人員的幸福度，從而調動員工積極性，為風電場帶來更大的穩定和效益。

2.2 應用大數據進行維護

風電機組是一個復雜的綜合系統，機組的故障在出現前期必定會出現一些征兆。我們應對機組故障數據進行統計分析，找出故障分布規律。復雜故障和復雜系統可以通過逐步分解的方法進行分析、研究，以此找到風電機組故障的發生機理，從而進一步得出故障發生和發展的過程，做出科學系統的故障診斷，為機組維護策略的持續改進提供重要依據[1]。

目前國內通常是將故障樹分析法作為基礎，進行風電機組故障的 FMEA 模式分析。針對并網風電機組故障分析，首先對其進行科學合理性的劃分，通常會把風電機組劃分為多個故障子系統，其中涵蓋了：發電機、風輪、傳動系統、剎車系統、塔架、變槳系統、電氣系統、傳感器等子系統。應用故障樹分析法（FTA）、故障模式及后果分析法（FMEA）對各子系統開展故障分析，最終形成風電機組及故障子系統的 FMEA分析報表，給出各個故障子系統與機組故障類別的故障模式及影響分析、故障概率級別等，對于故障模式、故障原因、故障因素進行分析，同時制定與之相應的處理措施。并依據此結論對機組的維護策略進行完善優化、持續改進。

2.3 發電量折減量數據分析

風資源評估工作中，一般需根據風電場現場實際測風數據，并結合一定的風能資源評估手段，計算出各風電機組理想狀態下的發電量，即風電場的理論發電量；然后對理論發電量扣除發電量折減后，計算出電網計量點處的實際可售電力，即風電場的上網電量。

發電量折減的定義是指對風電場實際出力的因素進行逐個分析，得出各因素所引起的發電量減少的數值。50MW及以下的平坦地形風電場的測風塔控制半徑不宜超過5km，安裝1-2座測風塔；復雜地形風電場的測風塔控制半徑不宜超過2km，安裝2-3座測風塔，當遇山脊走勢多變時，還應增加測風塔數量。然而在實際工作當中，經常會由于場址規劃、前期開發、成本經濟等原因，導致風電場的測風塔的數量不足、位置偏離，而導致控制半徑不能覆蓋所有風電機組，測風結果的代表性較差，在這種情況下風資源評估軟件計算出的風速和發電量具有較大偏差[2]。

2.4 優化算法的年發電量計算

標準算法在計算風電機組的理論年發電量之前，首先根據測試數據得到其實測功率曲線，然后按照該功率曲線和風速的概率分布計算得到每個風速區間的功率估計值。因此，各風速區間功率估計值的計算是年發電量計算過程中的關鍵。

標準算法在計算風速的區間概率時，需要根據實測功率曲線重新進行風速區間劃分，使用連續2個Bin區間的統計中心值形成新的年發電量計算風速區間[Vi-1，Vi），使用該區間上2個風速在實測功率曲線上對應的算數平均值作為該區間的平均功率。而考慮到實測功率曲線的非線性特征，使用該平均功率很難準確表示出對應風速區間的功率均值[3]。

通過對實測功率曲線計算流程的分析不難發現，在最終得到的實測功率曲線上，每個點都已經帶有區間屬性。

由式（1）可知，優化算法使用的就是實測功率曲線上的點，無需初始條件的假設，可避免因為引入初始條件而導致的計算誤差。

3 結語

總之，設備是保障企業生產經營的重要基礎，風力發電企業亦是如此。風力發電企業應重視風電場機組的運行狀態，有效統計和分析風電機組的運行數據，對風電場的主要指標進行統計和分析，并找到發電量損失的原因，制定針對性強的措施，從而減少電量損失，增加發電量，進而推動電力事業的穩定持續發展。