在中電聯(lián)公布的2020年度電力行業(yè)風電運行指標對標結果中，中國船舶集團海裝風電股份有限公司（以下簡稱“中國海裝”）西北地區(qū)新疆自治區(qū)（達坂城地區(qū)）蟬聯(lián)區(qū)域機組可利用率指標最優(yōu)主機廠外，西北地區(qū)青海省、華北地區(qū)河北?。ǔ械碌貐^(qū)）也摘得桂冠。
從西北青海、新疆的戈壁灘到華北塞罕壩國家森林公園的林地，自然條件差別巨大，中國海裝的風電機組，是如何完美跨越，將多個區(qū)域第一煉成的？
一、西北戈壁上的增效絕招
中國130萬平方公里戈壁灘。主要分布在新疆、內蒙、甘肅、寧夏，氣候干旱，空氣干燥，寒暑變化劇烈，年溫差40°C以上。日照豐富，風力強勁。
傳統(tǒng)的不毛之地，造就了一批風光資源得天獨厚的新能源資源大省、發(fā)展大省。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)表示，青海省2020年累計風電產(chǎn)量61.7億千瓦，風電裝機843萬千瓦。2020年，青海省已經(jīng)成為我國新能源裝機占比最高的省份。
中國海裝青海冷湖項目一期地處青藏高原北部的戈壁灘上，海拔2780~3000m，年平均空氣密度0.897kg/m3，最低氣溫零下35℃，年均沙塵暴日數(shù)3.4d，年均雷暴日數(shù)3.4d,這樣的極端環(huán)境，給風電機組控制、運行帶來極大挑戰(zhàn)。中國海裝針對高海拔、低空氣密度的特殊環(huán)境條件，定制化開發(fā)了系列控制技術以適應此類地區(qū)較為惡劣的環(huán)境條件。
#1
*MetePro發(fā)電量提升技術
空氣密度、湍流、地形、季節(jié)氣候等實際環(huán)境因素時刻影響機組的發(fā)電能力。中國海裝對機組實際運行環(huán)境和標準設計工況進行對比分析，全面校核機組實際運行載荷和標準設計載荷的差異，提出根據(jù)環(huán)境條件而自適應的MetePro智能控制器，開發(fā)其潛能，進一步“壓榨”機組發(fā)電能力。
#2
*葉片失速補償控制技術
受空氣密度變化的影響，葉片翼型運行攻角會達到或大于失速攻角，導致葉片失速，嚴重影響風能吸收效率。針對這一問題提出基于葉片失速、以空氣密度為變量的變槳功角控制算法，避免失速現(xiàn)象發(fā)生，提高風能吸收效率。通過分析葉片失速特性，確定空氣密度變化與攻角的關系，建立空氣密度與葉片槳距角函數(shù)，通過實時空氣密度對葉片運行角度進行修正，避免進入葉片進入失速攻角區(qū)域，防止機組進入失速區(qū)，機組始終工作在機組穩(wěn)定區(qū)域，提高風能利用效率。
#3
*變轉速范圍最佳葉尖速比跟蹤控制技術
風電機組設計的標準工況致使用于控制的轉速轉矩曲線也是在標準空氣密度下完成設計的，但在海拔較高、冬夏溫差大、晝夜溫差大的地區(qū)，空氣密度變化大，風電機組長期未工作在最佳Cp的工作狀態(tài)下。針對這一情況，我司經(jīng)過分析驗證后提出了變轉速范圍最佳葉尖速比跟蹤控制技術，即在控制參數(shù)中引入空氣密度參量，對標準空氣密度下的轉速轉矩曲線的變轉速區(qū)進行實時修正。通過修正，控制機組工作在不同的狀態(tài)點，實現(xiàn)機組最佳Cp實時追蹤，最大限度發(fā)揮機組的產(chǎn)電能力。通過該技術的應用，可提升風電機組1.5%的發(fā)電量。
在這樣的技術加持下，中國海裝的青海冷湖一期項目十五臺2MW機組在2017-2021年運行期間，以優(yōu)秀的機組性能和可靠性，創(chuàng)出精品工程，實現(xiàn)了安全零事故，平均年總發(fā)電量91297045.75kW·h,風機可利用率99.60%，在青海全省機組可利用率上獨占鰲頭。
在來自風電財經(jīng)2014-2019全國各省風電年利用小時數(shù)統(tǒng)計中，六年間31省平均1914.67h，最優(yōu)2639h，冷湖項目風機年利用小時數(shù)3043.23h，是平均數(shù)據(jù)的1.59倍。
二 華北林區(qū)里的穩(wěn)固秘籍
中國海裝河北承德騰源陰河、四道溝、德源項目位于國家級旅游景區(qū)塞罕壩國家森林公園處，風機布置在海撥1700m的林場之上，全年平均風速在7.39m/s。項目安裝了72臺2.0MW風電機組，在19年6月至21年8月三年運行中，三個項目年平均利用率達到99.72%,2020年平均滿發(fā)小時數(shù)2744.31h。獲得華北河北?。ǔ械碌貐^(qū)）區(qū)域機組可利用率第一。
8月23-24日，習近平總書記在承德考察，高度贊揚塞罕壩林場建設。
翩翩飛舞的白色風力發(fā)電機和無垠的綠色林海相映成輝，以不同的形式、共同的目標構建成一副中國生態(tài)文明建設史畫卷。
中國有2.35億公頃林地，低風速資源豐富，而且遠離居民聚集區(qū)，有利于風電建設，但是林場消防安全要求級別高，塞罕壩這樣的北方林場更是冬季寒冷，年積雪日數(shù)達到169d,易發(fā)生覆冰，這樣的環(huán)境，中國海裝機組應對同樣不在話下。
#1
*風力發(fā)電機組自動消防系統(tǒng)
目的在于防止風力發(fā)電機組發(fā)生火災，造成巨大的經(jīng)濟損失、環(huán)境和社會影響。由于風力發(fā)電機組運行環(huán)境特殊，自動消防系統(tǒng)安全責任重大，自動消防系統(tǒng)必須設計嚴謹，做到機組實際運行進行消防火災。為應對不同地域和業(yè)主要求，中國海裝致力于打造環(huán)境友好型機組，開發(fā)風電機組自由匹配的司自動消防系統(tǒng)，采用四級配置、探測多元、精選滅火介質、全方位信號監(jiān)控等綜合解決方案。自動消防系統(tǒng)呈獨立系統(tǒng)，具備防護區(qū)域火災探測、獨立滅火的功能，具備報警滅火聯(lián)防聯(lián)動功能，同時與主控實現(xiàn)聯(lián)動，實現(xiàn)火災探測、滅火狀態(tài)監(jiān)測等功能。
#2
*葉片除冰技術
控制方面，通過振動監(jiān)測、葉片在線監(jiān)測、功率曲線監(jiān)測、氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測，通過軟件算法結合的加入實現(xiàn)葉片結冰檢；在硬件方面，中國海裝葉片表面均噴涂有疏水憎冰涂料，使用的材料為有機氟碳防結冰涂料，同時葉片有一定覆冰運行能力，隨著技術開發(fā)深入，將陸續(xù)實現(xiàn)的葉片放冰、除冰等技術方案。
習近平總書記視察承德時說：“抓生態(tài)文明建設，既要靠物質，也要靠精神”。惡劣環(huán)境下中國海裝卓越的機組表現(xiàn)，同樣離不開優(yōu)秀的有奮斗精神的機組運維。
冬季戈壁灘上，哈氣成冰，大風攜著冰雪，直往衣服里鉆，沙塵暴天氣能見度極低，沙子裹著碎石劈頭蓋臉；林場巡視瑣碎漫長，幾十斤的測量儀器動不動扛著往返幾十里，一年到頭剪不上幾次頭發(fā)；為了防患未然和應對突發(fā)情況，更經(jīng)常迎朝霞送殘星，兩班不息，確保問題不間斷及時處理。無數(shù)攻堅克難、團結拼搏、精益求精的故事隨歲月散于風中，也堅實地凝于風里。
在中國廣袤國土上，從海洋到高山，從戈壁到林地，從沙漠到草原……，都有中國海裝的足跡，定制化的產(chǎn)品，經(jīng)受住了各種環(huán)境考驗，已建成風電項目兩百多個。全國八大總裝基地，七個運維事業(yè)部覆蓋全國輻射國際，為全版圖服務提供保障。
“海陸統(tǒng)籌，向海圖強”的中國海裝，正以一流風電整機制造商的技術底蘊，秉承“嚴謹求實、團結協(xié)作、拼搏奉獻、勇攀高峰的”深潛精神，恪盡央企責任，為實現(xiàn)我國雙碳目標藍圖下輝煌的大國氣象奉獻力量。
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