探秘贵州高原风电

　　编者按

　　贵州历来以恶劣的气候条件和崎岖的地形著称，一度被认为是一个无“风”的省份。然而，正是这个无“风”省份，仅用6年时间，就创造了中国高原风电的“贵州速度”。截至今年5月，该省已建成风电场66个，装机327.8万千瓦。而根据当地规划，贵州省力争到2020年实现风电装机600万千瓦。“贵州速度”无疑为“十三五”时期日渐成为开发重心的中东部和南部地区提供了一个参照、一种范本。日前，记者随《风能》杂志寻找“最美风电场”采访组走进中国电建贵阳院织金三塘风电场，探寻贵州高原风电成长的秘密。

　　利用小时数缘何全省第一

　　“地无三尺平，天无三日晴”是对贵州地形和天气的最生动概括。这次“寻美”之旅，我们亲身体验了这句俗语的含义。

　　从贵州省织金县县城出发，历时近两个小时颠簸起伏的车程，终于来到位于三塘镇的中国电建贵阳院织金三塘风电场。已接近上午十时，近在眼前的风机仍在高山的云雾中若隐若现。

　　“三塘风电场采用24台明阳2兆瓦机组，设计年发电量9895万千瓦时，去年实际发电量是1.1539亿千瓦时，等效利用小时数2404小时，居贵州省第一。”中国电建贵阳院织金三塘风电场场长刘艳恒热情接待了我们的来访，并向我们介绍风场的基本情况。

　　刘艳恒表示，除了客观的风资源条件外，业主和整机商通力合作，针对风场运行状况不断进行优化，是保证其高利用率和高发电量的重要原因。

　　三塘风电场厂址区高程在2000米-2250米之间，从风场设计之初，就需要应对高海拔、冻雨、雷电、日照强等难题。相对于北方风电场来说，南方风电场多处于山区、丘陵或高原地带，建设条件差，投资成本高，并且风速普遍偏低，但也有其独特优势：基本不存在限电，且电价较高。

　　据统计，三塘风电场去年标空下年平均风速为5.97米/秒，今年前七个月标空下平均风速为6.43米/秒。“在低风速情况下，出现满发的时间非常少，一年甚至连10%的时间都不到。”刘艳恒说。

　　在这样的条件下，机组的利用小时数和实际发电量远超预期实属不易。在刘艳恒看来，这得益于机组运行稳定、故障率低、并且运维给力。

　　“针对当地的地形和气候特点，我们进行了一些专门的设计。首先，高海拔地区空气比较稀薄，空气密度小，空气密度会影响电气的绝缘性，我们设计的冗余，特别是电气冗余会大一些。其次，空气密度小会影响机组的散热性能，为此加强了散热的设计。再次，针对贵州的潮湿天气，在冬季会有冻雨的风险，特别对机组进行了防凝冻的设计，同时在电器柜里装一些工业空调，使得电气系统在运行过程中不会形成凝露。此外，高海拔地区对防雷等级也有更高的要求。”整机提供商、明阳风电相关技术负责人告诉记者，“为了更好的捕捉8米风速以下的风能，明阳在控制策略和可靠性上进行了深入的研究，提升整个风电场的可利用率和发电量，保证投资回报率。作为整机商，不仅仅是卖设备，更要针对特定环境条件，提供整体的有竞争力解决方案。

　　基于运行状态的预防运维备件共享

　　目前，三塘风电场共有中国电建贵阳院运维人员13人，此外，还有整机商明阳方面的4位驻场运维服务人员。

　　刘艳恒介绍说，不论是作为业主，还是作为设备提供商，大家的目标是一致的，就是让风机健康稳定的运转。通过与风机厂家密切配合，共同协作，及时发现机组存在的问题，并找到解决办法，使得三塘风电场机组可利用率远远高于年平均可利用率的考核指标。

　　30多岁的刘艳恒当过变电站站长，也涉足过绝大多数的电力工程，已是一名运维经验丰富的“老司机”。在他看来，通过关键运行数据分析挖掘，进行基于状态预防性运维，日常维护就轻松很多，机组的可利用率就有保证。

　　“我们努力完全实现预防性运维，同时结合平时的巡检，会发现一些尚未发展成事故的苗头，把问题消灭在萌芽状态。”刘艳恒说。

　　刘艳恒告诉记者，就三塘风电场机组的功率曲线表现而言，其优势体现在高风速时段，10米风速以上的效率比较高。

　　整机商驻场运维负责人、云南明阳风电技术有限公司项目经理冉希勇表示，针对6-8米低风速效率的问题，控制策略也在进行优化调整。据介绍，明阳已经研发第四代控制策略MBC，也就是基于模型的控制。从而实现每台风机都会根据它周边的位置感知风速、风向、湍流，然后根据风的情况来调整其控制策略，从而提升低风速时段的风能利用效率。

　　“我们实际运维过程中，遇到的最突出问题是结冰。一般从12月要持续到次年的3月。希望联合整机商，在这方面进行进一步优化。”刘艳恒表示。

　　“针对结冰问题，我们研发了叶片防冻除冰技术，首先通过定制化的传感系统进行初步判断，同时结合机组的运行状态判断叶片是否有因冻雨结冰或有积雪，一旦确认，立即通过物理方法加热叶片，能在短时间内将积雪或覆冰融化掉。运行过程中确保叶片始终保持一个合适的温度，即使有冻雨或雪，也没有结冰的环境，此项技术已经研发完成，目前正在贵州另外一个风场试运行。”明阳相关技术人员告诉记者。

　　刘艳恒表示，日常运维支出主要是购买备品备件。随着贵阳院所属风电场越来越多，准备建一个区域性统一的备品备件库，哪个风电场需要，就可以到备件库里去取。今后，还打算与大唐、华能、中广核等主流风电开发商共享备件库，且备件的数量和种类充分利用机组的运行状态数据提前准备，有效降低备品备件的资金占有量，从而提高资金利用率。

　　据介绍，三塘风电场机组质保期是四年。按照中国电建贵阳院的整体部署，今后贵阳院所属的风电场都将实现自主运维。“贵阳院计划在‘十三五’末实现风电装机100万千瓦。现阶段，正投入大量的的资金进行培训学习，为今后的自主运维做准备。”刘艳恒说。

　　大数据或颠覆现有运维模式

　　对于风电场而言，提升发电量已经进入到精细化阶段，必须去抠每一个细节。业内认为，通过精细化的提升，大多数风电场约有10%的发电量提升空间。而技术手段则包括优化功率曲线、智能解缆等多个方面。

　　随着大数据、云计算的应用和能源互联网的普及，未来风机会越来越智能化，风机维护会越来越简单。“可能只需要换换油，换换滤芯，不需要去做很专业的工作。就像不会照相的人也能自如操作傻瓜相机一样简单。”冉希勇认为。

　　刘艳恒说，顺应行业发展的趋势，贵阳院还将筹备成立集控中心和检修中心，通过这种方式，现场的运维人员可以减少一半。以后，一个风场最多只需要三四个运维人员。

　　“明阳在中山建设大数据中心，目前已经接进来大约60个风电场，这有助于实现真正基于状态的维护。建立每台机组的健康档案，通过对每台风机、每个关键零部件的关键数据，比如温度、振动、油压、电气参数等信息的实时监控，可以得到每台机组的详细运行信息，专业技术团队通过对运行信息的深入分析和数据挖掘，对机组进行运行异常预警，能预判未来一段时间内可能会出现何种问题，从而实现基于运行状态的预防性的维护，把风机可利用率和发电量提升上来。”明阳相关技术负责人告诉记者。