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刘昊：老旧风场提质增效与深度改造

近日，"第七届中国风电后市场交流合作大会暨2020中国海上风电运维专题论坛"在江苏省无锡市隆重召开。润阳能源技术有限公司技术总工刘昊与业内专家共同分享了风电后市场全生命周期价值管理与服务的新观点、新理念和新思维，并就当下后市场中最受关注的老旧风场提质增效与深度改造等问题和解决方案进行了深度交流。

近年来，风电作为安全、低碳、经济的可再生能源，受到各国政府、资本、研发机构、生产厂商、运营企业的高度关注。截止至2019年，全球风电累计装机容量已达到650GW、新增装机容量60.4GW，路上风电占比接近90%。

《中国风电后市场发展报告》研究结果显示：在巨大的风电存量市场中，装机5年以上风力发电机组达11461万千瓦，较2018年底同比增长25 .4%，与2013 年相比，增长近10倍。 与之相对应的是：早期安装的机组风轮偏小、整机设计裕度大、控制策略较为粗犷，捕风能效有提升空间；老旧风机机型陈旧、备件难买、维护难；进口风机通过多年运行，机组和叶片故障严重影响风机稳定运行，相关部件在国内已停产多年，海外采购周期长、成本高、质保难；因宏观选址、微观选址不够精细，使得现有风场发电效率差等问题，在国内风场日益显现。

本次大会期间，润阳能源技术总工刘昊以风机并网运行后至服务结束为止的时间为维度，结合不同周期内的：风场运维优化、提质增效、深度改造、上大压小、退役更换需求，针对叶片增效、风电场场群控制系统、变桨防超速改造、应急偏航改造、黑启动后备电源、老旧机组改造、上大压小等专业服务和解决方案进行了深入讲解和剖析。
 
 
- 提质增效 -
 
“风机控制技术的更新以2年为周期，从风机并网后3至5年开始，一直到5至20年的全生命周期过程中，业主和服务商应该根据时间周期，提早从提高风场发电量和提高机组安全可靠性的角度进行提质增效规划。”刘昊如是说。
 
通过对叶片状态的科学分析和机组载荷安全评估，考虑增大风轮扫风面积、吸收更多风能等需求，润阳能源可以为客户提供安全、可靠、能够显著提效的叶片延长（节、翼）和减少不利气流的涡流控制等技改提效方案。
 
以叶尖小翼及延长小翼增效解决方案为例，叶尖小翼增效技术原理是借鉴飞机机翼解决翼尖涡的经验。通过为风机叶片加装类似飞机翼梢的小翼，可以重整通过叶尖流场的气流，有效地降低叶尖处诱导阻力，减少叶尖能量损失，从而提高机组的发电量。
 
相比于单纯通过延长叶片的手段提高机组发电量，叶尖小翼在同样发电量提升的前提下，能使叶片结构承受更小的负荷，有利于叶片和机组的安全性。理论上，叶尖延长小翼0.5m~2m，发电量可提升1.5%~6%。
 
此外，润阳能源在国内MW级风力发电机组叶片的增效项目实践中：通过叶片延长技术和气动附件技术，提效可达10%；对主控系统优化与升级，发电量可提升4%-8%。
 
- 老旧机组改造 -
 
老旧风场机型陈旧，普遍存在运行效率差、大部件问题严重、事故频发、机组半停运状态、风资源利用率低等问题，导致发电效率差，收益低。鉴于早期风电机组技术不够成熟、控制策略不够先进、风电机组的发电性能达不到设计标准的现状，阳能源凭借多年风电场运维实践和技术积累，对早期风机进行技术更新，实现全面增效增收。
 
针对老旧风场实际情况，MW级以下机组采用上大压小方式，拆除小风机，置换大风机，充分利用风资源。MW级以上机组深度改造，通过对风机电气系统优化升级、大部件维修更换和风电场综合治理等，提升机组的发电性能。对于老旧孤儿和问题严重机组，采取等容量或扩容替换新机组，可有效提升项目的发电量和收益率。
 
以润阳能源在浙江某风场技改项目为例：该项目原有23台MW级以下机组，其中3台600kW风电机组长期停运。在停运机组更换项目中，通过拆除5台600kW风电机组，新建2台MY1.5-82机组，新机组平均单台年理论发电量达到 4963 MWh，项目年上网电量增加 9926 MWh ，内部收益率（税后）：13.61%，项目投资回收期（税后）仅5.77年。
 
近年来，润阳能源充分依托明阳集团公司布局全国的生产基地、叶片工厂，不仅实现了明阳/非明阳保内保外的叶片维修、主轴承维修、齿轮箱维修等大部件维修技改服务的综合服务能力；在多个风场的变桨系统改造（整体替换/核心部件替换）、主控系统改造（整体软硬件替换/保留硬件软件替换）、变流器改造（整体替换/核心部件替换）等深度改造项目中亦积累了强大的技术实力和丰富的实践经验，优势明显。
 
 
笔落惊风、匠石运金。技术成果的转化，离不开团队的协作和扎实的底蕴。在本届中国风电后市场交流合作大会，由润阳能源技术团队参与的《110米叶轮风力发电机组叶尖延长技术研究及应用》论文，获评为优秀论文。