运达风电股份产品管理室主任周民强：如何对在役风电场进行提质增效

能见APP讯：10月19日-21日，2016年北京国际风能大会暨展览会在中国国际展览中心召开。21日上午，浙江运达风电股份有限公司产品管理室主任周民强在“在役风电机组技改优化及效果评价”分论坛上作了主题发言，分享的主题是，在役风电场提质增效。

他表示，现在行业内提通过性能提升的方法去进行优化，作为主机厂家，更关注的是产品的可靠性，不管风电场的经营者还是制造商都不希望产品在运营后再做技改，因为技改就是说明前面设计的有问题，前面设计的产品不成熟，希望风电从业者将精力放在研发上，减少技改所带来的新投入，发电能力严重不足的发电厂发现问题、解决问题，风电场技改是复杂的工程，所有的技改工作都必须进行评估和细致的核算，有针对性的进行优化技改，方案的验证也是必不可少的重要环节。

以下为发言全文：

周民强：大家好，回顾一下什么是产品的质量，产品质量大家经常挂在嘴上，但是并不知道怎么进行解释，我们可以理解为产品的固有特性、满足要求的程度，主要包括产品的功能和性能，通常称之为专用的特性，还有可靠性、测试性、维修性、保障性、公益性等等，通常是通用的质量特性。

产品生命周期，T小于0包括定型和制造阶段，第二个阶段T等于0就是检验验收时的产品质量，还有使用阶段的产品质量（T大于0），我们谈的是T大于0时候的产品质量。

风电场存在的问题，首先是故障问题，故障是大家最直观的问题，还有运行管理、备件供应、回收能力、安全性、风资源、弃风等一系列的问题，这些问题最终呈现出来的是发电能力的问题，或者是风电场盈利能力的问题。

大家熟悉的公式上看，如何解决发电能力，呈现的是功率曲线，跟某个确定机位的风频进行计算可以得到机组功率期望值，机组功率平均值和时间相乘可以得到风电机组发电的能量。前面的面积是机组性能的问题，时间和K是可靠性的问题。

风电场提质增效的本质是什么呢？是要降低风电场故障率，同时要提升风电设备的性能曲线。要做提质增效，首先要做的第一步是先做综合评估，综合评估包含哪些呢？要做风资源验证、设备性能评估、设备可靠性数据统计与分析、设备健康检测与评估等还有很多，做的工作是要找到风电场什么影响了我们的发电量，是为了找到短板。

提质增效发电量提升的技改上大家比较的任性，我觉得比较有道理，比较重要的评估我认为综合评估、风资源评估。风资源评估是首先要做的工作，要看具体的风电场风资源跟前期设计的风资源是否保持一致，具体的方法大家讲了很多我不再赘述了。风电评估是风电场的外因，是影响发电量的外因。

设备评估，主要是评估设备的可靠性和性能，现在主要评估的指标可靠度、故障率、可利用率指标、平均维修时间；机组性能评估，包括发电性能和功率特性。

哪些情况下需要进行技改和优化呢？首先是机组安全性和稳定性的问题，故障率比较高、可用率比较低；还有设备适应性的问题，主要是风电场高温和振动、复杂场址风电场，机组不能适应环境条件的要求；非定制化设计的问题，机组等级的不匹配，特别是早期的机组，一款高等级的机组用到了低等级的风电场，或者是低等级的机组用到高等级风电场，还有标准更新换代的问题、入网的标准和环保的标准，技术匹配度的问题，新兴的技术和新材料，出力不足性能衰退等等问题，主要是老化腐蚀磨损等等的情况。

风电场的提质增效技改关键是做可靠性的提升，如果产品没有可靠性，性能提升是空的，可靠性的提升说说简单，也的确是比较难做，可靠性在产品设计端就已经决定了产品的可靠性，通常说的产品可靠性是设计和制造出来的，当然也有管理在集中。

实际风电场可靠性的提升并不是不可以做，能够做的包括环境适应性的技改、标准适应性的技改、简化奢华、冗余设计、高可靠度系统的替代方案等等，风电场技改很多厂家在做风电场的增容，很明显可以提升，可靠性提升增容是降低了产品可靠性。为什么齿轮箱在质保期过了以后马上出现了问题，我觉得这个问题不好回答，不好回答是行业性的，是业主掏的钱太少了买的这台风机，技术的角度带看，为什么产品原来是合格的，T等于0检验是合格的，为什么在真正出了质保后为什么出现问题呢？从技术的角度来看是前期设计不确定因素导致的，包括物理不确定因素和认知的不确定因素。

物理不确定因素不好避免，也做不了很多改善，但是认知的不确定因素是可以通过技术的发展来不断提升，或者是降低认知的不确定性。很多厂家都在提的基于概率的设计方法，以前机械产品的设计是用安全系数的方法，这些方法会带来比较大的不确定度，现在如果采用一些基于概率的设计方法，应力强度干涉的模型，计算的结果会包含可靠度的数据和安全系数，具体的方法不展开说了。国内很欠缺这样的可靠性数据的统计，各个厂家各个业主间数据都没有共享，行业协会也没有收集到相关的可靠性的数据，我也没有相关的风电产品可靠性数据的统计，我认为这个工作的确很重要，我们需要去对数据进行标准化，需要去积累这些数据。

通过控制优化的方法提高产品可靠性，控制优化的方法可以优化载荷、包括前馈控制，还可以做环境适应性的优化和高湍流的场址，很多是南方复杂的场址，不像IEC模型里规定的风的模型，很多机组会出现故障停机的现象，通过控制优化可以缓解这些问题，包括台风、冰冻、噪声的控制模式，和场级控制方法，和场级传感器，场级的偏航控制，我们细化下去，因为具体做每一块的控制技术不是我参与的，我是提了这么个概念而已，通过控制优化还可以提升机组的性能。

性能的优化，举个例子，汽车可以跑百公里时速跑多少是性能，可靠性是多长时间可以保持的方式。性能优化，涡流发生器、扰流板等等的方式，这些方法提升功率是比较有限的，发电性能的优化还是在可靠性的基础上锦上添花的工作。还有叶片加强的方式，这种方式比较的直接。

还有通过风资源的利用进行技改的优化，机组移位，这个机组当初选址的时候存在问题，这个风电场低于其他的机组，我们重新进行风资源的评估和计算，最终 进行的选址移位，最终发电小时从1870提升到2230个小时，加高塔筒，主要适合于在风切面比较大的风电场。

具体风电场的案例，风电场可靠性低、故障率高，最严重的故障是齿轮箱过温的故障，通过分析最后设计一个方案，通过热计算对齿轮箱冷却系统进行了技改，对它的控制系统也进行了技改。技改完成后，在实际运行过程中技改前后的温升降低量是比较的明显。

通过故障率和发电量的情况比较，2号机组技改前故障率最高、技改后2号机组故障率最低。2号机组技改前的发电量最差，比4号发电量低30%，改造后2机组发电量最高，比4号机组高11%。

风电场存在噪声干扰的问题，我们做了降噪的工作，通过降噪优化了以后，风电场噪声降低了约2分贝左右。

做了标准适应性的技改，早期的某个风电场以前的机组不具备低电压穿越的能力，后来进行了改造，最终也通过了测试，某个风电场做的桨叶提升的方案，发电量提升7%，为什么发电量提升这么高？这个风电场原来是一类机组，放在很低空间密度的风电场，设计的余量比较大，最终发电量提升是比较可观的。

优化方案的评估和验证，载荷发电量，性能和可靠性某种意义上是一对矛盾的问题，要在保证机组可靠性和安全性前提下做性能的优化工作。

评估有各种各样的方法，从方案制定过程中要先进行比较严谨的设计和评估。优化方案的验证，几个比较重要的点是载荷的测试、振动温升之类的测试，对于发电能力本身的提升，现在用的方法是测试方法，测试方法个人认为并不能真正很客观的反应实际的提升，现在的测试方法带来的不确定性非常大，发电量提升1%、2%，但是实际不确定度已经超过5%、6%了，这个时候说明真正的提升量是多少，只可以做定性的比较了。

现在行业内提通过性能提升的方法去进行优化，我作为主机厂家，我更关注的是产品的可靠性，不管风电场的经营者还是制造商都不希望我们的产品在运营后再做技改，因为技改就是说明前面设计的有问题嘛，前面设计的产品不成熟，希望风电从业者将精力放在研发上，减少技改所带来的新的投入，发电能力严重不足的发电厂发现问题解决问题，风电场技改是复杂的工程，所有的技改工作都必须进行评估和细致的和核算，有针对性的进行优化技改，方案的验证也是必不可少的重要环节。

今天的发言到此结束，谢谢大家！