天润新能刘磊：风机技术如何精准进行增功评估

2021年10月17日-20日，2021北京国际风能大会暨展览会（CWP 2021）在北京新国展隆重召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一，这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会，再次登陆北京。

 

本届大会以“碳中和——风电发展的新机遇”为主题，历时四天，包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“国际成熟风电市场发展动态及投资机会”“国际新兴风电市场发展动态及投资机会”“风电设备智能运维论坛”“碳达峰碳中和加速能源转型”等不同主题的15个分论坛。能见App全程直播本次大会。

 

在20日上午召开的风电机组优化升级专题论坛上，北京天润新能投资有限公司首席数据分析师刘磊发表了《发电性能影响因素&增功验证》的主题发言。

以下为发言全文：

刘磊：大家早上好，今天由我给大家带来增功验证评估方法，首先快速介绍一下天润新能，我们是金风科技的全资子公司，在去年发出了200亿度的绿色电能，同时还在售电市场上超过200亿度的售电交易，目前管理着超过12吉瓦的可再生能源能源。作为业主，风电场的增功手段是跟经济模型匹配在一起的，在经济模型建立过程中更关键的因素叫做增功效果该如何评估，很多非常好的增功手段，但是缺乏好的评估效果，就造成了卖产品的人和买产品的人都心存疑虑，我们也面临这样的问题。

现在市场上比较多的增功方法是软升级，意思就是不加装太多的硬件，只在软件上面进行操作和更改就可以了。还有一种叫做硬升级，是改变了一些硬件的措施，主要还是气动方面的改变，或者上大压小的方式，通过加长叶片，换大电机。还有一种软硬兼施，比较常见的是激光雷达。既要改变控制策略，又要增加相关的措施，所以这种叫硬升级。不管是软升级和硬升级，面临的问题是应该怎么对升级的效果进行评估。传统的功率曲线IEA61400-21这种，在风机前面立个测风塔，用测风塔来进行测试，它现在的主要问题就是费用比较高，平坦地形加上测风费用要50万，复杂地形由于地形标定的因素要到80万，这还没有算停机损失的费用。而且它还有个问题，全场进行升级评估，每次只能测一到两台，测试周期比较长，根据风况3到6个月。最重要的问题不是确定度，功率曲线的单点不确定度可以达到7%到10%，折合成年AEP年发电量不确定会到5%到12%，如果是通过软件方式增功评估，增功效果只有1%或者2%，带有非常大的不确定性度，结果会非常难受。

其实国外的业主也面临这样的问题。GE比较喜欢用的手段，就是切换法，对于软升级来说，可以把软升级开半小时关半小时循环。然后把所有开的数据作为一个数据集，把所有关的数据作为一个数据集，这种方法我个人是比较认可的。第一不用立测风塔，第二没有增加额外的测试手段，就仅针对这台风机而言，半小时的切换或者一小时，同时避免了由于风向、空气密度所带来的变化。如果测的时间够长的话，开关法是可以的。

这是一个激光雷达的案例，一般到了某个风速段，激光雷达作用就开始，在过渡段的时候，绿颜色会给这条功率曲线带来比较好的发电量提升，这是我们经常用的切换法。另外一个就是Side By side的方法，简单来说就是在被测风机旁边，把另外一台风机作为它的参照数，建立它的函数传递关系，得到这个方法，这种方法有一个问题，左边这个只适用于软切换，右边这个可能一个升级才花了十万二十万，但是它做一个测试就要花二十万，所以这个方法也没有得到很好的推广。

我们原来认为风就是风速加风向，叫风资源包。有相同风资源包情况下，有更多的输出，增功就是有效的。怎么样认定风资源包？先对SCADA数据可采集的数据进行了分类，对它进行了排列组合，比如说45号机组风速+温度+湍流这三个可以使值最小，它对你发电量的预测是最准的，可能有的机组位于风电场的边缘，可能对风向因素会更敏感，所以先统计敏感性，最终选取的是红颜色是升级前的数据树，黑颜色是升级后的数据集。选取了风流+温度+湍流之后，把多余的数据都剔掉，相同的输入看输出怎么样。这个里边有几点步骤，首先确定基准平均期，确定环境向量，寻找相同的环境变量。计算功率提升效果，就是用这种方法。

问题点，第一是严重依赖了环境向量测量准确性，如果在测试过程中换了个风速仪，基本就白费了。没有数据也不行，同时要知道升级详情。对于没有重叠到的环境如何计算，外推时应该采用什么样的方法，结冰对风速又会带来很大的影响。我们用这种方法还有一个好处，第一只依靠SCADA数据，第二可以批量的评估，这在统计学上面是有意义的，我们对刚才风电场66台机组进行评估完之后，发现它的第一次升级和最后一次升级其实没有特别大的作用，但第二次整场软件升级是有效果的，所以带来了全场8.1%的发电量提升。

最后简单进行一下总结，第一对于风机技术来说，如果想精准的进行增功评估，首先机组要对结冰有精准的识别，把数据剔掉第三风电场其他信息，包括刷机记录、测风塔信息、备件消耗、故障率需要记录，有可能增功是成功了，结果备件消耗上升了，这种是要做增功评估的。第三经济模型中需要引入更多的变量，还要看年季变化、还要延寿，比如增功增了三年，寿命减了两年，也是不合适，所以合理的评估方法。我们这边总结出来的方案就是第一要基于风资源包，同时用实际发电量来和它进行相互的见证，我们现在用这种方法已经可以批量对风电场进行评估，希望这个方法可以在业内进行推广，可以让好的技术能在风电上面，而不是大家算不清楚而推广不开来，谢谢大家。

（根据演讲速记整理，未经演讲人审核）