山东龙源风电李玉兔：风电技改项目案例分享

2019年10月21-24日，2019北京国际风能大会暨展览会（CWP2019）在北京隆重召开，大会主题“风电助力‘十四五’能源高质量发展：绿色、低碳、可持续”。自2008年首次在北京举办以来，已连续举办11届，成为北京金秋十月国内外风电行业争相参与的年度盛会。

10月22日上午，CWP2019风电场场长论坛在新国展召开。山东龙源风力发电有限公司北海风电场场长李玉兔出席论坛并发表演讲。

以下为发言全文：

李玉兔：各位专家各位领导各位同仁下午好，我是来自山东龙源风力发电有限公司今天我要给大家分享的题目是风电技改项目的案例分享。这个主要包括三方面内容，第一个就是风电技术ABB变频器冷却系统技改项目，第二个是风电机组SCADA系统及风机机组主控系统及输变电系统对时的技改项目，第三个就是我们公司的风电场的风采展示首先第一个ABB变频器冷却技改，这个大家都知道变频器作为风电机组重要部件，影响着风电机组并网运行，对风电机组的发电能力是一个至关重要的部件，目前风电机组在变频器故障占风电机组总故障率是相对比较高的，风电机组变频器里面主要的部件是IGBT核心部件，它的发热量相对比较高的，这个部件损坏也是相对比较高的。

下面这个是我们公司某风电场装机容量是99MW，安装66台1.5兆瓦的风电机组，2018年时候全年的故障台次856，其中变频器故障占到了415台次，因为散热问题导致故障停机345台次，占全年风电机组故障的40%左右，这个故障率是通过风电场SCADA系统，每台风电故障导出的数据。接下来这个图片是我们风电场统计的这个风机故障所有故障信息ABB变频器有功率模块，功率模块，第三个机柜后面的一个通风通道。然后针对以上存在的问题，我们技改的方向初步有四块，第一块针对大功率变频器，采用空气冷却方式，散热不及时的问题，在原有的散热基础上增加冷空气提高散热效果，第二个就是在满足降温的前提条件下，应该最大限度降低自耗电。第三个就是增强变频器的通风与智能相结合的效果，第四个就是通过数据分析应该从通风量和制冷效果这两方面进行一个技改。

方案的实施，我们首先参考了一下西门子电控柜制冷的设计，发电量等于设备功率3%的功率。这样的话通过初步计算，然后变频器需要的发热功率就是30千瓦，如果说将这些30千瓦的能源消耗掉的话，大概至少需要29千瓦的智能容量，然后如果说安装空调这个能效比乘2的话，大概就是需要15千瓦的空调去制冷，理论上可以满足制冷效果。

第二个就是通风量，通风量这一块的话对1.5的变频器，如果说变频器柜内的温度在60度，外面的温度在40度计算的话，这个通风亮在4180立方米每小时，然后为了减少柜内外温差的话需要增大通风量，20度的温差计算的话需要每小时不低于4186立方米的通风量才能保证它的冷却效果。

有两个问题第一个就是怎么可以合理的降低环境温度，这样的话就需要安装一台15千瓦的这个空调制冷系统，然后进行冷却但是有一个问题，大家都知道这个变频器一般是在风机塔底，空间比较小，安装大功率的空调的话，经济性方面得不到保证，空间数受到一定的约束，第二个就是通风量的问题，通风量按照变频的设计，这样在安全方面得不到安全保障，第二个如果说将原有的通风管道拆除，有些地区面临沿海或者盐物腐蚀，结合这两点作为一个主要思路就是从这个冷却跟通风量两块相结合。初步的方案是在变频器安装一个佐志的16千瓦的空调，风速比较大的时候，运行10分钟柜内的温度还会进一步上升，得不到一个效果，针对以上情况我们做了一个升级，就是将原有的通风孔进行拆除，安装了过滤棉，这个时候ABB变频器的温度得到有效控制但是还是没有达到一定的效果。ABB变频器的变频器，散热风扇，取电取在变频器的里面。风扇的运行是根据电源板还有风扇的控制板，根据变频器功率的大小进行转换，当变频器功率比较大的时候，风扇转的比较快，比较小的时候转的慢，通过这个现象我们将这个风扇的电源板取到了接触器上取电，这样达到了一个公平的运行，带电后期散热风扇一直公平运行，这样保持通风量。

通过下面原有的散热风扇，可以把风吹进去但是排风效果还不太理想，就是只能通过变频器后方的通风通道自然散热，所以说我们又在变频器后面原有的通风通道处加装了导流罩。这时候将原有的一个5000立方米每小时的风扇，更换为7000立方米每小时的风扇。原有3台轴流风扇总风量3600立方/小时，换气次数1800次/小时，0.5次/秒。为了验证机舱里面的设备不受技改的影响，我们利用电子系统散热仿真软件做了一个仿真，以塔底变频器为发热源，发热量30千瓦，环境温度35度，通过塔筒高度和塔B按照实际的情况设置，采用风扇将热量上传，仿真结果显示，当热量沿塔筒上升40米，塔筒温度和环境温度持平，这种技改方案不会对机舱内部的元器件造成影响。

总结一下这个就是咱们的技改的整个一个图，在左侧变频器这块加装了一个16千瓦的空调，在下方风扇ISU和INU的风扇，改成变频，在变频器的后方通风管道把这个换成功率较高的，风电机组平台上端。这个效果检验，以上图片中蓝色和黑色的图，曲线都是我们使用录的IGBT的变化，大家可以看到在这个黑色曲线这一块是开着空调，风机正常运行包括持续运行的时候，风机的变频器IGBT的温度，控制在80度，关闭空调机变频器温度上升15度以上，可以看出技改方案对于ABB变频器是显有成效的。这是最后的评估，统计了一下2018年的时候66台风电机组因为变频器的问题，备件的烧毁，因为故障引起的停机现在截至目前2018年合计损失五十万，其中损坏了25个ITBT，直接就烧坏了。这个电量的话这一块损失是23万，总的费用在73万，然后通过技改之后每台变频器技改的空调费用是2.3万，然后耗电每年是0.2，然后生产维护的成本每年是在0.1万元，技改之后，每一台技改费用在2.6万元，通过这个比较也是三年左右，就相当于这个成本已经收回，然后剩下的运行时间可以对这个风电场产生更有利的经济效益这是第一个变频器这个。

第二个风电机组SCADA系统所有的SCADA，通过人工设置，设置时间进行对时，这样的话有个问题，就是当出现一些故障进行分析的时候，输变电的时许是对不上的，导致分析结果错误，或者是引起一些其他的问题。这个是风电场的一个故障录波的，风机SCADA的变频器的录波这个时间是完全不对应的，对低穿也好，高穿也好，对分析了话以时间轴为依据。这个刚才讲过了，所以说基于以上情况的话，我们做了一个类似的技改。这个原因分析就是分裂机组的故障，一般有两大类，要不就是因为咱的风电场的场区线路然后引起故障波动，引起相应的波动所以说有可能会介入，第二可靠性的问题，导致波动，便于发现问题的根本原因，然后节约处理故障时间，发电机组的小时数。

实施方案是这样，为了彻底解决这个对时的问题，时钟就是GPS，从GPS，端口访问GPS的时钟，访问到分裂机组SCADA系统。这个图是技改之前和技改之后，左侧就是原有的，互联网设定然后采取一个对时，右侧通过网线，GPS取信号然后风顶机组SCADA机组进行对时，这个成本几乎是没有。下面是一个实施步骤，在GPS，选择好地址IP，第二步通过装置软件进去设置时钟的连接，里面有些策略需要更改一下。

第三个就是通过软件扫描相应的板卡，对这个M7481网络模块进行配置，将它使用中的一通道二通道，这个可以自行选择然后进行一个IP的相应的配置。装置配置完之后，将这个网线引到放火墙上选择一个WLAN2口，防火墙进行一个策略的控制。

第三个就是将这个服务器设置时中，选取GPS地址的IP，第四步将服务器客户端更改一下配置。风电机组的每一台风电机组进去之后都有一个同步设置时钟同步设置，风电机组同步设置SCADA的时钟更新时长5分钟一次。这个是效果检验，效果检验的话通过技改之后，大家可以看到，这个是风电机组的时钟和风电机组SCADA机组时钟是。综上所述二次安全防护安全性相关要求及标准从而实现统一校时，改造前时中错误率85%以上，改造后风电机组和输变电，设备完全一致，错误率为0，对风电场的安全稳定作为一个保驾护航。

第三部分就是一个风电场的风采展示。简单介绍一下我们公司的风电场，现在大家可以看到的是我们公司的中控室，中控室有中控台模拟屏，档案柜从生活图纸竣工图还有输变电台账，风电场的日常记录。这个是我们风电场的会议室，会议室主要用于交接班一些重要的会议，会议室也是按照标准定制物品定制摆放，所有物品纳入全员管理。

接下来这个是我们的活动室和餐厅，然后餐厅也是干净整洁，给员工创造一个良好的用餐环境，活动室的话也方便员工在休息的时候可以有一些娱乐活动。接下来是我们员工的休息室，这个也是做到的定制摆放类似于半军事化的管理。接下来这个是我们设备区，我们风电场目前是两台主片，这也是两台主片的照片，同时在这个护栏外边，张贴了安全距离，以及注意事项。这个是风电场的安全工器具，每个安全工器具有自己的二维码有自己的身份证信息，有相关的校验记录，相关的存放位置等等信息，这样也在大家使用安全工具之前也可以做到一个有效的保障。这个是库房管理，库房的话这一块做到，除了做到四号定位之外，我们也将备品备件的管理制度，流程图等等上墙。

这个是风电机组，风电机组的话除了每两个月的巡视，定维，日常也是遵守逢污必除，保证机组状态。这个是我们风电场的一个全景照。

下面第二部分是员工风采，我们每天早上都会开早班会，晚班会。这块是员工在处理风电机组故障以及做测试，风电场重视培训管理主要做到了所有风电机组的控制系统，画到一张图上上墙，也方便员工去查找相应的点，还有就是员工自行做的实训平台，也方便对业务能力不熟悉，做的一些培训。这个是其他的培训，备件的培训，还有就是呼吸器的培训，以及一些日常的技术的培训。这个是我们风电场线路发生故障时候，进行抢救的一个照片，也是大家共同努力保证风电场的利用率。

同时我们还有就是篮球友谊赛，以及台球友谊赛增进员工之间的团队建设。然后这个是今年11的时候在风电场举行一个升旗仪式，第二张图片是一个道德讲堂，每个月我们都会开展道德讲堂的活动，评选道德模范。同时我们还会针对学习叫好家庭比较困难的学生，联合当地的政府企业，然后我们开展这种定点的捐资助学的一个活动。每当员工生日的时候在风电场我们让员工感受到像家一样的气氛，也会组织员工生日排队这样的活动。根据公司及风场的安排也会组织连接，以连接为主题的书法活动。这个是每月也会组织一个民主生活会，然后反馈一些员存在的问题以及解决措施，风电场党支部书记对员工进行座谈，保证员工思想积极。

接下来这是我们公司在安全月活动开展的活动，首先以公司为单位开展公司的动员会，然后子此期间看安全教育警示片，对每一项作业开展作业之前先开展危险缝隙，安全交底互保等活动，高控应急演练等活动。在安全月的时候，同时我们也按照大家开展安全警示警语活动。

风场对标的，每台风电机组的风速以及功率，设定原有的功率实验做一个对比，然后挖潜增效，主要是对于功率曲线达不到要求的进行风向标校零。第三部分就是风电场的一个荣誉介绍，山东公司龙源风电场评为优质工程。玉山风电场2014年当年核准，当年设计，当年建设也是当年投产一个项目，所以说也被评为国家优质投资项目奖。然后我们公司风电场对风电机组这一块，通过各种措施，然后在华北区域山东公司指标对表中多次荣获一等奖，风电场的利用小时数，每年都在2600小时以上。这个在山东电力协会举办的这个电力安全与网络信息安全工作中，因为表现突出也授予了管理工作先进的一个称号。同样是在2016年的时候北电力协会授予，年平均风速五米四，小时数两千一百多小时也被评为全国十佳低风速风电场，也被当地企业评为功勋一等奖，也被山东公司评为优胜风电场，市级县级荣誉单位称号。风电场员工也在能源电力举办的输变电竞赛以及风电机组竞赛中多次荣获奖项，我的分享到此结束谢谢大家。

（根据演讲速记整理，未经演讲人审核）