鉴衡认证风能事业部载荷工程师史旭东：风电机组技改优化效果评价及安全性评估

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，鉴衡认证中心风能事业部载荷工程师史旭东在“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，风电机组技改优化效果评价及安全性评估。

他表示，由于目前风电场发展势头比较好，在未来风电场机组的技改需求空间很大，技改的方法很多，需要结合各种应用，例如增大叶片对风能的吸收，需要人员对安全性进行校正。在选择技改评价方法的时候，需要结合风电场具体的条件，以及风电场的具体特性来进行选择，并且在评价技改效果的时候，应该首先定出评价的方案，然后再对风电场进行技改，最重要的一点是技改会导致机组的安全性上的影响，技改后一定要对安全性进行评估。

以下为发言全文：

史旭东：大家好，我今天围绕以下几个方面，首先是技改存在的方法，通过案例分析技改效果评价的方法，由于技改对机组安全性存在很大的影响，最后讨论技改对于机组安全性的影响。

目前我国风电行业发展迅速，得益于相关法律政策的支持，目前我国风电新增的装机容量以每年平均两万兆瓦的速度增长，随着机组设备的老化，越来越多的机组有技改方面的需求，目前有很多机组都已经通过技改，得到了使用发电量明显的提升。

由于目前基于这么庞大的机组数量，未来几年机组技改有很大的市场，对于机组发电量提升效果如何，对技术的安全性如何，都面临着很大的挑战。

目前技改主要的方法，技改是通过对于风电场的改造和技术的改造两个方面，风电场的改造通过增加利用新的技术替换掉成本过高的技术，而且对于早期的风电场由于布局比较松散，现在有很大风能的空间可以开发利用，增大机组的功率来扩大风电的容量，进而提高风电场发电量。对于单个机组有很多提升的手段，改善机组的风资源，加高机位增加塔筒高度提高单个机组的风速，减少湍流进而提高整场风电机组发电量。

叶片也可以进行着手技改。叶片是吸收风能最重要的部件，对于整个风电来讲，风机吸收风能的转化效率很大程度提高叶片的系统性能，目前对于改善叶片的系统性能方法很多，比如加长叶片，也可以引入航空流动控制方法，比如加装涡流控制器等，提高叶片对风能的吸收率，风场采用这些方法可以使整个机组发电量提升2%左右，还可以通过优化控制策略，提高技术可靠性实现，可以使机组发电量提升1%到2%，由于机组设备的老化，比如风速仪测风的精度会有偏差，更换测风仪和改善偏航系统的精度来减少相应的损失。

机组安全性的考虑，在某些条件下会采取降功率运行，可以通过提高齿轮箱的散热效果，可以提高机组的发电量。

由于各种因素的影响导致对于技改项目的评价困难很大，一个时期两个机组的比较图，这两个机组主风向都是偏西南，但是他们的风速存在明显的偏差，虽然说这两个机组平均风资源设备相近，但是由于风电机组的位置排布很大程度上影响机组的发电性能，对于风电机组技改后的效果平均会有很大的干扰因素，由于部分风电场存在限功率运行的情况，人为限功率的影响因素和限功率时间影响发电量，进而对技改的效果有一定的影响。

为了减少以上各种因素的影响，我们通过一些其他学科的方法，进而引入了两种评价方法，第一种是盲比法，这是基于力学统计的方法，进行随机分组进而得到技改是否有效的验证，也可以有效避免人为主观因素的影响，它可以有效的检验技改是否有效，但是由于这个结果会受到技术的影响，对于具体定量评价机组技改的效果存在着困难，基于盲比法进而采用标杆机组比对法，通过技改机组和未技改机组进行横向和纵向的比对，得到技改的效果，这两种评价的方法都有很多评价的指标，比如功率曲线、技术的实际运行情况、平均发电时间、上网电量等等，这些都可以有效的对机组发电量和实际运行状况进行全面的分析。

功率曲线的方法是无法直接对发电量进行比对量化，所以需要选择一定的风频作为基准，而且受到人为因素的影响，所以需要选择合适的样本数据，风电场是代表单个机组和单个风电的特性，风频的分布是强调机位数的平均分布。

以上讲的两种评价方法和两个评价指标，这些评价方法，比如功率曲线可以对各种数据进行筛选，因为对各种数据可以进行校正，是受大样本数据的支撑。盲比法，可以有效的减少主观因素的影响，但是对风资源差异比较大无法对技改效果进行量化比对。

案例比较，第一个风电场是高原平坦的地形，技改前有过去三年历史数据，技改后优化了功率的曲线，平均功率有所提升，但是这个风电场会出现功率运行的情况，机组间风资源差异比较大，最后采用标杆比对法，考虑了机组间相关性的影响，由于是平坦地形，所以在各个机位数风资源相关性比较好，各个区位风资源一致性比较好，提取了各个机组功率的时序，并对它做相关性的分析，因为功率时序可以反应机组是否是正常状态，将某个机组与其他机组相关性比较低的话，代表该机组是异常机组，所以将该机组进行剔除留下其他的机组是备选机组，剩下的机组作为标杆机组，需要参考电网电量和风的状态，一方面要保证它们是有代表性，还要保证它们是处于平均水平附近。

标杆机组上网电量进行比对，2015到2016年未技改和已经技改的机组上网电量都有明显的提升，是因为2016年风资源比较好，但是对于技改的机组发电量提升效果更加明显，通过上网电量比对，得到的技改后效果提升了4.3%。通过功率曲线进行发电量的比对，由于比对期只有三个月，我们选择了各个机位数过去两年平均的风频分布作为各个机组风频分布的基准。

如图，2015年和2016年未技改机组平均发电量没有明显的变化，对于技改的机组发电量提升的效果很大，通过用功率曲线得到的发电量比对结果表明，技改提升了3.48%，用上网电量比对得到的结果不仅代表风频的提升也代表了机组可利用率的提高。

如图，风电场是在山地地形，这个风电场的优化方案是通过优化功率曲线和增加的额定功率，风电场方案风况也通过前面的方法进行比对，标杆机组比对提高5.14%，通过基于功率曲线的表明是5.58%，技改的控制策略和最终的结果是吻合的。

以上介绍了两个案例，这两个案例的区别，第一是平坦地形、第二个是山地，平坦地形各个机位数风资源持续相关性比较好，对于第一个案例在选择标杆机组选择相关性的影响，第二个案例各个机组间风资源差异比较大，在最后比对的方法选择了横向比对的方法，由于第一个案例技改后时间较长，这个风电场有几年的运行时间，机组存在一定维护时间。技改的同时也会对机组的安全性带来影响，因为它会改变机位数的风的条件，所以会导致机组自身和疲劳和极限载荷发电的影响，如何评价这些因素的影响呢？对技改后的机组，首先需要判断它的工作条件，根据技改后的工作条件判断是不是超出原有的设计条件，超出就需要重新计算载荷，载荷超过设定值就需要进行校正，包括也要评估类似部件的安全性和可执行性。

结论，由于目前风电场发展势头比较好，在未来风电场机组的技改需求空间很大，技改的方法很多，需要结合各种应用，例如增大叶片对风能的吸收，需要人员对安全性进行校正。在选择技改评价方法的时候，需要结合风电场具体的条件，以及风电场的具体特性来进行选择，并且在评价技改效果的时候，应该首先定出评价的方案，然后再对风电场进行技改，最重要的一点是技改会导致机组的安全性上的影响，技改后一定要对安全性进行评估，谢谢大家！