金风慧能田锋：定制化的风电技改方案及应用分享

2017年10月16日-19日，2017北京国际风能大会（CWP2017）在北京隆重召开。在中国国际展览中心（新馆）“在役风电机组技改提效”专场， 北京金风慧能技术有限公司服务产品线总经理田锋讲述定制化的风电技改方案，助力风电场安全高效运行。

田总给我们介绍了自己的750机组和158机组的一些技改方案和经验，对存在比较严重质量问题这些机组采取了一些，除了技术解决之外还采取了商业方面的策略，总的来说体现了定制化，就是要根据我们的风电场的机组存在的具体问题采取具体的解决方案。

以下为演讲内容：

田锋：各位领导专家上午好，下面由我代表金风慧能向大家介绍一下定制化风电技改方案，助力风电场高效运行，我演讲的内容主要三个部分，一我国风电发展制约因素，二维修在制造解决方案，三技改优化方案，那么我国风电发展的制约因素主要有弃风限电严重，补贴拖延，所谓新常态，风火同价，风机质量参差不齐，很多厂商退出留下了大量的孤儿机组，电网政策新需求等对风电场的运维带来巨大的挑战，那么如何应对以上的挑战，解决风电场的安全，备件，政策，置换，服务，数据等问题，维修再制造于技改，第二部分就是介绍我们的解决方案，金风慧能依托于8大服务片区，具备专职的鉴定人员，实现快速响应，维修中心、维修基地辐射全国，维修标准、维修流程统一规范。那么推出的以旧换旧模式将传统周期60天缩短到7至15天，缩短了周期，减少了客户损失，提高了发电量。同时提出了一站式服务，为风电场业主缩短了流程，加快了机组恢复，从出现故障到解决完全实现一站式。那么同时金风慧能维修再制造中心与保险合作成立了专业中心，缩短了周期提高了效率。。

前面介绍的维修模式创新，下面我讲一下我们的维修技术创新，那么比如对于GE机组IGBT模块替代，我们通过更换了试配板，优化了电气特性，允许在适配板上假装Snubber吸收电容，从而抑制了IGBT关断的过电压冲击，我们对水冷机板重新的一个制作提高了其热性能参数，我们优化了设计，降低了关断压和过电压，同时使用的新型绝缘材料，减少了损失，我们不仅仅是维修，而且在维修过程中是一个再制造过程。

第二个小案例，我们对业主的歌美飒850的CCU控制器批量烧毁这个事情在处理中，我们发现在正常的工作下，这个CCV控制器并不会烧会这个CCU控制器并不会烧毁，但是我们通过图纸分析发现歌美飒分机将这个防雷节点串入系统安全链，那么通过CCU控制器作为检测防雷模块的节点，那么这个时候使得，这个设计使得这个控制器的地线容易烧毁，在打雷这样的情况下，那么我们仅仅是做了一个简单的线路的更换，就避免了所有业主以后的损失。那么同时我们的维修覆盖了国内外上百种机型，备件的维修范围，包括并不限于变流，变桨，主控机械及大部件。那么同时我们也在追求一种零部件的国产化体，对于停产的备件国产化，对于进口高价值的备件国产化，同时我们也对一些未来供应存在风险的部件进行国产化，这是解决老旧机组从维修再制造方面的一些方式。

第三块我谈一下金风慧能对于技改的方案，金风技组一个技改优化产品是在安全性能提升，专业预防性维护，问题消除全方位一个进行优化方案，那么这里举一些例子，比如说金风慧能1.5的MW机组的技改优化，在安全性能上有硬件安全链升级，机组控制程序升级，CE程序升级，变角流程优化等，在专业预防性维护中如果没有（英文）变流器深度维护，水冷三燃器（音）深度维修，发电机在线绝缘改造，塔底增加除湿机等方案，那么对于金风慧能老的750的技改方案，里面包含了600，在安全性能上有防飞车，测风控制方案，高复杂温度监控，优化及问题消除方面，还有小风停机不甩叶尖自动结缆优化，无功补偿可靠优化，高复杂维护等。

那么这里也举一个小案例，以金风750机组小风停机不甩叶尖来说，我们分析发现金风的750在某些特定的风场，单台风机平均每年停机次数1900次，叶尖动作次数3800次，这样导致叶尖导向机构定位箱磨损，叶尖不齐，那么平均每两年就要对叶尖导向机构进行维护，每三年就要对液压缸进行一个更换，那么我们的优化方案是通过程序和当地的风速匹配，来降低叶尖的动作次数，延缓叶尖定位磨损，延长了叶尖的维护周期，同时降低了维护成本，那么通过降低叶尖动作次数也延缓了液压回路技改提效器件的老化，降低了液压缸的磨损。

我们看1.5的一个案例，硬件安全连升级，单升双，我们早期1.5机组但是单安全链后期全部使用双安全链，我们所有重大问题都是串入到一个安全链，一个问题发生上面都不能动作，我举一个简单的例子，比如说变桨系统发生重大事故是串入安全链，偏航系统也是，早期单安全链极端事件变桨出现问题，叶片收不出来，安全链不动作了，这个时候偏航也不动作了，那么就造成了这个安全链系统一动作，在极端小概率事件下有可能发生极端问题，后面的机组改成了双安全链，把变桨的安全链和偏航的安全链分开，就使极端事情更小的发生。

第二就是金风慧能对主控机组做了一些优化，对控制系统中的变桨和变流等控制程序进行功能升级和性能忧患，提升性能，降低故障率，提高安全性，这里举一个小例子，就是叶片覆冰保护策略为202策略，那么以前叶片覆冰是什么呢，机组发现叶片覆冰直接停机，现在用了202策略的时候，有些是必须停机的，但是有些比如降功率运行，那么在保证机组安全下有一定的发电量，这也是一些优化。

下面就是我们对CE Image做了一个优化，进行到了3.10，我们知道金风的PLC是分两快的，一位是跑主控程序，另外一块是对外通讯，对外通讯是用的嵌入式CE，嵌入式CE这里面它有一个内存，就是我们用手机用久以后内存不能够消耗的时候就容易出现死机，金风慧能也是存在这个问题，内容无法释放，时间久了就会造成通讯很慢，甚至有可能出现死机状态，这个是死机是通讯死机，并不是控制分机死机，就是你监控不到它了，但是风机保护运转是正常的。我们在上面做了一个内存管理优化以后，大大降低了主控PRC通讯的故障频次。

第二块我主要是讲非金风的一些机制，这一块我们介绍一个以前的案例，就是双馈机组我们通过合同能源管理一个合作案例，项目背景是在白云鄂博有一个项目，5万的风场，安装了61台的HQ810机组，2010年投运，投运以后这个厂家就倒闭了，整个风场61台风机年发电是300小时，这个风机核心问题不是发电量低，在于这个机组有大量的振动过速，导致机舱底座开裂，这个风机要运转业主可能要每隔两个月带着焊枪焊一下，所以基本上是不能够运转的，在这个情况下我们金风慧能给的一个改造方案，用旧机改造加上发电量担保全托管模式，我们也考虑到成本的问题，就是把这个机子能用的部件尽量能用，和金风慧能750融合进来做了新一款750一款机子，基本上差的叶片、轮毂、齿轮箱还有塔筒一些大部件我们用了，但是电控器件因为他们的故障率比较高，同时810还有一个变流器，本来是为了提高发电量，但是它的切换策略做得特别的差，总是报故障的，这样子的话，我们把电控系统改成了金风慧能的电控系统，我们生产了新的机舱，因为它那个机舱结构有问题，这个新的机舱我们生产结构和他们的发电机不匹配，所以发电机我们替换了换成了金风的发电机，但是齿轮箱还是用的原的齿轮箱，我们融合一个新机子，同时我们跟他们谈是一个共享发电量，就是说什么呢，大概是前300小时发的基础电还是给它，那么300小时到1700之间是我们和他共享，我们拿大头，他拿小头，然后到1700以上到2000，就是五五或者四六，这样一个发电量我们是分享八年，八年结束以后这些产权就归业主。为什么改这么大动作，主要是结构出现问题必须要有一个大的动作。

下一个案例我是指双馈机组华锐机组案例的分析，相对于华锐机组来说不错的一款产品，在大的结构上没有大的，针对这样的机组就不会那么大的动作，我们针对这个是89台的SL1500机组进行分析，我们发现这个分机在原先的时候单台故障次数是40.6次每月，那么单台的故障时间大概是32.5小时每台，当然这里面可能这个时间这么长包括备件缺少有一定的关系。那么我们把所有的统计发现它是在发电机、刹车、偏航、安全链、其他、主控、齿轮箱、变桨、变流，我们分析还是在控制策略上和结构上还是存在一些问题的，那么针对我们把缺陷梳理完了以后，主要是变流器故障，机组振动、过速故障、变桨过温故障，齿轮箱过温，变桨电池故障、电高压穿越、能量管理平台控制、SCADA缺陷，优化机组稳定性，针对这些问题，我们解决方案是GDS MC控制系统，这个就是指我们重新给它开发了一个系统，第二块是SCADA替代，变流器技改主要是高电压穿越和变流器故障，齿轮箱散热器的技改主要是解决齿轮箱过温，机舱空分也主要解决齿轮箱过温，以及变流器的一些过温，变桨电池机改是解决变桨电池鼓掌，其他一些综合技改就是提高机组的稳定性，那么针对这个我们方案第一个技改提效是控制系统方案，控制系统采用了金风慧能的GDS非线性风级控制系统平台进行替换，同时是金风慧能SCADA系统进行替换，原来的载荷降低，同时我们能够把它以前SCADA缺陷解决掉。

第二个是齿轮箱的一个优化，华锐齿轮箱过温，我们分析发现有几个方面问题，第一个方面是它的齿轮箱的散热安装位置不合理，我们知道齿轮箱可以看到齿轮箱正上方，所以散热器本身高温散上来的，所以这一块是不合理的，我们找了原设，其实在这一块是有一个个30度到40度一个角，我们在结构上会做一个。

另外我们也看了它的原设，在40度的恒温情况下，大概是40千瓦的一个散热效率，但是实际上国内某些厂家的制造原因，散热功率40千瓦是不够的，是要高于40千瓦，那么也就是说它的系统散热能力是不够的，我们更换了一个新的散热器，来提高散热功率，同时把这个布局做了一个新的调整。另外是什么呢，我们发现这个机舱温度，是在50度以上，从原设40度环境温度来解决散热，也就是说环境温度实际上是超过了设计要求，那么这里面我们也做了一个对于机组整个通风设计也做了一个方案，来降低舱内的空气温度。

第三块是什么，我们发现原的散热器散热翅片容易被堵塞，我们做的主要第一个是增加大了散热器，第二个把机舱的通风做得更好，第三就是把散热器片做了一个改进，通过这三个方式，我们可以看到我们实侧，保证什么，在满发状态下，能够使它保持在60度左右。

第二块是变桨备电池解决方案，我们也发现是什么呢，原电池散热在结构设计上是存在设计问题，我们进行重新散热，增加了电池间隙，做好原电池散热，电池如果散热不好，它的使用年限会大幅度下降。因为电池不仅要散热好，还要辐射好，能让空气流通，所以我们在这里采用了热辐射的加热方式，保持冬天电池在一定温度下，同时我们采用了进口的GP电池，寿命是12年，我们通过控制程序完成了电池充电管理，尽量保持充电的合理性，避免一些因为充电频繁充电造成的问题。

第二块我们在备电电池同样的解决方案做了一个超级电容，我们也选了一款超级电容和金风是一个品牌的，为什么用两个方案，因为电池毕竟便宜一些，电容毕竟贵一些，所以也是出于经济考虑，我们也推出了一款电容性，这个和电池大概原理是差不多的。

另外一块就是变流器的解决方案，我们在现场中对超导PM3000W做了一个分析，变频器在现场实际运行报，535：变频器与CANbus通讯中断、536：变频器一般性故障、671：变频器不同步、591：预充电过程直流母线电压高于网侧电压，这些鼓掌我们可以看到它频繁程度还是比较高的。

那么针对这一块，我们主要是和变流器厂家合作，一起配合主控解决，能够把85%以上的故障能够通过主控和变流器的调整来解决掉，这些大幅度是一些虚报或者是配合上的不合理造成的故障，同时我们的主控也能把原先对变流器解析不清楚的一些东西能够清晰的解释出来。

我们合作单位主要是两家，一个是超导NGCC还有我们国内的合作，用了两块板子都可以，我们做的对变流器的解决方案。那么我的演讲内容基本上就是这些，大概我总结一下对于金风的机组我们主要在性能上和安全性做一些优化，对于严重性的问题，可能那个方案就比较大，不仅仅是机械上还有电控上这些合作，但是对于相对来说比较不错的机组，华锐这样的硬件我们不会太动，主要做一些软件方面的问题。谢谢。

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