近日,由金風慧能實施的雙饋機組提質(zhì)增效項目交付滿一周年,據(jù)SCADA抽取的數(shù)據(jù)顯示,與同風場未實施技改的6臺對標機組相比,變流器及主控故障率分別下降91%和95%,累計發(fā)電量提升近6%,達成了安全性與可靠性提升的改造初衷。
該風電場位于我國“三北”地區(qū),與國內(nèi)較早建成的風電場相似,具有優(yōu)質(zhì)風資源的先天優(yōu)勢,項目核準電價較高(0.58元/ kW·h),當?shù)赜行эL能密度達268~348瓦/㎡,年平均風速在6米/秒以上(20米高),是該省風能儲量具開發(fā)潛力的地區(qū)。
風電場共安裝30余臺1.5MW/82型雙饋機組,自2009年全場投運至今,每年可向電網(wǎng)輸送超過0.9億千瓦時的清潔電能,能夠滿足3.6萬個三口之家一年的生活用電。
由于機組在設(shè)計理念和配套件技術(shù)上存在瑕疵,隨著運行年份的增長,這些問題逐漸暴露,導致機組運行安全風險加大,發(fā)電收益下降、運維成本增高。
據(jù)統(tǒng)計,該風電場近5年的年均可利用小時數(shù)不足1600小時,遠低于設(shè)計可研值,與當?shù)啬暧行н\行時間2100小時的平均水平也存在較大差距,亟需進行深度技改與治理,實現(xiàn)對優(yōu)質(zhì)風資源的利用。
在此背景下,風電場運營方與金風科技全資子公司北京金風慧能技術(shù)有限公司(下稱:金風慧能)攜手展開了一次風電場深度技改的合作。
某風力發(fā)電場現(xiàn)場
前期調(diào)研,有的放矢
該項目涉及的技改機組,與金風慧能在甘肅、內(nèi)蒙古等地實施的批量機組改造(相關(guān)鏈接:變流器故障率下降100%,雙饋機組技改筑牢安全“防火墻”),為同品牌、同型號的1.5MW/82型雙饋機組,但生產(chǎn)批次、運行年份和核心配置有所不同,在具體的故障現(xiàn)象上既有共性問題,也存在個性問題,需要重新梳理技改方向,定制個性化的技改方案。
首先是對各機組故障現(xiàn)象的根因分析。
經(jīng)過對全場30余臺機組,連續(xù)20個月內(nèi),49種故障子類,16000余次故障報警的數(shù)據(jù)分析可知,變流器類故障無論在故障次數(shù)還是故障時間上都“高居榜首”。
究其原因,在于原機組采用的變流器在保護與絕緣方面存在設(shè)計缺陷,導致現(xiàn)場故障頻發(fā),甚至多次出現(xiàn)IGBT擊穿,僅2018年就損壞8臺之多,嚴重影響風電場的安全運行。
大部件及齒輪油檢測報告
除變流器故障外,變槳類故障的原因為滑環(huán)質(zhì)量缺陷;絕大多數(shù)自檢類、主控類、轉(zhuǎn)速類、安全鏈類、振動類故障均由主控程序缺陷引起;電氣類故障則集中在電池類和溫度類故障;齒輪箱類故障多為油溫高,導致限功率運行或停機損失。
基于科學嚴謹?shù)墓收戏治鼋Y(jié)論,技改項目組與項目業(yè)主共同決定對故障率高的6臺機組優(yōu)先進行系統(tǒng)性深度技改。技改方案以可靠性、安全性改造為先導,兼顧發(fā)電量和精細化管理水平提升;同時提出了安全、的整體解決方案和分步實施計劃,以期讓這些“帶病”運行的老舊機組重煥生機。
以較小代價,實現(xiàn)預期效果
在技改方案的實施中,主要包括變流器、主控、齒輪箱散熱和SCADA技改,以及其他多個技改子項。
·變流器技改
從經(jīng)濟性考慮,整體替換變流器代價較高,選擇使用主流廠商新一代變流器板件對原部件進行替換,并做全面的硬件優(yōu)化和程序升級,徹底消除原有驅(qū)動板件和機網(wǎng)側(cè)過流故障,解決保護功能不完善和電磁兼容性問題。
配合主控程序升級和電氣技改后,機組可具備故障電壓穿越功能。
·主控技改
由于原主控PLC(可編程邏輯控制器)已停產(chǎn),且在控制功能上存在局限性,故將其替換為技術(shù)更加成熟、穩(wěn)定的主流品牌主控PLC,可解決故障率高、備件獲取難的問題。
新的主控PLC上搭載了金風新一代控制策略,可有效降低故障率、提升發(fā)電效能,并降低傳動鏈的高頻疲勞載荷。
·齒輪箱散熱技改
采用串聯(lián)式大功率散熱片,配合主控技改時優(yōu)化的散熱邏輯,可滿足機組全生命周期的散熱需求,杜絕因齒輪油過溫導致的機組限功率運行和停機。