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位于中國西北地區(qū)的河西走廊，綿延近千公里，因位于黃河以西，為兩山夾峙而得名。自古以來便是中原地區(qū)通往西域的要道，絲綢之路西去的咽喉，經(jīng)略西北的軍事要地。

公元前121年，雄才大略的漢武帝劉徹派遣派驃騎將軍霍去病，出隴右、擊匈奴，使整個(gè)河西走廊首次納入華夏版圖。

如今，在這塊承載了中華民族數(shù)千年光輝歷史與燦爛文化的土地上，一張新的發(fā)展藍(lán)圖正徐徐展開。

再造西部“陸上三峽”

——甘肅的“小目標(biāo)”

據(jù)公開資料，整個(gè)河西走廊的風(fēng)能資源理論儲(chǔ)量約兩億千瓦時(shí)，其中甘肅省以風(fēng)能資源“量大質(zhì)優(yōu)”著稱。2006 年，甘肅省委、省政府提出了“建設(shè)河西‘風(fēng)電走廊’、再造西部‘陸上三峽’”的戰(zhàn)略構(gòu)想，位于河西走廊東端的某大型風(fēng)電場即是這一戰(zhàn)略實(shí)施的關(guān)鍵棋子。

該風(fēng)電場分兩期建成，一期風(fēng)電場安裝55臺(tái)900kW電勵(lì)磁直驅(qū)型風(fēng)機(jī)，裝機(jī)容量49.5MW，于2012年8月全部投產(chǎn)發(fā)電；二期風(fēng)電場共安裝25臺(tái)同品牌2MW永磁直驅(qū)型機(jī)組，項(xiàng)目容量50MW，于2013年8月全容量并網(wǎng)發(fā)電。

隨著時(shí)間的推移，二期風(fēng)電場的部分2MW機(jī)組的變槳系統(tǒng)故障率攀升，且風(fēng)機(jī)廠家已退出市場，機(jī)組核心部件面臨有效保障難題，此類故障若不能及時(shí)消除，一旦誘發(fā)變槳系統(tǒng)癱瘓，將導(dǎo)致飛車、倒塔等嚴(yán)重事故；加之主控系統(tǒng)及變流器可靠性不足，機(jī)組的可利用率也出現(xiàn)下滑。

而中央監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)感知能力、智能化水平上的短板，已無法滿足項(xiàng)目業(yè)主對(duì)于風(fēng)電場精細(xì)化運(yùn)營管理的需要，對(duì)機(jī)組實(shí)施綜合性改造已迫在眉睫。

金風(fēng)科技作為永磁直驅(qū)技術(shù)路線的先行者，對(duì)非金風(fēng)品牌直驅(qū)機(jī)組，特別是原風(fēng)機(jī)廠家已經(jīng)退出市場的“孤兒”機(jī)組，有著成熟的改造技術(shù)和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。

針對(duì)以上課題，項(xiàng)目業(yè)主與金風(fēng)科技全資子公司北京金風(fēng)慧能技術(shù)有限公司（下稱：金風(fēng)慧能）建立聯(lián)系，希望能對(duì)二期風(fēng)電場存在的問題，提供對(duì)癥下藥、一步到位的整體解決方案，全面提升機(jī)組的安全性和可靠性，保障風(fēng)電場的安全運(yùn)行與可持續(xù)發(fā)展。

一場拯救“孤兒”風(fēng)機(jī)、護(hù)航電力生產(chǎn)安全的保衛(wèi)戰(zhàn)就此打響。

“全身體檢”，探尋問題根源

技改項(xiàng)目組（下稱：項(xiàng)目組）的技術(shù)專家抵達(dá)現(xiàn)場后，首先對(duì)各機(jī)組的運(yùn)行狀況和故障點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估。

前期評(píng)估是一項(xiàng)不可或缺的重要環(huán)節(jié)，它既是制定技改方案的前提，也關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的科學(xué)性和有效性。

在對(duì)二期風(fēng)電場的25臺(tái)機(jī)組的故障頻次和故障分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，金風(fēng)慧能與項(xiàng)目業(yè)主共同確定了對(duì)變槳系統(tǒng)實(shí)施定制化改造、對(duì)變流系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性升級(jí)的技改路線。

同時(shí)，對(duì)主控系統(tǒng)軟件進(jìn)行替換，對(duì)中控系統(tǒng)進(jìn)行國產(chǎn)化升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的全方位提質(zhì)增效。

辨證施治，保障技改行之有效

2021年7月，項(xiàng)目組全員進(jìn)駐現(xiàn)場，對(duì)兩臺(tái)已停機(jī)的機(jī)組實(shí)施樣機(jī)技改。

01變槳系統(tǒng)技改

結(jié)合歷年故障分布的統(tǒng)計(jì)分析，項(xiàng)目組發(fā)現(xiàn)，原機(jī)組變槳系統(tǒng)存在兩方面的問題：

一是變槳備電系統(tǒng)采用鉛酸蓄電池供電，該備電方式故障率高、壽命短、性能不穩(wěn)定；二是變槳控制系統(tǒng)的軟硬件故障較多，這些故障消耗了大量備件物資和人力維護(hù)成本，同時(shí)影響到機(jī)組安全，具備很大的優(yōu)化空間。

超級(jí)電容+專業(yè)充電器（內(nèi)置）

在技改實(shí)施過程中，選用超級(jí)電容和專業(yè)充電器對(duì)原有的備電系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。超級(jí)電容是目前并網(wǎng)機(jī)組所采用的主流配置，具有充電速度快、循環(huán)使用壽命長、功率密度高和超低溫特性好等特點(diǎn)，它的應(yīng)用使備電系統(tǒng)的安全性和可靠性獲得全面提升，顯著降低了維護(hù)和更換頻率。

針對(duì)變槳系統(tǒng)頻繁報(bào)故障以及備件損壞多、采購困難的問題，金風(fēng)慧能技改團(tuán)隊(duì)利用主流的變槳控制系統(tǒng)與技改機(jī)組實(shí)現(xiàn)定制化的匹配，使得問題得到根本解決。

02變流系統(tǒng)技改

由于原機(jī)組變流器廠家已退出中國市場，有可能面臨備件供應(yīng)斷檔的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，2MW機(jī)組變流器功率較大，散熱和變流系統(tǒng)都屬于原廠設(shè)定，局部更換變流模塊無法從整體上解決機(jī)組技術(shù)和備件供應(yīng)問題。

因此，采用以主流本土品牌全功率變流器為核心的變流系統(tǒng)，對(duì)原變流柜體進(jìn)行了國產(chǎn)化替代。

替換后，機(jī)組在可靠性和電網(wǎng)適應(yīng)性上獲得大幅提升，可實(shí)現(xiàn)“高低電壓穿越”及“一次調(diào)頻”，為保證電能輸出質(zhì)量、功率傳輸和變換，以及電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制創(chuàng)造了有利條件。

03主控及中控系統(tǒng)技改

原機(jī)組的主控和中控系統(tǒng)同樣存在不同程度的問題。

其中，主控系統(tǒng)變槳控制邏輯存在不合理項(xiàng)，易導(dǎo)致故障錯(cuò)報(bào)；主控系統(tǒng)與中控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊功能弱，無法滿足大數(shù)據(jù)通訊要求。通過技改，采用金風(fēng)機(jī)組成熟的控制邏輯，從根源上解決了原主控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上存在的問題。

原中控系統(tǒng)則缺乏數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)功能，給故障判斷和數(shù)據(jù)查詢分析帶來困難。升級(jí)為功能更加完備的金風(fēng)SCADA中央監(jiān)控系統(tǒng)后，不僅能兼容金風(fēng)能量管理平臺(tái)和集控系統(tǒng)，還具備各類數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)功能，為風(fēng)電場的精細(xì)化運(yùn)營管理提供助力。

金風(fēng)SCADA-電場監(jiān)控頁面

金風(fēng)SCADA-歷史告警頁面

“中控系統(tǒng)的國產(chǎn)化替代，也同時(shí)滿足了電網(wǎng)對(duì)于能源安全保障工作的指導(dǎo)性要求”，金風(fēng)慧能高級(jí)解決方案工程師李中明補(bǔ)充道。

技改圓滿完成

安全風(fēng)險(xiǎn)得到妥善消除

2021年10月，兩臺(tái)技改樣機(jī)順利完成調(diào)試，成功并網(wǎng)。

并網(wǎng)運(yùn)行至今，金風(fēng)SCADA中央監(jiān)控系統(tǒng)忠實(shí)記錄了機(jī)組的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

與技改前相比，變槳和變流系統(tǒng)故障率分別同比下降95%和97%，機(jī)組安全風(fēng)險(xiǎn)得到妥善消除；機(jī)組可利用率顯著提高，發(fā)電量較技改前提升6%以上。

并網(wǎng)后的2MW技改機(jī)組

對(duì)于主控軟件的國產(chǎn)化升級(jí)，項(xiàng)目業(yè)主也予以充分肯定。

如今，中控室的工作人員足不出戶，即可對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀況了如指掌；通過輕點(diǎn)鼠標(biāo)，即可實(shí)現(xiàn)發(fā)電量、發(fā)電功率等數(shù)據(jù)的直觀呈現(xiàn)，使得風(fēng)電場的數(shù)據(jù)監(jiān)控和精細(xì)化管理水平邁上新臺(tái)階。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在全國范圍內(nèi)，與該風(fēng)電場存在類似問題的同品牌直驅(qū)機(jī)組有近700臺(tái)，都存在安全性和可靠性不足的通病，是威脅電力生產(chǎn)安全與發(fā)電收益的共性問題。

因此，金風(fēng)慧能在此類直驅(qū)機(jī)組綜合性改造的率先實(shí)踐，不僅為存量資產(chǎn)提質(zhì)增效提供了行之有效的實(shí)施路徑，也將成為同類風(fēng)電場改造的藍(lán)本與典范。