在中電聯公布的2020年度電力行業風電運行指標對標結果中,中國船舶集團海裝風電股份有限公司(以下簡稱“中國海裝”)西北地區新疆自治區(達坂城地區)蟬聯區域機組可利用率指標優主機廠外,西北地區青海省、華北地區河北。ǔ械碌貐^)也摘得桂冠。
從西北青海、新疆的戈壁灘到華北塞罕壩國家森林公園的林地,自然條件差別巨大,中國海裝的風電機組,是如何完美跨越,將多個區域煉成的?
一、西北戈壁上的增效絕招
中國130萬平方公里戈壁灘。主要分布在新疆、內蒙、甘肅、寧夏,氣候干旱,空氣干燥,寒暑變化劇烈,年溫差40°C以上。日照豐富,風力強勁。
傳統的不毛之地,造就了一批風光資源得天獨厚的新能源資源大省、發展大省。國家統計局數據表示,青海省2020年累計風電產量61.7億千瓦,風電裝機843萬千瓦。2020年,青海省已經成為我國新能源裝機占比高的省份。
中國海裝青海冷湖項目一期地處青藏高原北部的戈壁灘上,海拔2780~3000m,年平均空氣密度0.897kg/m3,低氣溫零下35℃,年均沙塵暴日數3.4d,年均雷暴日數3.4d,這樣的極端環境,給風電機組控制、運行帶來極大挑戰。中國海裝針對高海拔、低空氣密度的特殊環境條件,定制化開發了系列控制技術以適應此類地區較為惡劣的環境條件。
#1
*MetePro發電量提升技術
空氣密度、湍流、地形、季節氣候等實際環境因素時刻影響機組的發電能力。中國海裝對機組實際運行環境和標準設計工況進行對比分析,全面校核機組實際運行載荷和標準設計載荷的差異,提出根據環境條件而自適應的MetePro智能控制器,開發其潛能,進一步“壓榨”機組發電能力。
#2
*葉片失速補償控制技術
受空氣密度變化的影響,葉片翼型運行攻角會達到或大于失速攻角,導致葉片失速,嚴重影響風能吸收效率。針對這一問題提出基于葉片失速、以空氣密度為變量的變槳功角控制算法,避免失速現象發生,提高風能吸收效率。通過分析葉片失速特性,確定空氣密度變化與攻角的關系,建立空氣密度與葉片槳距角函數,通過實時空氣密度對葉片運行角度進行修正,避免進入葉片進入失速攻角區域,防止機組進入失速區,機組始終工作在機組穩定區域,提高風能利用效率。
#3
*變轉速范圍葉尖速比跟蹤控制技術
風電機組設計的標準工況致使用于控制的轉速轉矩曲線也是在標準空氣密度下完成設計的,但在海拔較高、冬夏溫差大、晝夜溫差大的地區,空氣密度變化大,風電機組長期未工作在Cp的工作狀態下。針對這一情況,我司經過分析驗證后提出了變轉速范圍葉尖速比跟蹤控制技術,即在控制參數中引入空氣密度參量,對標準空氣密度下的轉速轉矩曲線的變轉速區進行實時修正。通過修正,控制機組工作在不同的狀態點,實現機組Cp實時追蹤,大限度發揮機組的產電能力。通過該技術的應用,可提升風電機組1.5%的發電量。
在這樣的技術加持下,中國海裝的青海冷湖一期項目十五臺2MW機組在2017-2021年運行期間,以優秀的機組性能和可靠性,創出精品工程,實現了安全零事故,平均年總發電量91297045.75kW·h,風機可利用率99.60%,在青海全省機組可利用率上獨占鰲頭。
在來自風電財經2014-2019全國各省風電年利用小時數統計中,六年間31省平均1914.67h,優2639h,冷湖項目風機年利用小時數3043.23h,是平均數據的1.59倍。
二 華北林區里的穩固秘籍
中國海裝河北承德騰源陰河、四道溝、德源項目位于旅游景區塞罕壩國家森林公園處,風機布置在海撥1700m的林場之上,全年平均風速在7.39m/s。項目安裝了72臺2.0MW風電機組,在19年6月至21年8月三年運行中,三個項目年平均利用率達到99.72%,2020年平均滿發小時數2744.31h。獲得華北河北。ǔ械碌貐^)區域機組可利用率。
8月23-24日,習近平總書記在承德考察,高度贊揚塞罕壩林場建設。