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2、运营水平评估
对于已经建成并投入稳定运营的风电项目,可从年利用小时数、平均故障间隔时间两个方面进行运营水平的评估。
风电年利用小时数与风能资源条件、系统调峰能力、负荷水平等因素相关,可较为全面地反映风电场利用风能的实际效率情况。风能资源条件好、风电接纳水平程度高的区域年利用小时数通常较高。我国局部地区风能资源较丰富,风功率密度在200W/m2以上,但与此同时,我国跨区联网和系统调峰能力与国外差距较大,局部地区风电已达到较高比重,当前部分风电场年利用小时数偏低。由此可知,利用小时数可综合反映风电项目利用风能的效率情况。下图为我国2009~2017年全国风电平均利用小时数情况,由图中可知,近年国内风电利用小时数存在一定波动。
风电机组在大风期长时间高负荷运行,会显著增加变频器、传动系统和控制系统故障的发生概率;而机组在小风期运行,会相对增加变桨系统和通讯系统故障的发生概率。
夏季的高温使控制系统和变桨系统的故障增多,冬季的严寒使变频器和液压系统的故障增多。以上风电机组故障轻则导致计划外停机检修,降低发电量;重则需要更换零部件,影响正常运行。平均故障间隔时间可以反映风电场在设备选型、预防、应对故障、运行管理、设备维护方面的水平,间接评估其发电效率及节能减排效益的大小。
四、总结
风能作为一种可再生、环境影响小的清洁能源,其开发利用对于应对全球气温变暖、气候变化等问题有重要意义。经过近十几年的快速发展,截至2017年底,我国风力发电累计装机容量已稳居世界第一,同时海上风电取得重要进展。此外,国内风电全产业链基本实现国产化,产业集中度不断提高,在满足国内市场需求的同时,将风电机组同时出口到33个国家,产业国际竞争力不断增强。
双馈异步发电机变速恒频风电机组是目前世界上技术最成熟的变速恒频风电机组。近十年来,1.5~4MW的双馈异步发电机变速恒频风电机组在全球风电场的建设中占据主力地位。随着直驱式和半直驱风电机组技术的不断成熟和发展,双馈异步发电机变速恒频风电机组的竞争性将不断下降,并逐渐被前二者所取代。
风电装机规模高速发展的同时,我国面临着较为严峻的弃风限电问题。如何消纳风电与建设速度之间的矛盾,成为国内亟待解决的问题。对此,未来我国将从合理规划电网结构、挖掘系统调峰潜力及优化调度运行方面,力争解决风电消纳问题。
风电项目开发利用自然风资源,产生电力的同时不排放任何污染物,因此其节能减排环境效益的概念体现于所替代的其他发电类型将产生的能源消耗和污染物排放。由于目前燃煤火电在我国能源结构中占据主导地位,通常将风电与其进行对照比较,即以产出同等电量,节约燃煤火电的能耗及减少的污染物排放量值作为风电的环境效益指标。
风电场的发电效率越高,则其理论上的节能减排效益越明显。对风电场环境效益的评估可分别从风电项目的设计水平与运行维护水平展开。设计水平方面,主要考察风能资源情况与风电机组的选型和布置情况,运行维护水平则主要从年利用小时数、平均故障间隔时间两个方面进行评估。
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