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上海电气张海军:风场后评估!海上风电的进阶之道

北极星电力网新闻中心  来源:北极星风力发电网    2018/9/14 19:08:26  我要投稿  

北极星风力发电网讯:2018年9月14日—15日,由江苏省可再生能源行业协会联合中国长江经济带可再生能源装备制造业产业联盟、江苏风力发电工程技术中心联合举办的“2018第十一届中国(江苏)国际风电产业发展高峰论坛”于江苏省南京市盛大开幕。电力头条APP将对本次大会进行全程直播,如需了解更多会议直播,请联系微信号:13693626116

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上海电气风电集团有限公司海上解决方案副总监张海军

上海电气风电集团有限公司海上解决方案副总监张海军在平行会议一:海上与海外风电专场为大家带来的主题是:《海上风电的进阶之道-风场后评估》,以下为北极星风力发电网为您整理的发言实录:

各位领导,各位同仁下午好!我今天带来的主题关于海上风电场后评估,提到后评估这个概念在海上是比较新鲜的,海上有独特性,我们也是基于对海上投运风电厂,风机表现,基于数据分析,然后闭环我的设计过程,同时我会持续优化风电场风机运行,同步还会根据实际运行的数据去更新之前在设计阶段采用的经济性模型,从而使得业主找到提升收益发力点,这个事其实在比较之前,我们就有这个想法,但是为什么到现在才做呢,因为海上风电运行的时间非常短,陆上因为有比较长运行业绩,我们做这个工作,其实是基于一个大数据来做,因为上海电气装机量非常大,那么做评估的目的最主要还是把我在设计阶段,我的一些假想,包括假设条件,这些到底对不对,我们只有从结果去反推,这个跟科研里面做科学研究的理念是一致,因为一开始的时候,大家都是有一个模糊概念,包括模型,包括方法论,其实说白了离最终的最最准确的目标差很远,我们只有通过不断地收集现场运行的数据和不断地对它进行分析,从而使得模型准确。对于未来风电厂设计,能够提供足够多准确的数据支撑,使得能够站在巨人肩膀上不走弯路,那么在这个过程中,我们提到有三性,精确性、合理性、可靠性,只有遵循这样的原则,整个过程才能够被肯定的。

我们的思路沿着过去风机厂商按照IC标准,其他标准也罢,按照设计院提供的,处理过的理论状态下的风场情况,我们去进行设计,设计完了之后得到的风电厂是不是和之前最最开始的风电厂是一致的呢,我们现在工作就是反过来,我已有风电厂运行战略,反过来推,风电行业很多时候会去做模态识别,正问题、反问题,过去我们做了很多正问题,现在当手头上已经有了足够多实验数据的时候,反过来看看,反问求解未来正问题里面很多未知量。

具体分下来,因为后评估的项目非常多,我们也是一开始在做这个工作,挑重点来做,第一发电量,跟发电量相关的,风资源的评估,海上风资源和陆上风资源关注重点不一样,陆上是因为复杂地形引起风速变化,海上主要是稳流,大型风电厂效应,还有关于风机方面,风机这块从正向来讲,我们作为主机商,我认为我的产品肯定是百分之百可靠,同时控制策略百分之百理想,但是说实在的,没有人能做到,各家做的程度怎么样,业主如何去对它未来风电厂,风机选型获得足够信息支撑,也是我们做后评估工作。成本方面,第一,海上的工程量,尤其钢材价格越来越高,我们正向实际上也有一些思路,最近这几年一体化设计,尽可能探海上结构工程量底,但是这个底在哪,我们只有通过,实际上我就在这个风机上贴大量的传感器测实际载荷,这个探底才有意义,早期的时候,我们经常会拍脑袋,110块钱、70块钱都有,后来发现这个拍,因各个地区拍一点不准确,包括最开始认为像主机商,我们要承担五年内质保,这五年内业主、开发商是不是不要掏钱,最开始认为是不要掏钱,但是通过后评估反馈,作为主打产品4兆瓦来讲,五年质保期之内,业主是每年在每一台花五六万、多的七八万块钱,所以我们还是要根据实际情况反过来去把这个运维成本做准确。

细化到做具体工作,有四点,第一风资源,第一点风速梯度,第二点尾流,尾流对发电量影响非常大,第三点大型风电厂效应,这个是因为海上小的风电厂20万,大的风电厂40万、甚至50万,甚至有一些开发商跟当地政府签合同成片开发,甚至一百万以上,这个大型风电厂的效应就会越来越明显,这个效应实际上我们现在来讲,基本上也都还是拍脑袋的。风机这块,我这里列了功率曲线、控制策略验证,可利用性,风电厂肯定认为有百分之百保证,这几条都是频繁地出现在所有的招标文件里面,业主实际上是不放心的,在业主机型选择这块,我们也是希望通过实际运行数据支撑来做这个准确机型选择,载荷这块工程量非常大,但是原理很简单,我们也是采用的国标应该是245、246这块,我的载荷主要关注塔底与交接面载荷,整个过程就跟国标过程是一致,运维这块我们考虑到各个区域,包括举个例子,以江苏为例,我运维成本很可能做到130,广东可能做不到,可能到190、甚至200,这些不能拍脑袋定,我们要定量把所有子项影响考虑进去。

首先这块接着刚才的几个点来讲,第一风资源这块,风资源因为有大气环流,热力交换一些特征,其实各个厂区,各个区域风资源都呈现独特性,我们风资源团队的人就把中国沿海的风资源做了分析,总结出在中国沿海只存在六种风,我们在这样的区域内进行区域化分析就有价值。第一,刚才讲到的风速梯度问题,现在基本上90%以上风电厂设计是不考虑这个风速梯度的,我们最近跟踪的几个江苏项目,东西跨度已经接近20公里,按照现在分析出来的数据,实际上风速梯度能做到0.02/千米,我们设计的时候,默认它在厂区内风速均匀的,这个是要修整的。第二个测尾流,尾流这个东西,公说公有理,婆说婆有理,各家模型都不一样,结果差得比较多,至少我现在看到最大差距两三个点,我们第一要对尾流进行定量标定,我们会选择在风电厂边缘几台风机,因为这时候受大型风电厂效应影响就会比较小,这时候会采用激光扫描雷达,对五大十公里扇形区域进行扫描,比方说我观测一年,或者一年,相邻的两台风速差,就是我尾流引起的八一,我目前也是找的江苏的风电厂正在做这个事情。

讲完了刚才两个,第一个是风速梯度,第二尾流以后,实际上我的整场的风速差我是知道的,这个是很容易测的,可以通过机舱各个点位数据可以得到,刚才讲到的很多时候是拍的,那么这个时候通过三步分解,所有的子项都明细下来。

下面是风机这块,首先是功率曲线验证,这块验证第一招标文件上都有强制要求,第二我们本着对自己负责态度,自己要看看,我们能做到多少。第二控制系统,为什么做这个工作呢,因为自己通过自己的风电厂发现,举个例子,以浆矩为例,我们做了一个图表分析影响,第三可利用率,这块写往往直观表达的东西,这是我们做的分析,之所以要做风机后评估,对于主机商而言也是辅助,对于好的主机商而言是帮助,对于业主而言,对于风机选型,对于设计院推荐方案的时候,也是一个非常强有力的佐证,那么载荷这块,其实步骤来讲,这块是比较死的,因为我们自己也都是遵循着这个规则在做事,第一个找到测量点,因为塔架这个结构,受到载荷就是弯矩和减力,是一个组合,偶尔情况下才有些扭,我们会先挑选出合适测量点测量,标定检查呢,我需要机舱360度环绕之后取一个平均值,最后在测得的数据做分析之后得到疲劳谱,所以我们反过来验证这个载荷报告给的合理不合理,包括后续一体化,这个探底够不够深,都是有足够参考意义。

运维这块,实际上来讲,我们也是这两年才开始关注,以前五到十年百分之一点五总成本,这些都是拍的,实际上花了多少钱,真的只有业主知道,我们也是尽可能希望把我们所投运的风电厂,业主实际花的钱,包括在质保期内,我们实际花的钱算出来及我们自己统计了一下,这些东西跟什么相关呢,第一,跟我有没有物流仓储有关,因为大部件,很多时候临时采购是来不及,肯定是要有一些备用,不可能暴露在空中,我记得我今年四月份还是五月份出了一趟平潭,这些暴露在外面的风机都老旧了,第二,是否具有成熟的供应商,我的机组是不是成熟,尤其这两年海上新的机组出现非常频繁,随着出现的时候,我们讲到主机商一定是能够承诺所有的东西都是百分之百可靠,但是作为业主来讲,就要去考虑和评估这个东西是不是市面上成熟的东西,是不是值得冒险,第三实际可施工天数,目前来讲,设计院做的非常充分,我们也是借助与设计院一些数据,包括业主实际运行中遇到的问题,做的统计。像渤海湾,在10月份到3月份是个冰冻期,施工天气只有130万,运维也依然集中在这,江苏这块是170天,台风区,福建、广东只有120天,尤其是中国海上基本上60%的船都是小渔船,就是交通船,抵抗风浪能力非常弱,1.5的浪就不行了。第四点,当地是否具有充足的设备,其实这个地方应该加一个人员,设备刚才说有双体船区域非常少,未来是不是有一些变化,同时这个变化之后会带来运维成本的变化,这个也都是一条线上的,影响也是相互的。

那么对我们刚才做的工作进行一个总结,主要四个方面,这个框内所有东西,上海电气已经开始做了,这个后评估是非常需要时间,也非常需要资源,第一首先我们和好多业主达成了一个数据共享的协议,因为涉及到信息安全,这里面手续还是蛮多,第二,我要用足够大样本,有足够长观测时间,同时我也要有足够量风机,并且是同一类型风机观测结果,所以我们也是在试水,做这个事情,未来肯定还会有更多困难,但是我们目标希望我们能从这个后评估里面,把海上风电厂设计,尽可能精准,使得资源在前期的时候,就能够有效利用,避免在前期因为很多很多假设,很多不确定性,从而带来最终发现这个风电厂投运了,风机转了,但是却无能为力的情况,非常感谢大家!

(发言为电力头条APP根据速记整理,未经本人审核)

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