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《逐鹿风电后市场》专题 | 02 技改 以创新为风电场再添活力

北极星风力发电网  来源:《风能》  作者:孙一琳  2020/6/17 9:19:47  我要投稿  

北极星风力发电网讯:数量庞大的在运机组逐步催生出一个日益可观的后市场。有研究表明,目前仅运维服务市场的规模就接近300亿元。为此,《风能》杂志通过深入采访重点企业负责人以及行业专家,以“封面故事”的形式,从运维、技改、退役等环节记录了我国风电后市场的发展现状,系统梳理归纳其中存在的关键问题,并有针对性地提出一些应对建议,希冀为进一步优化市场秩序与环境带来启迪。

《逐鹿风电后市场》封面专题策划分三部分,本文为第2部分。

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技改还是风机换代:风电后市场的艰难抉择

技改,以创新为风电场再添活力

中国风电经过十余年的规模化发展,现有存量风电机组众多。2019 年,中国风电累计并网容量达到2.09 亿千瓦。早期受制于技术和经验等方面的不足,部分投运机组运行表现不佳,不仅无法充分利用风能资源,而且经过多年运行,设备性能指标开始下滑,经济性和安全性等问题凸显。如今,平价上网开启了中国风电的新纪元,而技改作为一项资本性投资则是存量风电场摆脱旧时限制,在新时代持续发力的重要手段。

·释放创新活力 追赶数字化浪潮

多数产业的发展都会在技术创新的驱动下经历频繁的更新换代,风电行业也是如此。多年来,我国风电装备制造业的技术由初期引进、吸收,发展至当下具备整机自主研发能力,机组谱系不断丰富,已拥有适应我国各种特殊环境和不同风况条件的机型。相关技术不仅应用于新机组之上,也在旧机组上充分释放创新的活力,以提升风电机组的发电性能及机组运行的安全性和可靠性,是“以旧迎新”的核心。

润阳能源技术有限公司总工程师刘昊表示:“早期风电机组设计上会比较保守,同时受技术限制,风轮直径相对较小,无法有效利用风能资源。利用新技术对这部分机组进行提效技改是市场上最为常见的需求。”以MY1.5-82机型为例,该机组在低风速条件下存在载荷设计余量,根据其翼型及风能资源特性对叶片加长和控制策略优化升级后,增加风轮扫风面积和提升气动效率,单台机组发电量提升可达10%以上,大大提高了风电场收益,并且可使业主在3~4年内收回技改投资成本。据了解,叶根加长、叶尖延长、叶片加装格栅襟翼、加装涡流发生器、优化叶片翼型结构等叶片改造均可以提高叶片捕风能力,提升发电量。

除了针对叶片进行技术改造提高叶片捕风能力之外,对主控系统、变桨系统、齿轮箱等进行一系列创新优化能够提升风电场收益回报。

提效技改虽是市场主要需求,但并非刚需。对风电场来说,提高机组运行的安全性和可靠性更加迫在眉睫。

比较典型的例子就是“治疗”引进设备的“水土不服”。欧洲地区雷电活动较少,立足于该地区的叶片制造企业所生产的叶片防雷系统设计耐受水平普遍较低,相关产品不适用于我国强雷暴区域。一段时期内,我国机组、叶片因雷击遭受损失的比例不断扩大,必须加强对叶片的雷电防护,以保护机组在雷雨季的安全运行。意识到这一问题之后,业主、整机企业与第三方企业积极展开合作,剖析原生防雷系统缺陷,钻研叶片雷击损伤特点及接闪原理,最终成功在叶片表面加装雷电导流条,有效增加叶片对雷电的接闪范围,降低了叶片因雷击造成损失的比例。

早期技改主要以问题为导向,针对机组设计和运行中暴露的缺陷进行改造,但在信息化、数字化、互联网的时代大背景下,越来越多的业主、整机企业和服务商意识到用数字化技术“武装”风电场的重要性。无论是风电装备制造环节,还是风电场运维环节,都引入大量数字化技术进行数据分析,并寻求更加智能化、精细化的解决方案。数字化转型不仅仅是一个潮流,它将推动风电场全生命周期的深刻变革。

维斯塔斯在全球范围内拥有超过1.13亿千瓦的装机容量,掌握着海量风电机组运行数据,通过大数据分析及人工智能运算,可以预测和分析诊断风电机组的各项指标,为风电场带来切实的效益是该公司孜孜追求的目标。维斯塔斯服务销售负责人GuillermoManzo 提出,“随着平价上网时代的到来,我们越来越多地关注风电场的可预测性,利用大数据分析,提高风电场智能化运行水平,为客户带来更好的服务体验,创造更大的价值收益。”

与陆上风电相比,海上风电机组运行环境更加恶劣,作业窗口期更短。目前,海上风电在我国发展还处在规模化发展的初期阶段,但有机构测算,海上风电项目技改的投资规模在“十四五”期间将达到1250亿元。中国广核新能源控股有限公司运维事业部副总经理成和祥指出:“海上风电将会向深远海发展,考虑到环境的特殊性,技改的重点在于预测预警研究和冗余设计方面。为尽可能减少出海、降低使用大型船机设备的频率,预测预警研究越早开展越好。”该公司正在联合科研院所、专业研究机构、整机厂商,运用信息化、智能化手段开展相关研究,已进入验证测试阶段。随着研究工作的深入,预测预警系统能通过技术改造进一步嵌入到风电场运行环节中。

未来,要真正实现风电场的精细化、系统化发展,必须追赶数字化浪潮,大力推进智能化进程。

·建立技改规范 恪守安全底线

现阶段,大多数企业内部拥有独立的技改标准,但行业缺乏通行的标准和规范。究其根本,是因为技改属于定制化产品,每个项目之间有较大差异,其综合效果难以准确评估,短期业内无法形成可执行的标准。但长此以往,市场难免会陷入质量参差不齐、鱼龙混杂、低价竞争的混乱状态。

针对于此,有专家表示,应从设计研发阶段的规范化管理着手。风电设备的设计宜呈现多元化以适应各异的环境要求,但也应遵循一定的标准,如此有助于未来批量化技改工作的有序开展。

与此同时,在追求效益提升的路上,安全是行业必须恪守的底线。多位受访者向本刊记者表示,所有技改都要在保障风电机组可靠性、稳定性与安全性的前提下进行价值创造,这也是全行业的共识。

早些年,各方更多聚焦于技改带来的发电量提升,而忽略了对机组安全性带来的影响。机组吸收更多风能,往往会导致载荷的提升、系统的失配,由此埋下了不少安全隐患。北京鉴衡认证中心解决方案副总监孙少华举例说:“一些机组被加高塔架或移机后,使自身所处环境及周边环境发生了变化,不仅本身载荷会增加,还会对其他机组的风况条件产生影响,致使其他机组疲劳载荷加大;机组在进行控制策略优化或更换部件后,可能影响部件的工作条件,导致超负荷工作。”

这些安全隐患,轻则可能增加机组故障,影响机组和部件使用寿命;重则会引发机组倒塌,发生机毁人亡的重大安全责任事故。因此,技改必须进行安全评估,通过分析和试验手段来验证改造后部件的安全性和有效性,用科学的管理和技术手段避免上述问题的发生。

对于需要在复杂环境下稳定运行20年以上的风电设备而言,开发商和技改主体应当高度重视,恪守安全底线。

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