广东风电彭明：某风电场运行情况分析和发电量提升方案

2017年10月16日-19日，2017北京国际风能大会（CWP2017）在北京隆重召开。在中国国际展览中心（新馆）“在役风电机组技改提效”专场，广东省风力发电有限公司高级工程师彭明带来某风电场运行情况分析和发电量提升方案主旨演讲。彭总从他在实际工作中实际案例的经验总结，最后提到了一个功率曲线的问题，指出功率曲线不是在任何地方都可以用的，最后提到了说定制化，所谓的定制化就是要根据不同的风资源，不同的环境条件来提供一个适合于这个风电场它的最有发电量的这样一条曲线，助力风电场安全高效运行。

以下为演讲内容：

彭明：谢谢大会给这样一个机会来做这样一个题目，其实我本人是空气力学（音），所以这个行业第一块应该说是，最开始的工作还是在风资源评估这一块，他是我的一个合作伙伴是我的师兄，在我们做前期工作有一些问题，因为做前期过程很简单，像下面这张图一样，我找地方测风，然后观测，然后模型然后预算，选一个机组装上去，我会给你一个发电量，那个报告里面有一个风速和实际的风速，其实一直以来因为需要一个验证，需要一个（英文）过程，这个过程中不可避免的，因为我们现在也没有做试验没有做什么，现在我的标的或者我的参考物是什么，其实就是风电场，风电场就是我们最好的试验台，问题就来了，我是不是可以把风电场的东西和我原来做规划做设计的东西做一个比较，其实这个闭环我觉得是一个天生的链条，然后这个链条我发现有很多有意思的东西，第一个有意思的东西是什么，是可以实现我们前期规划中一些经验的积累也好，实际的运行效果也好，它是一个积累。

第二个问题你做这个事情的同时，你会发现你不可避免会进行标的，你把风机当做一个仪器，仪器是需要标的的，那样一个过程你就会发现你不可避免对风机运行状态要做一些评估、分析，也是时下最热的大数据分析嘛，然后这个过程你会发现风机的运行状况会出乎你的意料，发电量不达标，或者和我的时间发生区别一个来源，当你做好这个工作的时候，你就可以把我原来的模型，我对你电量的评估做一个精准化的分析，这个时候你再谈技改提效，因为技改提效现在很大的问题就是你没有办法去量化它，为什么没有办法量化它，因为你说你原来花两千小时，现在2200小时，可能人家会说我的风大了呀，但是事实上如果我的模型，我前期模型是准的话，我一年风的预测可以给你一个很准确的数字，你这个基础上才更有说服力，我们知道风机的运行是一个很复杂的过程，它是一个多系统流行模型，现在我们看一个案例。

这个风电场是在广东，广东的一个叫做沿海的山地，大概离海岸线20公里，也是一个受台风影响区域，风电场总共是3台，1.5兆瓦，右图是它去年一年的发电量，平均的发电量大概2000小时，最好的技术2730，最差的技术1159。当时预算的时候，如果有一个1159这个技术是要PASS掉的，我是不可能用这样一个技术放在我的风电场里面的，当时做规划的时候我给的风电发电量也是2000小时，现在它也是叫做2010小时，那就是说我碰对了，但是我并没有每一台都碰对，问题在哪呢，我就把这两台做一个分析，你会发现什么呢，发电量最好的那台风机它的发电时间占总共时间44%，当然总的数据要进行筛选的，最差的数据大概是62%，然后不发电的时候最差的那一台到了37%，不发电的平均风速最差那一台大概是2米，最好的那一台大概是2.16米，这样一个简单得比较让我觉得很困惑，难道28号的风真的差那么远吗？我就做了一个简单功率的风速认证，当然这个地方是有台风的，你会发现这个台风状态我们厂家会给一个模式，你比如说更快的偏航然后不管你是背风式还是下风式，一个更好的偏航，然后一个更快的收的动作，而且那个感应时间要更短，那个时候你会发现，事实上这个台风当时应该说是在它的外围风圈，然后你把它的风速和它的功率拿下来看，你会发现它在超过额定风速转以后，这个风速轻微波动并没有达到它的风速，它就收下来，然后功率跌下来，这个时候运行一段时间发现我还是可以发电，又升上去，那样一个大幅度的动作，一方面叫做严重的浪费了资源，第二方面也是对风机一个极大的损耗，台风外围风圈带来很大的收益，你比如说如果对这个东西运行感应的话，前两天的台风过来的时候，那个风电场可以达到80万这样一个电量，还是很可观的，当然那是改进过以后。

第二个因为我们现在都是一个变速变浆的风机，变浆的行为出乎大家意料，我做了一个简单的分类，是什么呢，我右下角这张图，0.5到1.5度，大于1.5度，你会发现在绝大多数的时候它的变浆角度是正常的，它唯一比较麻烦一点的就是应该说是一个是低空速转的时候，它本来就是一个难题，变浆和这个速的控制有一个耦合过程，当然这是控制器的问题，你会发现5米以下的时候，风速大于1.5度，应该说是严重偏离这个时候在0度的范围，那么接下来我们把这些图去掉以后，你会发现后面左图你把0度角去掉，再细分它的变浆角度，会有一张这样的图，你可以看到是一个过程的，右图是0点的风速和弯系，简单的结论就是启动性能很差，第二个低空速转会有一个动作也会影响寿命，我们在空气力学做一个分析，我们先把它简单的散点图还原成一个，因为我并没有做（英文）这个红线是厂家给的保证供应曲线，蓝线是实际的供应曲线，你会发现低空速跟结论不一样的地方，反而会高于它的保证的供应曲线，接下来我们把它还原，还原成一个生僻值，理论的生僻值是根据厂家给的，然后绿色的是实际的，那也就是说它的最优功率，我们先不谈它的CP问题，我们先来谈5米以下这个问题，它反而高于理论CP，这个时候发生什么事呢，我们知道为什么我们风机要变浆，因为这个风大了，我要卸掉多余的能量，这个时候实际我的CP是低的，这个时候对比最简单的规律，对比这张图我在低空速转我能量本来就不够，我变浆了，我效率反而比我正常的时候的更大，那个时候我又是受我电机转速的控制，那个时候很可能并没有达到一个恒定的转速，因为还涉及到一个切换电网的过程。显而易见的错的，错的原因在哪，我的风速是错的，就是说厂家给我的NTF的转化函数有问题，当然我们去把它的贝塔值，把它的偏航角度做一个修正，会发现它的效率是低于最佳风速比的。

那我们知道这张图是一个经典的风机控制图，我们先看来几个风速转，一般就是让风机感受到了大于风速以后这个时候开始启动，变浆到一个角度以后，等着稳定到一定程度以后，它接着完全把它列入变浆状态，所以说基于这张图就是说，这个控制逻辑一定是存在一个问题的，然后呢它事实上一方面给这个风速一种错误，使得它的对我们并网更加的靠后，因为它这个时候的桨叶并没有完全打开的情况下给了一个错误的风速，这个时候它的转速就会进一步提升，提升的点就是给的设定值和实际值偏差很大，整个它的运行效率就并没有在一个最终的效益之间，这个问题对于风速较低会更加严重，可能并不是我的预算错了，是它的风机问题带来了预算的不准，甚至发电量过低，当然简单来说刚才已经提示已经提到了台风模式，修正函数，在这个基础上面我们觉得会有一个200小时提升空间，原来算的3000小时，现在更多的问题就不详细展开了，比如说风速和夜间速比，风速和功率转速这些，然后偏航，最佳最终曲线一般会有两条，偏航的一个误差，然后我最后想总结的就是事实上我们在谈风电的数字化，大数据，大数据的作用确实是有的，因为我们有了更多的数据以后，我们对这个数据进行分析论证以后，我们会产生更多新的数据，这些新的数据能够指导我们的工作。

我觉得全生命周期管理本身就是需要闭环的，不是说搞前期的搞前期，搞生产的搞生产，应该是一个串起来的。

第三个就是我们在谈更多的定制化的风机的时候，我们可能需要对我们的风机运行状态，风机的逻辑，风机的控制器进行一个定制化的设计，我们是不是应该给出更多的定制化，而不是不管你是南方北方，不管你是高原草原，得考虑一个力度和强度，我就给一个功率曲线，谢谢。

（发言为现场速记整理，未经本人审核）