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年等效利用小时数提升95% 深度技改助老旧风场重塑价值

北极星风力发电网  来源:金风科技    2021/9/30 9:58:20  我要投稿  

北极星风力发电网讯:导语:

河北省围场县某750kW机组风电场,自样机技改完成一年后,技改机组的年等效利用小时数较历史同期提升95%,每年可为风电场增加70万元的净利润。

该项目中应用的750T深度技改解决方案,为750kW 机组风电场的存量资产增值提供了最佳实施路径。

位于河北省承德市最北端的围场县,是我国风能资源最为丰富的地区之一,某清洁能源领军企业投资建设的750kW机组风电场(下称“该风电场”)即坐落于此。

2008年,该风电场一期项目装备的数台金风GW750机组全容量并网,至今已平稳运行近13年,持续向华北电网输送着清洁高效的绿色能源。

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该风电场负责人表示:“和国内大多数在2010年之前投运的风电场类似,这里的风资源优势得天独厚,上网电价是0.54元/kWh,可以说是享有着‘政策红利’。”

然而,随着风机技术进步以及产业链发展,新机型的风能利用效率稳步提升。相比之下,投运13年的老旧风场就显得相对“落伍”,以当前主流技术对存量机组进行系统性改造,挖潜技术进步红利,助力存量资产提质增效,大有可为。

改与不改,进退两难

据了解,目前老旧风场的置换升级,“以大代小”是业主普遍选择的解决方案之一。但有业内专家指出,老旧风场在置换机组上需直面“政策”和“财务”两方面的风险。老旧机组技改需从地方电网消纳能力、电力市场化程度、地方环评水保政策、土地的综合利用、拆除设备的循环利用、碳排放和交易等多维度评估经济性和社会效益,继而定制解决方案。

风电场面临着两难的选择:如果不做机组置换,随着服役时间的增长,设备老化、零部件故障等一系列影响机组可利用率和运营效益的问题会日益突出;如果实施增容更新,首先要参照新建风电项目实施核准管理,其次,在增容的实施中,征地、环评等审批流程复杂、漫长。而旧机组剩余价值未有效发挥和新机组制造带来的增量碳排放,也是资源浪费,这也是有担当的清洁能源发电企业在业务决策时需要重点考量的问题。

换型改造,提档升级

平价上网时代,如何以最少的投入成本,借助现有的优质风资源和电价优势获取更高收益,是早期投运的兆瓦级以下机组风电场业主的核心诉求。

对此,北京金风慧能技术有限公司(下称“金风慧能”)早在2018年就组织了20余人的研发团队,对750kW老旧机组进行提质增效攻关。依托金风科技1.5MW直驱机组产品平台,开发出“750T深度技改解决方案”(下称“750T方案”)。

750T方案的核心是利用原机位点,将定桨失速型风机升级为变桨变速型风机,更换叶轮,使叶片直径增至77米,扫风面积增大137%,从而大幅度提升低风速段的发电功率和风能转换效率。

金风慧能风机优化产品线总监岳健表示:“750T方案可在不改变单机容量的前提下,保留原基础、大部分塔筒和机舱,有效提升发电量和机组安全性,实现友好并网,是适合该风电场的最佳解决方案。”

他进一步表示:“事实上,750T方案还可以帮助提高老旧风场全面梯次技改的经济性。该方案更换的直径77米叶片可以采用临近风电场GW77-1.5MW机组的叶片,而GW77-1.5MW机组叶片可替换为直径87米叶片,从而大幅提高两个风电场的总收益,而技改总投入降到最低。随着我国存量风电项目逐年增加,梯次技改市场前景可期。”

科学部署,高效实施

老旧机组,早改早受益。

金风慧能在对该风电场全场数十台机组的历史运行数据,以及各个机位点的风速进行对比分析后,基于为项目业主解决燃眉之急、提升电场安全性和将技改效果最大化这几点考虑,双方共同敲定:选定其中一台故障频次最高且实测风速最低的机组作为技改机组。

该方案既能解决业主的现实需求,又能与现场风资源条件充分结合,发挥750T方案“提升全风速段、特别是低风速段发电功率”的核心优势。

技改的实施周期每缩短一天,就能为风电场多创造一天的发电收入。

“750T方案已经应用在国内很多项目中,积累了丰富的实施经验。为了给项目业主减少停机损失,我们在确保施工安全和质量的前提下,采用科学的施工部署与合理的人员、物料安排,将技改的作业周期从10天压缩到了7天”, 岳健在回顾此次技改项目时特别强调,“每次技改项目的实施,都是一场与时间的赛跑。”

该风电场负责人也由衷地赞叹:“从主吊进场到并网运行,只用了7天时间,这个效率确实超出我们的预计。比原计划提前3天并网,仅这一项就带来近万元的发电收入,技改节省的工期,对我们来说就是真金白银。”

技改效果,立竿见影

各项数据和测试结果表明,750T方案的科学性和有效性在样机改造中得到了充分印证。

该风电场负责人表示,技改机组在风资源利用率、发电量收入和并网性能方面都有显著的提升。尤其是在发电量和收益提升层面,与原机组历史发电数据对比显示,技改机组的年等效利用小时数提升95%,每年可增加70万元的净利润。

技改机组为何能展现出这样的成效?

首先,在发电量提升层面,由于变桨变速技术和最优控制策略的助力,机组在全风速段、特别是低风速段的发电功率和风能转换效率得到显著提升。

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对比技改前、后的功率曲线,可以发现:在额定风速以下时,机组变速运行,实现了最佳的连续路径控制;在额定风速以上时,机组采用变桨运行,基本维持满发功率。

在风能利用率方面,除了扫风面积增大之外,在偏航自校正技术的作用下,风轮能够准确偏航对风,提升了机组捕获风能的能力。

而新增的变流器,使机组具备了“一次调频”“高穿”等功能,实现友好并网;振动控制技术的应用,抑制了机组的振动水平,提升了机组的稳定性和耐久性。

同类风场,广泛适用

更重要的是,750T方案不仅适用于这一家风电场,对于国内的750kW、780kW、850kW机组老旧风场同样适用,是最兼具经济性和环境性考量的解决方案。

750T方案已经在内蒙古达茂、湖北大悟、辽宁铁岭等多地的750kW机组风电场得到成功应用,不但延长了机组的服役时间,更有效提升了发电量,实现新能源友好并网。

据统计,在上述项目中,750T方案的增量全投资内部收益率可达到10%至16%,为老旧风电场资产增值注入了新的活力。

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