天润新能刘磊：风机技术如何精准进行增功评估

2021年10月17日-20日，2021北京国际风能大会暨展览会（CWP 2021）在北京新国展隆重召开。本届大会以“碳中和——风电发展的新机遇”为主题，历时四天，包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“国际成熟风电市场发展动态及投资机会”“国际新兴风电市场发展动态及投资机会”“风电设备智能运维论坛”“碳达峰碳中和加速能源转型”等不同主题的15个分论坛。

在20日上午召开的风电机组优化升级专题论坛上，北京天润新能投资有限公司首席数据分析师刘磊发表了《发电性能影响因素&增功验证》的主题发言。

以下为发言全文：

刘磊：大家早上好，今天由我给大家带来增功验证评估方法，首先快速介绍一下天润新能，我们是金风科技的全资子公司，在去年发出了200亿度的绿色电能，同时还在售电市场上超过200亿度的售电交易，目前管理着超过12吉瓦的可再生能源能源。作为业主，风电场的增功手段是跟经济模型匹配在一起的，在经济模型建立过程中更关键的因素叫做增功效果该如何评估，很多非常好的增功手段，但是缺乏好的评估效果，就造成了卖产品的人和买产品的人都心存疑虑，我们也面临这样的问题。

现在市场上比较多的增功方法是软升级，意思就是不加装太多的硬件，只在软件上面进行操作和更改就可以了。还有一种叫做硬升级，是改变了一些硬件的措施，主要还是气动方面的改变，或者上大压小的方式，通过加长叶片，换大电机。还有一种软硬兼施，比较常见的是激光雷达。既要改变控制策略，又要增加相关的措施，所以这种叫硬升级。不管是软升级和硬升级，面临的问题是应该怎么对升级的效果进行评估。传统的功率曲线IEA61400-21这种，在风机前面立个测风塔，用测风塔来进行测试，它现在的主要问题就是费用比较高，平坦地形加上测风费用要50万，复杂地形由于地形标定的因素要到80万，这还没有算停机损失的费用。而且它还有个问题，全场进行升级评估，每次只能测一到两台，测试周期比较长，根据风况3到6个月。最重要的问题不是确定度，功率曲线的单点不确定度可以达到7%到10%，折合成年AEP年发电量不确定会到5%到12%，如果是通过软件方式增功评估，增功效果只有1%或者2%，带有非常大的不确定性度，结果会非常难受。

其实国外的业主也面临这样的问题。GE比较喜欢用的手段，就是切换法，对于软升级来说，可以把软升级开半小时关半小时循环。然后把所有开的数据作为一个数据集，把所有关的数据作为一个数据集，这种方法我个人是比较认可的。第一不用立测风塔，第二没有增加额外的测试手段，就仅针对这台风机而言，半小时的切换或者一小时，同时避免了由于风向、空气密度所带来的变化。如果测的时间够长的话，开关法是可以的。

这是一个激光雷达的案例，一般到了某个风速段，激光雷达作用就开始，在过渡段的时候，绿颜色会给这条功率曲线带来比较好的发电量提升，这是我们经常用的切换法。另外一个就是Side By side的方法，简单来说就是在被测风机旁边，把另外一台风机作为它的参照数，建立它的函数传递关系，得到这个方法，这种方法有一个问题，左边这个只适用于软切换，右边这个可能一个升级才花了十万二十万，但是它做一个测试就要花二十万，所以这个方法也没有得到很好的推广。

我们原来认为风就是风速加风向，叫风资源包。有相同风资源包情况下，有更多的输出，增功就是有效的。怎么样认定风资源包？先对SCADA数据可采集的数据进行了分类，对它进行了排列组合，比如说45号机组风速+温度+湍流这三个可以使值最小，它对你发电量的预测是最准的，可能有的机组位于风电场的边缘，可能对风向因素会更敏感，所以先统计敏感性，最终选取的是红颜色是升级前的数据树，黑颜色是升级后的数据集。选取了风流+温度+湍流之后，把多余的数据都剔掉，相同的输入看输出怎么样。这个里边有几点步骤，首先确定基准平均期，确定环境向量，寻找相同的环境变量。计算功率提升效果，就是用这种方法。

问题点，第一是严重依赖了环境向量测量准确性，如果在测试过程中换了个风速仪，基本就白费了。没有数据也不行，同时要知道升级详情。对于没有重叠到的环境如何计算，外推时应该采用什么样的方法，结冰对风速又会带来很大的影响。我们用这种方法还有一个好处，第一只依靠SCADA数据，第二可以批量的评估，这在统计学上面是有意义的，我们对刚才风电场66台机组进行评估完之后，发现它的第一次升级和最后一次升级其实没有特别大的作用，但第二次整场软件升级是有效果的，所以带来了全场8.1%的发电量提升。

最后简单进行一下总结，第一对于风机技术来说，如果想精准的进行增功评估，首先机组要对结冰有精准的识别，把数据剔掉第三风电场其他信息，包括刷机记录、测风塔信息、备件消耗、故障率需要记录，有可能增功是成功了，结果备件消耗上升了，这种是要做增功评估的。第三经济模型中需要引入更多的变量，还要看年季变化、还要延寿，比如增功增了三年，寿命减了两年，也是不合适，所以合理的评估方法。我们这边总结出来的方案就是第一要基于风资源包，同时用实际发电量来和它进行相互的见证，我们现在用这种方法已经可以批量对风电场进行评估，希望这个方法可以在业内进行推广，可以让好的技术能在风电上面，而不是大家算不清楚而推广不开来，谢谢大家。

（根据演讲速记整理，未经演讲人审核）