风电技改并非只针对低效机组应提高整体资源利用率-北极星风力发电网

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风电技改是解决当下老旧机组低效运行、风资源利用不足的有效手段，特别是退役潮即将到来，技改市场将快速扩大。但目前行业对技改的认识依然不够充分，在执行层面不规范操作导致决策偏差、甚至技改失效时有发生。

鉴衡认证中心解决方案高级工程师韩磊认为，风电技改并非只针对具有明显表现的低效机组，应对整场风资源情况和机组的健康运行状态开展技改经济性评价与安全性评价，尽可能提升资源利用率，盘活老旧机组资产。以下为韩磊所做的“风力发电机组技改风险分析”报告实录：

背景与现状

从2025年后，机组退役的数量逐步增加，因此，风电机组技改和退役将成为行业重要课题。关于技改，国家和地方都有一些相关政策，例如2021年2月国家能源局发布的《关于2021年风电光伏发电开发建设有关事项的通知（征求意见稿）》，鼓励业主单位通过技改、置换等方式，重点开展单机容量小于1.5兆瓦的风电机组技改升级；2021年12月国家能源局颁发的《风电场改造升级和退役管理办法》（征求意见稿），首次明确风电场改造升级的定义、分类。

目前技改分为两个层面，根据下图左侧的功率曲线可以看出，同一风电场不同机位点的功率曲线存在一定的偏差，这代表部分机组可能并没有达到理想的发电水平，需要对这种低效率进行修正，以达到预期的发电水平，我们称其为技改规划1.0；此外，有些机组在20年的寿命周期内，机组的裕度并未完全消耗，仍存在一定的余量，如果不退役的情况下是可以继续运行一段时间的，因此在保证安全性的前提下完成裕度消耗，在20年寿命周期内或技改后延寿运行期间产生更多的经济效益，称之为技改规划2.0。

当前老旧机组存在三大症结：

发电能力差

早期机组容量系数低；风电场机组等效小时低，有些低于1000小时甚至更少；

安全可靠性低

安全隐患较多；机组故障频发；叶片断裂、飞车倒塔、机舱着火等重大设备事故时有发生；

经济性差

机组检修工作量大；停机时间长；运维成本较高；备品备件缺失。

常见机组技改方案及风险分析

机组替换类

以大代小、更换机头，这种技改是用新的风电机组替换老旧机组，从根本上解决风电机组性能低下的问题，其特点是增功效果显著，AEP提升通常在50%以上，但同时总体投资大，建设周期长。所以在这类技改方案中，需要重点关注项目整体经济性的核算、场址适应性分析、原有基础及塔架强度（针对更换机头技改方式）、塔架振动及涡激振动、叶片吊装及颤振、控制保护阈值等问题。

叶片加长类

叶片现在比较常见的是换长叶片、叶根延长、叶尖延长、叶尖小翼等技改方式，这类技改不改变机组基本结构，通过增大叶片扫风面积达到提升发电量效果。这种技改方案增功效果明显，AEP提升通常在5~15%，投资中等。此类技改中，需要关注机组载荷安全性、叶片轴承及叶根螺栓强度、新增部件的强度和安全性等方面的问题。

叶片气动组件类

叶片气动组件类是通过叶片本身加装附属件，来改善叶片空气动力学性能，进而提升叶片的捕风能力，提升机组发电性能。该类技改方案投资较小，建设周期短，施工难度小，但增功效果一般，AEP提升通常为1~3%，需重点关注新增部件的强度和安全性、粘接可靠性、部件坠落风险等问题。

主控系统升级

随着近几年，国产化主控的提出，现在很多风电场也在进行主控的系统升级，此类技改不改变机组主体机械结构，而是将更先进的控制技术和控制策略应用到老旧机组，进而提高老旧机组运行效率。该类技改投资中等或一般，建设周期短，主要提高机组稳定性和运行效率。改造后机组安全性、新旧系统的匹配性、改造后机组的运行稳定性都是该类技改的关注重点。

电网适应性改造及其他机组安全性、稳定性改造

电网适应性相关技术改造大多参照电网要求执行，目前相对成熟；其他机组安全性、稳定性改造，如消防系统改造等，对机组本身的载荷和安全性影响较小，此处不展开介绍。

技改安全性及经济性评估

目前技改设计和施工中或多或少会存在一些风险：安全性评估不足、技改设计实施方技术能力参差不齐、技改效果夸大宣传、技改失效等，技改综合评估重点关注以下两个方面：

安全性评估方法

机组的安全主要与载荷有关。在关注安全性时，如果载荷增加，需要进行载荷计算，如果存在载荷超出设计的情况，需要对机械结构做结构校核。

这里分享一个案例。某风电场做叶根延长后，在进行安全性评估过程中，发现机组极限载荷、疲劳载荷超过原始设计载荷，安全性存在一定风险，对此，建议应用降载策略、载荷迭代计算、局部加强。但降载同时也会造成发电量的降低，发电性能无法达到预期。

经济性评估方法

经济性评估的重点落脚在发电量的分析，除机组可利用率造成的影响外，发电量主要影响因素还包含风资源和功率曲线。功率曲线共分三个阶段，可以通过在“爬升段”提升气动性能、在“额定段”提高额定功率、在“切出段”控制策略的调整优化，来达到提升发电量的目的。

在经济性评估过程中，首先要对数据进行采集和评估；其次选取相关性好、地形地貌接近、发电量、平均风速、维护时间等参数和机组运行状态均具有代表性的机组为标杆机组；选取标杆机组后，通过数据处理分析工作，最终绘制出功率曲线，通过风频分布来进行发电量分析和进一步的经济性评估。

例如整理了某五个风电场的叶尖小翼加装效果（如下图），可以看出技改前的发电量高低不等，最低年满发小时数不到1700小时；但技改后的增效比达到了5%-6%的区间水平，这也与我们的经验相符。

工作建议与总结

针对技改工作，目前行业内工作流程存在一定的差异，建议工作流程如下：

01问题及需求确认首先明确风电场存在的问题，才能针对性进行技改设计与实施；

02技改可行性分析从国家和地方相应的政策研究、安全、施工、环境影响等方面对技改可行性进行分析；

03技改方案制定需要从经济性、安全性及施工方案上综合考虑，对技改方案做理论性的设计或制定；

04技改施工包含施工准备、物料准备、现场技术交底；05现场监督需进行施工过程质量监督、施工后验收；

06技改验证包含安全性测试验证、技改效果评价、技改经济性分析；

07技改后监测技改后需要对重点参数及运行状态进行监测，以避免技改过程中对机组产生不利影响；也可以定期进行后评估，了解技改机组的运行情况。

我们呼吁：技改并非只针对于具有明显表现的低效机组，更应对整场风资源情况和机组的健康运行状态，以发挥其应有的发电潜力为目的；对决定开展技改的老旧风电场，都应开展技改经济性评价与安全性评价，在保障安全可靠的前提下尽可能提升资源利用率，盘活老旧机组资产

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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