2021年10月17日-20日，2021北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。本屆大會以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機遇”為主題，歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關(guān)于“國際成熟風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“國際新興風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風(fēng)電設(shè)備智能運維論壇”“碳達峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個分論壇。
在20日上午召開的風(fēng)電機組優(yōu)化升級專題論壇上，浙江運達風(fēng)電股份有限公司數(shù)字能源創(chuàng)新中心主任工程師王琳發(fā)表了《低效機組的深度評估與定制優(yōu)化研究與應(yīng)用》的主題發(fā)言。
以下為發(fā)言全文：
王琳：尊敬的各位專家、領(lǐng)導(dǎo)以及風(fēng)電行業(yè)的同仁們，大家上午好，我是來自運達股份的王琳，本次分享報告的主題是低效機組的深度評估與定制優(yōu)化研究與應(yīng)用，主要分為以下三個方面來講述，第一個方面是低效機組的深度評估，第二個方面低效機組的電池優(yōu)化，第三個方面量化評估與應(yīng)用案例。
首先講述一下低效機組的深度評估，我們都知道現(xiàn)在業(yè)內(nèi)都一直追求收益的最大化，而利潤主要是收入減去成本，就是一方面要不停的增加收入，一方面要降低成本，這也是行業(yè)內(nèi)一直所說的降本增效。而收入主要取決于電價跟電量，電價是我們無法控制的，所以只能盡可能去發(fā)更多的電。而對于已經(jīng)運行的風(fēng)電機組來說，風(fēng)電機組的發(fā)電量主要取決于機組的可利用率以及機組本身自身的發(fā)電性能，針對機組的可靠性來講，為了更好的提升機組的可利用率，降低運維的成本。
很多業(yè)內(nèi)專家都已經(jīng)致力于研究故障監(jiān)測、診斷系統(tǒng)，去解決這個問題，相對來講對于機組本身出力性能的精準(zhǔn)評估、實時監(jiān)測、診斷及優(yōu)化技術(shù)的研究是不夠系統(tǒng)跟深入的，所以我們基于機組運行數(shù)據(jù)開展了低效機組深度評估與定制優(yōu)化的研究，也結(jié)合了各種技術(shù)，形成了評估。我們系統(tǒng)的主要目的就是三種，第一個是獲知機組的真實性能，第二個是保證機組的最大出力，第三個挖掘機組出力的潛力。主要應(yīng)用的場景是以下三個，第一個場景是實時監(jiān)測，異常預(yù)警，主要是發(fā)現(xiàn)機組性能異常并預(yù)警，服務(wù)于風(fēng)電場的運維。第二個場景是性能評估設(shè)計反饋，主要是機組機型真實性的評估，發(fā)現(xiàn)機組的性能缺陷，并反饋到設(shè)計端，形成整體的設(shè)計閉環(huán)。第三個性能診斷優(yōu)化方案定制，主要對后市場業(yè)務(wù)提供技術(shù)支持，右邊是數(shù)據(jù)平臺以及性能評估的主要支撐模塊。
當(dāng)然對機組進行精準(zhǔn)評估之后發(fā)現(xiàn)問題，更主要的是如何解決這個問題，對于不同的問題提出定制化的解決方案，所以第二點講一下低效機組的定制優(yōu)化。我將整個所有的優(yōu)化方案分為了四個大塊，第一個大塊是從微觀選址上進行優(yōu)化，包括一些機位的位移、增容等。第二個是從氣動特性進行優(yōu)化，葉根加長、加小葉尖。第三個從控制角度方面，包括提前變槳、大風(fēng)切出。第四個是我們單位其他創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，下面我會從幾大方面挑選一到兩個點進行講述。
第一個點微觀選址優(yōu)化，如果前期微觀選址不精準(zhǔn)，導(dǎo)致機組在運行的過程中存在尾流效應(yīng)，就會導(dǎo)致機組發(fā)電量大大損失，因此我們提出了基于CFD仿真分析去解決這個尾流的問題。
第二個從翼型方面進行優(yōu)化，一個是渦流發(fā)生器，可以有效增加失速攻角，提高最大升力系數(shù)。二個是加襟翼，可以顯著提高翼型各攻角的升力系數(shù)，提升翼型的氣動性能。第三個是超大風(fēng)控制技術(shù)，常規(guī)的控制技術(shù)切出風(fēng)速一般是十幾米左右，但是如果使用超大風(fēng)控制技術(shù)，我們允許在風(fēng)速大于切出風(fēng)速時候進入大風(fēng)控制模式，通過先進的控制算法限制功率和轉(zhuǎn)速，進而降低機組的載荷，確保機組安全運行，切出風(fēng)速可以達到23米到25米之間，在大風(fēng)情況下減少機組停機頻率和停機時間，相當(dāng)于我們機組在大風(fēng)的時候可以充分的去發(fā)電，可以更好的出力，所以可以提高發(fā)電量，據(jù)測算年發(fā)電量提升可以有1-2個點。
第四個講一下扇區(qū)管理，由于前期微觀選址不當(dāng)或者是地形以及風(fēng)況特殊性，會導(dǎo)致一些機組在某些特殊的風(fēng)向上存在過振動或者風(fēng)速變化率比較大的現(xiàn)象，因此很有必要對扇區(qū)進行管理。我們這邊對12個風(fēng)電場以及200多臺機組進行了測算，機組扇區(qū)性能的平均差異是在2.5%左右，最大的差異將近10%，KS是我們模型性能指數(shù)的閾值，在設(shè)置為0.95的時候，機組整體性能可提升是1-5個點。
第五個就是除冰系統(tǒng)，如果葉片結(jié)冰，對機組的危害是巨大的，輕微的是影響發(fā)電量，嚴(yán)重可能會導(dǎo)致自身的安全隱患。所以對除冰進行監(jiān)測，進行處理也是非常必要的，這里主要有兩種方案，一種是電加熱技術(shù)，一種是熱鼓風(fēng)技術(shù)。
第六個是我們提出的智能化性能優(yōu)化策略，目前這個策略可以適用于多種場景，第一個場景是場控端，可以基于風(fēng)電場的場控系統(tǒng)實現(xiàn)機組發(fā)電性能相關(guān)參數(shù)的自適應(yīng)控制，也可以直接部署在機組端，這樣基于機組的主控系統(tǒng)去實現(xiàn)這樣的自適應(yīng)的控制。如果我們沒有辦法去接入場控系統(tǒng)和主控系統(tǒng)的時候，也可以提供離線診斷的服務(wù)，離線獲得數(shù)據(jù)，根據(jù)運行數(shù)據(jù)去實現(xiàn)風(fēng)電場機組給出優(yōu)化方案，我們比較推薦從場控去實施這個方案，具體的優(yōu)化策略主要有三點，下面我是一一講述。
第一點是自適應(yīng)Kopt控制，在不同程度會出現(xiàn)葉片結(jié)冰、老化，出現(xiàn)轉(zhuǎn)速擴充中Kopt偏離最優(yōu)值，一旦不是最優(yōu)了，當(dāng)前出力也不是最優(yōu)的，這樣恢復(fù)使發(fā)電量帶來損失，因此我們提出了自適應(yīng)Kopt的控制，可以在保持轉(zhuǎn)距不變的前提條件下，根據(jù)機組輸出功率的變化，修正Kopt，直至收斂至理性的最優(yōu)值，第一個半物理仿真，初步確定Kopt的取值范圍，給出初始值，最后進行現(xiàn)場的應(yīng)用、精準(zhǔn)的尋優(yōu)。
第二個是自適應(yīng)最優(yōu)槳距角控制，為了更好的去出力，我們通常不變槳，這樣是處于最優(yōu)槳距角的值，由于各種各樣的原因?qū)е庐?dāng)前最優(yōu)槳距角已經(jīng)不是最優(yōu)了，比如說因為葉片在制造、安裝過程中造成的實際的最優(yōu)槳距角與設(shè)計值不符，也有可能本身系統(tǒng)仿真帶來的誤差，會導(dǎo)致這個值不是最優(yōu)的。第三個可能是因為機組如果經(jīng)過長時間的運行，氣動性能逐漸在改變，也會帶來這樣的影響。當(dāng)然持續(xù)的變槳動作也會導(dǎo)致葉片的鄰位和出廠設(shè)置有偏差，這樣的情況存在說明之前最優(yōu)槳距角不合適了，也會帶來性能損失，這樣就會提出自適應(yīng)槳距角控制。第三個是自適應(yīng)偏航校正，適用于風(fēng)向標(biāo)校正方法不當(dāng)以及運維人員操作誤差等帶來的風(fēng)向標(biāo)的測量誤差，因為我們都知道一旦不能精準(zhǔn)對方，帶來的損失就是三次方，這樣也是極大的損失了機組自身的出力，所以我們提出了自適應(yīng)偏航校正方法，用一個性能特征指數(shù)、變量構(gòu)件來實現(xiàn)實時精準(zhǔn)對風(fēng)，保證機組一直處于一個非常好的發(fā)電的狀態(tài)。
第二部分是我們針對第一部分發(fā)現(xiàn)的問題去提出一個相應(yīng)的解決方案，當(dāng)然我們這個方案去實施了之后，如何去評價優(yōu)化方式是否有效，以及它到底帶來了多少的提升量，這才是我們所關(guān)注的。之前大部分大家的評估方式是通過時域上縱向?qū)Ρ纫约暗乩砦恢脤Ρ?，這種對比方式會帶來各種各樣的不確定性，如果我們采用臨近機組的對比，這樣是忽略了地形的因素，對機組性能的影響，即使同一臺機組安裝在不同的機位點，出力都是不一樣，正是由于這種不確定性，所以提出了自己的量化評估的手段。
評估方式主要是按照流程，首先要確定將風(fēng)機主要分為兩組，第一組是考核風(fēng)機，考核風(fēng)機也就是說實施過優(yōu)化策略的風(fēng)機，一組就是參考風(fēng)機，是我們沒有進行優(yōu)化的風(fēng)機，評估風(fēng)機也是分為兩個時期，一個基準(zhǔn)期，沒有做任何改變，一個優(yōu)化期是實施相應(yīng)優(yōu)化策略之后，來預(yù)測考核風(fēng)機的功率輸出，在優(yōu)化期是利用參考風(fēng)機的特征參數(shù)，通過深度學(xué)習(xí)模型來預(yù)測考核風(fēng)機的功率輸出，實際輸出與通過模型輸出功率之差是發(fā)電量提升的水平。
本次的報告就到這里，謝謝大家。
（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）
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