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中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩谈风电技术

发布时间:2019-08-22作者:Doris

风电技术就是利用风能发电的技术,主要靠制造风能发电机为主。因为风能是可再生环保能源,所以开发风电技术是当今诸多国家的发展主要战略。

风能技术分为大型风电技术和中小型风电技术,虽然都属于风能技术,工作原理也相同,但是却属于完全不同的两个行业。具体表现在:政策导向不同、市场不同、应用领域不同、应用技术更是不同,完全属于同种产业中的两个行业。因此,在中国风力机械行业会议上已经把大型风电和中小型风电区分出来分别对待。此外,为满足市场不同需求,延伸出来的风光互补技术不仅推动了中小型风电技术的发展,还为中小型风电开辟了新的市场。

经过多年的发展,我国风电技术取得巨大进步,促进了设计的完普、工艺的改进,质量和可靠性进一步提高,由此带动对旧有风电机组进行技术改造提升的需求。


作者:秦海岩 中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长


首先,受制于早期的技术水平,部分投运较早的风电项目的设计方案未能做到最优,甚至存在缺陷,导致其运行表现不佳,经济性较差。其次,前期风电机组技术不成熟,单机容量小,软硬件配置低,不仅无法充分利用资源,而且经过多年运行,设备性能指标开始下滑,需要借助技改来增加机组发电量。此外,一些机组存在安全性风险,有必要运用新的技术和工艺对关键部件加以改造。


要解决上述问题,可以采取多种技改方式。比如,为了提高对风能资源的利用效率,将机组移到资源更好的机位点;加高搭架,以获得更高的风速;引入扇区控制,从而降低尾流影响;通过优化主控程序、更换或者加长叶片、替换部件等措施,来提升机组性能。


然而,在技改过程中,实施方往往将着眼点放在提升效果上,而忽略了对机组安全性造成的影响,未能足够重视科学的安全校核和评估。少数企业甚至在缺少机组原始设计资料、不了解设备性能指标的情况下,就开展技术政造,进而诱发诸多问题。因为技改往往导載荷的提升、系统的失配。


例如,对机组进行移机或加高塔架,将导致其所处环境及周边环境发生变化,这不仅会増加技改机组的载荷,还对其他机组的风况条件也产生影响,致使它们的疲劳载荷加大;优化机组控制策略或更换其部件,可能会影响部件的工作条件,导致设备超负荷运转。这些隐患,轻则导致技改失效,引发故障,影响机组和部件的使用寿命;重则造成重大安全责任事故。


比如,延长叶片后,因未进行载荷复核、结构评估以及施工工艺未满足设计要求等,会发生延长节脱落;更换叶片后,叶根载荷增加高于原设计载荷,由于未复核部件选型引发变桨轴承失效等;为满足低电压穿越要求进行主控制器与变流器技改,改变原有控制保护逻辑且未综合考虑电气部件之间的匹配性,发生电气部件拉弧、打火等情況并引发火灾。因此,开展任何技改都必须进行严格的安全评估,排除所有潜在隐患。


当然,具体采用何种安全评估方法,则需要根据技改项目而定。以移机等会改变工况条件的技改为例,在这种情下,应当确定新机位点的风况条件,并与机组的原始设计条件进行比对。如果工况条件超出机组的设计水平,必须重新计算机组载荷,若超出设计载荷,还需校核各部件的极限和疲劳强度。


对于更换或加长叶片、加高塔架、改变主控程序等机组设计优化项目,应当重新开展机组控制评估和载荷的仿真计算。如果载荷变大,需重新评估各部件的安全性,且在设计改动较大时,如叶片翼型变化、叶片长度变化超过2%,机组额定转速变化超过2%等,必须按照IEC的相关要求重新进行型式试验,内容包括载荷测试、功率曲线测试、安全功能试验以及叶片全尺寸试验等。对于齿轮箱、変频器等部件散热器的辅助功能改造,虽然造成的安全性影响较小,但同样有必要通过试验等手段来验证改造后部件的安全性和有效性。


安全无小事,风电机组投运后要在复杂环境中经受20年以上的考验,业界更需时刻紧绷安全这根弦。技改涉及对风电机组和项目初始设计的调整,必须做好事前的技改方案评估以及事后的安全性与效果验证,在确保设备可靠运行的前提下,运用科学的技改手段达到提质增效的目的。

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