近日，首屆（2021）全國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)改造年會(huì)在北京隆重召開。中國(guó)大唐集團(tuán)有限公司、中國(guó)廣核新能源公司、華電山東新能源有限公司、華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司、龍?jiān)措娏瘓F(tuán)、潤(rùn)陽能源技術(shù)有限公司、中車株洲所有限公司等企業(yè)代表參加了本次會(huì)議。
首屆（2021）全國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)改造年會(huì)
本次會(huì)議以促進(jìn)提高我國(guó)風(fēng)電機(jī)組安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性為主題。與會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，領(lǐng)導(dǎo)、專家及各企業(yè)代表針對(duì)“風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)改造示范工程案例經(jīng)驗(yàn)”、“風(fēng)電機(jī)組技術(shù)改造新方案”、“風(fēng)電改造技術(shù)路線和研究咨詢動(dòng)態(tài)”等議題進(jìn)行了深入交流。
在此次會(huì)上，潤(rùn)陽能源技術(shù)有限公司副總經(jīng)理劉昊針對(duì)如何定義“孤兒機(jī)組”、高耗能企業(yè)孤兒機(jī)組案例、“孤兒機(jī)組”技改價(jià)值等話題與現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)、專家、企業(yè)代表進(jìn)行了分享和交流。
- 孤兒機(jī)組的四恢復(fù)和一改進(jìn) -
“孤兒機(jī)組”一詞在最近幾年被頻繁提出。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)：2010年時(shí)，國(guó)內(nèi)的風(fēng)電主機(jī)廠超過70家，截至2021年上半年，還有13家主機(jī)廠有新增訂單，具備批量整機(jī)生產(chǎn)能力的尚不足20家。近60家“消失”廠商所生產(chǎn)的機(jī)組，已經(jīng)或即將成為“孤兒機(jī)組”。
“孤兒機(jī)組”分為三類：第一類是比較典型的整機(jī)廠破產(chǎn)倒閉（沒人管），例如天威、華創(chuàng)等；第二類是公司還在，但無風(fēng)電業(yè)務(wù)、不再生產(chǎn)主機(jī)（沒能力管），如常牽－新譽(yù)、航天萬源等；第三類是公司還有風(fēng)電業(yè)務(wù)，但對(duì)于出保風(fēng)場(chǎng)不再進(jìn)行服務(wù)（沒意愿管），如北重、鋒電能源等。
“孤兒機(jī)組”主要存在四個(gè)問題，可以歸納為“老、弱、病、殘”。“老”是指技術(shù)落后，近幾年未更新迭代且部件老化、維護(hù)不到位等問題。“弱”是指發(fā)電效率低，有些機(jī)組甚至不能滿發(fā)。“病”是指運(yùn)行不穩(wěn)定，關(guān)鍵部件故障頻發(fā)，故障得不到及時(shí)的處理。“殘”是指?jìng)浼o法供應(yīng)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄缺失。
此外，“孤兒機(jī)組”普遍存在：數(shù)量不多、比例不大，單個(gè)項(xiàng)目業(yè)主痛點(diǎn)明顯；機(jī)型設(shè)計(jì)相對(duì)繁雜，單個(gè)機(jī)型裝機(jī)數(shù)量從一臺(tái)到上千臺(tái)不等；技術(shù)路線不統(tǒng)一，技改開發(fā)門檻和成本相對(duì)較高等問題。這直接導(dǎo)致了，相對(duì)于其他類型的風(fēng)電機(jī)組技改，針對(duì)“孤兒機(jī)組”的技改很難形成市場(chǎng)規(guī)模。
基于上述情況，我們把“孤兒機(jī)組”的改造方向定義為“四恢復(fù)和一改進(jìn)”。首先，是恢復(fù)機(jī)組的完整性。有些機(jī)組在生產(chǎn)過程中，或生產(chǎn)后沒有運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)就已經(jīng)倒閉。這些機(jī)組大部分都存在于工廠里，在改造前就需要對(duì)這些機(jī)組做一個(gè)整體的恢復(fù)。另外一部分已經(jīng)投入運(yùn)行的“孤兒機(jī)組”由于缺乏備件的支持，現(xiàn)在已經(jīng)殘缺，所以需要針對(duì)殘缺機(jī)組，充分利用原機(jī)組部件，使機(jī)組恢復(fù)完整。
其次是恢復(fù)運(yùn)行，保證機(jī)組可持續(xù)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。第三個(gè)是恢復(fù)性能，讓機(jī)組恢復(fù)最佳發(fā)電狀態(tài)，提升機(jī)組功率曲線。第四個(gè)是恢復(fù)監(jiān)控，保證機(jī)組可以實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整、可追溯歷史記錄。在上述恢復(fù)機(jī)組完整、穩(wěn)定、可控、高效的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)和持續(xù)改進(jìn)。進(jìn)行功能的擴(kuò)展，如高穿、一次調(diào)頻等技改升級(jí)。
- 孤兒機(jī)組的全面診斷及評(píng)估 -
“孤兒機(jī)組”的解決方案同樣分為四部分。 “體檢” 的目的是進(jìn)行需求收集和痛點(diǎn)分析；“確診”的目的是確認(rèn)技改范疇；“治療”則相當(dāng)于技改、執(zhí)行、交付的階段；“定期復(fù)查”，是指技改完成之后需要持續(xù)的運(yùn)維和持續(xù)保障，確保“孤兒機(jī)組”在技改完成后穩(wěn)定運(yùn)行。
分享一個(gè)國(guó)外“孤兒機(jī)組”深度技改的典型案例。該風(fēng)機(jī)是日本川崎1.5MW中速永磁機(jī)組，在國(guó)內(nèi)僅此一臺(tái)，于2011年9月安裝調(diào)試，2012年4月并網(wǎng)發(fā)電， 2013年12月出質(zhì)保。2013年至今 ，風(fēng)機(jī)可利用小時(shí)數(shù)逐年下降，運(yùn)行非常不穩(wěn)定。據(jù)業(yè)主描述，該風(fēng)機(jī)很難持續(xù)運(yùn)行半小時(shí)以上。
該風(fēng)電機(jī)組的“孤兒機(jī)組”特征非常鮮明。首先，這臺(tái)風(fēng)機(jī)是全功率中速永磁機(jī)組，在國(guó)內(nèi)并不多見，配件非常難尋。原機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，齒輪箱、發(fā)電機(jī)等各個(gè)子系統(tǒng)均有獨(dú)立的控制器，整機(jī)共十幾個(gè)通訊子站。同時(shí)，該機(jī)組配置比較先進(jìn)，屬于2011年代機(jī)組的高配，配有液壓半自動(dòng)盤車，葉片及塔筒載荷監(jiān)測(cè)，塔筒阻尼系統(tǒng)，同時(shí)偏航配置有獨(dú)立的變頻軟啟系統(tǒng)。此外，由于整機(jī)封閉，導(dǎo)致機(jī)組故障停機(jī)后，無法準(zhǔn)確讀取故障信息并及時(shí)處理和消缺。
當(dāng)前，機(jī)組原廠商已經(jīng)失聯(lián)，日本川崎深耕余熱和生物質(zhì)發(fā)電及水泥設(shè)備領(lǐng)域，已經(jīng)不再涉獵風(fēng)力發(fā)電行業(yè)。業(yè)主作為使用者，對(duì)風(fēng)機(jī)并不了解，僅僅依靠自有檢修班組進(jìn)行后期的運(yùn)維檢修，難以達(dá)到預(yù)期效果。
對(duì)于該“孤兒機(jī)組”的業(yè)主而言，主要存在四大“痛點(diǎn)”。第一是整機(jī)及部件方面：機(jī)組無法滿發(fā)、振動(dòng)過大、故障頻發(fā)以及缺乏備件支撐。第二是運(yùn)行及記錄統(tǒng)計(jì)方面：由于風(fēng)機(jī)沒有監(jiān)控系統(tǒng)，所以運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄幾乎沒有，且看不見運(yùn)行狀態(tài)。第三是機(jī)組發(fā)電時(shí)長(zhǎng)方面：該風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期處于半停運(yùn)狀態(tài)，年等效滿發(fā)電小時(shí)數(shù)尚不足400小時(shí)。最后是場(chǎng)內(nèi)運(yùn)行維護(hù)情況：業(yè)主進(jìn)行的不定期維護(hù)難以達(dá)到風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行要求。
潤(rùn)陽能源根據(jù)以上情況，對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了全面的技改診斷及評(píng)估，并且憑借豐富的老舊機(jī)組改造經(jīng)驗(yàn)和扎實(shí)的技術(shù)積累可以進(jìn)行進(jìn)一步的技改。
通過對(duì)業(yè)主的資料，包括圖紙、部件參數(shù)等深入調(diào)研，對(duì)風(fēng)機(jī)的電控系統(tǒng)和機(jī)械部件做深入摸排，吸收和轉(zhuǎn)化原有設(shè)計(jì)資料，通過充分評(píng)估部件技改和更換的經(jīng)濟(jì)性，尋找最優(yōu)路線。也就是花最少的錢但卻能讓風(fēng)機(jī)達(dá)到最好的發(fā)電效率。因?yàn)檫@臺(tái)機(jī)組沒有監(jiān)控，所以我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)安排了運(yùn)維人員駐扎，一周之內(nèi)就能摸排出所有問題。最終，確定了在風(fēng)機(jī)整體大部件不變的情況下，采用風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)軟件及部分關(guān)鍵部件替換、重新開發(fā)主控軟件、應(yīng)用最新控制策略的整體解決方案。
值得注意的是，孤兒機(jī)組在技改之前，首先要對(duì)機(jī)組的安全進(jìn)行保障。潤(rùn)陽能源對(duì)葉片、輪轂和塔筒進(jìn)行了極限和疲勞的載荷驗(yàn)證，對(duì)穩(wěn)態(tài)風(fēng)和湍流風(fēng)情況進(jìn)行了仿真及參數(shù)尋優(yōu)，對(duì)控制策略進(jìn)行了優(yōu)化，目的是最大限度地保證控制策略能安全、穩(wěn)定，從而達(dá)到效率最優(yōu)。
- 孤兒機(jī)組技改價(jià)值分享 -
在這臺(tái)“川崎1.5MW中速永磁機(jī)組”深度技術(shù)改造過程中，潤(rùn)陽能源技改方案分為四個(gè)部分。第一部分是替換機(jī)組主控程序，優(yōu)化控制策略并且優(yōu)化部分主控卡件；第二部分是更換變槳驅(qū)動(dòng)器、變槳編碼器以及變槳控制程序；第三部分是更換滑環(huán)并優(yōu)化傳動(dòng)系統(tǒng)的部分傳感監(jiān)測(cè)；最后一部分是新配SCADA系統(tǒng)，增加手機(jī)APP遠(yuǎn)程監(jiān)視。
從前期的確定需求痛點(diǎn)評(píng)估、解決方案、合同簽訂，再到完成技術(shù)改造、并網(wǎng)發(fā)電，本次深度技術(shù)改造項(xiàng)目?jī)H用時(shí)80天。從2020年12月10日入廠進(jìn)行機(jī)組的排查，各種部件、程序的測(cè)試，到12月29日風(fēng)機(jī)并網(wǎng)，再到2021年1月初的SCADA系統(tǒng)和遠(yuǎn)程APP監(jiān)視調(diào)試完成，潤(rùn)陽能源憑借扎實(shí)的技術(shù)積累和豐富的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，不足20天即完成現(xiàn)場(chǎng)技改既定目標(biāo)。
2021年1月至今，技改后的“孤兒機(jī)組”逐漸恢復(fù)平穩(wěn)運(yùn)行。在機(jī)艙和塔底都有配備了相應(yīng)的操作屏，能更加清晰地顯示出機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)以及運(yùn)行故障。廠區(qū)內(nèi)，配備了可監(jiān)控的SCADA系統(tǒng)，在手機(jī)端同時(shí)配備了APP 遠(yuǎn)程監(jiān)視軟件。漢化的監(jiān)控系統(tǒng)和故障代碼，使得每個(gè)故障都能清晰可視、實(shí)時(shí)快速發(fā)現(xiàn)并找到具體成因。
通過深度技術(shù)改造，該機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行后最終呈現(xiàn)的效果可以歸納為“三提高和三降低”。發(fā)電小時(shí)數(shù)在原有的基礎(chǔ)上增加了1000+小時(shí)；可利用率提升接近50%；經(jīng)濟(jì)收益經(jīng)過測(cè)算大約是原來的3.6倍。運(yùn)維成本降低了近40%，故障率降低了42.6%；以工業(yè)電價(jià)計(jì)算，企業(yè)每年大約能節(jié)省80萬元購電成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)機(jī)經(jīng)過技改后半年發(fā)電量達(dá)到技改前兩個(gè)自然年發(fā)電量累計(jì)總和。
“穩(wěn)、準(zhǔn)、快、優(yōu)”是潤(rùn)陽能源在“孤兒機(jī)組”深度技改項(xiàng)目中展現(xiàn)的突出點(diǎn)。準(zhǔn)——精準(zhǔn)獲取客服需求，定位機(jī)組病灶；穩(wěn)——評(píng)估最優(yōu)、最穩(wěn)妥技改范圍的制訂；快——快速執(zhí)行高效技改，交付健康機(jī)組；優(yōu)——在技改完成后提供全優(yōu)價(jià)值管理與智慧運(yùn)維服務(wù)。通過潤(rùn)陽能源進(jìn)行風(fēng)機(jī)技改后，使得“孤兒機(jī)組”重新煥發(fā)出新的價(jià)值和活力。
潤(rùn)陽能源技術(shù)有限公司是明陽集團(tuán)旗下的風(fēng)電場(chǎng)全生命周期價(jià)值管理和服務(wù)提供商。明陽集團(tuán)的資源與技術(shù)優(yōu)勢(shì)為潤(rùn)陽能源植入了良好的基因和扎實(shí)的技術(shù)底蘊(yùn)，潤(rùn)陽能源擁有以風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)軟件核心開發(fā)能力輻射的整體解決方案，依托客戶為先的理念，憑借敏捷的服務(wù)，快速攻堅(jiān)，敏捷迅速打造解決方案到交付、綜合運(yùn)維全系優(yōu)質(zhì)服務(wù)，進(jìn)而最大限度地降低業(yè)主改造投入，通過技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)造最優(yōu)經(jīng)濟(jì)收益。
近年來，潤(rùn)陽能源在國(guó)內(nèi)外孤兒機(jī)組改造項(xiàng)目中成果矚目。先后對(duì)華創(chuàng)、天威、航天萬源、鋒電能源、北重等8個(gè)孤兒機(jī)組廠家，300+國(guó)內(nèi)外主流雙饋、直驅(qū)、中速永磁機(jī)組的“孤兒機(jī)組”實(shí)施主控為主、變槳、變流器、SCADA、葉片提效等全方位的技術(shù)改造。
今天，隨著主機(jī)制造廠的不斷減少和新增裝機(jī)不斷集中，越來越多由“孤兒機(jī)組”帶來的問題和困擾也愈發(fā)明顯。通過對(duì)孤兒機(jī)組的技改和深度治理，不僅可以讓風(fēng)機(jī)重獲新生，經(jīng)過“一機(jī)一案，精準(zhǔn)技改”的風(fēng)電機(jī)組；經(jīng)過改造后的不良少年還是好青年——技改難度雖大，但意義更大。
