2017年10月16日-19日，2017北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)（CWP2017）在北京隆重召開(kāi)。在中國(guó)國(guó)際展覽中心（新館）“在役風(fēng)電機(jī)組技改提效”專(zhuān)場(chǎng)，湘電風(fēng)能有限公司首席系統(tǒng)分析師徐可就復(fù)雜山地低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組提質(zhì)增效整體解決方案發(fā)表主旨演講。
以下為演講內(nèi)容：
徐克：各位專(zhuān)家各位同仁，大家上午好，我今天向大家匯報(bào)的內(nèi)容是復(fù)雜山地低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組提質(zhì)增效的整體解決方案，今天的內(nèi)容主要分為三個(gè)方面，第一個(gè)簡(jiǎn)單介紹一下我們公司，第二個(gè)介紹一下我們?cè)陂_(kāi)發(fā)還有現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目以及后期的一些整體解決方案，最后再根據(jù)兩個(gè)具體的實(shí)例進(jìn)行一下介紹。
下面進(jìn)入我們公司的整體簡(jiǎn)介，先介紹我們的母公司，我們母公司是湘電集團(tuán)，湘電集團(tuán)成立比較早，是成立1936年，原名叫做國(guó)民政府中央電工器材廠，在建國(guó)初期我們就列為了國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目，根據(jù)我們80多年的經(jīng)驗(yàn)，我們以電機(jī)作為核心，在電器、電機(jī)成套設(shè)備延伸了產(chǎn)業(yè)鏈，主要內(nèi)容涉及到電動(dòng)輪的機(jī)械車(chē)，艦艇推進(jìn)，軌道交通等一些內(nèi)容。
在2006年集團(tuán)決定涉足風(fēng)機(jī)制造產(chǎn)業(yè)，所以我們就直接選擇了直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，當(dāng)時(shí)我們起步是以2兆瓦作為起步，2009年我們開(kāi)始實(shí)施了國(guó)際化戰(zhàn)略，收購(gòu)了荷蘭了達(dá)爾文和威維克設(shè)計(jì)公司，2010年科技部批準(zhǔn)我們成立了海上的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，最后我們不斷涉足海上項(xiàng)目，平海灣的一期還有一些樣機(jī)的工程，經(jīng)過(guò)這十多年的發(fā)展我們業(yè)績(jī)不斷的攀升，注冊(cè)資本不斷升高，現(xiàn)在我們具有了2千套2兆瓦以上發(fā)電機(jī)組的產(chǎn)能。
我們科研團(tuán)隊(duì)是一個(gè)國(guó)際化的科研團(tuán)隊(duì)，我們是依托我們80年代湘電一個(gè)歷史，成立了我們湘電的研究院以及我們歐洲的達(dá)爾文研發(fā)中心，借助海上重點(diǎn)事實(shí)上平臺(tái)打造了我們重點(diǎn)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，我們風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一直是有一個(gè)相當(dāng)于叫一脈相承，我們的技術(shù)引進(jìn)是引進(jìn)于荷蘭的一家公司，這家公司是國(guó)際上兩家最早做直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之一，其中一家很著名叫德國(guó)（英文），另外一家叫做（英文），我們后期引進(jìn)的這些技術(shù)包括合并達(dá)爾文的時(shí)候，我們技術(shù)路線(xiàn)是一脈相承的，從第一代到第二代到我們現(xiàn)在的第三代陸上產(chǎn)品，以及第四代海上風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)品，我們所有的結(jié)構(gòu)形式都是一脈相承。
我們目前具有5000臺(tái)以上2兆瓦級(jí)以上的直驅(qū)泳永磁風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行業(yè)績(jī)，在很早的時(shí)候我們就實(shí)施了上山下海戰(zhàn)略，這個(gè)紅色圈出來(lái)，我們?cè)诤茉绲臅r(shí)候就在東南沿海以及中南部地區(qū)以及西南部地區(qū)進(jìn)行了裝機(jī)，低風(fēng)速?gòu)S區(qū)不在少數(shù)，在這些項(xiàng)目里，我們總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)。這些經(jīng)濟(jì)就成為我們解決方案，我們看到這個(gè)圖上顯示就是一個(gè)也不算復(fù)雜，相對(duì)比較復(fù)雜的一個(gè)山地風(fēng)電場(chǎng)，所以我們開(kāi)發(fā)了一些響應(yīng)的措施，這些措施主要涉及到三個(gè)方面，第一機(jī)組的設(shè)計(jì)，第二就在工程實(shí)施，最后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行最后的監(jiān)測(cè)和優(yōu)化。
我們?cè)僦匦聦徱曇幌嘛L(fēng)能捕獲公式，這是很傳統(tǒng)的公式，大家應(yīng)該都認(rèn)識(shí)，但是這個(gè)公式相對(duì)比較粗放，我們進(jìn)行進(jìn)一步的延伸，把它延伸到每個(gè)風(fēng)速段，我們可以看到有很多的制約條件影響機(jī)組整個(gè)效率，所以我們進(jìn)行了一個(gè)分類(lèi)。所以依據(jù)這個(gè)分類(lèi)我們提出了兩項(xiàng)要求，第一項(xiàng)就叫高效節(jié)能可靠，第二就是環(huán)境適應(yīng)性要強(qiáng)，在綠色區(qū)域就是機(jī)組本身運(yùn)行的一個(gè)效率，我們要盡可能提升它的效能以及最后一項(xiàng)就是它的機(jī)組的自用電，這個(gè)是經(jīng)常人們忽略的一方面。第二方面就是一些環(huán)境適應(yīng)性，比如說(shuō)空氣的密度，切入切出的風(fēng)速還有你的掃風(fēng)面積，還有時(shí)間梯，提升我們的塔筒高度，增加高風(fēng)速的占比提升我們整體的收益。
通過(guò)這些我們對(duì)機(jī)組設(shè)計(jì)方案提出了以下幾點(diǎn)，第一我們的設(shè)計(jì)理念叫做少即是多，就是我們很簡(jiǎn)單的直驅(qū)的結(jié)構(gòu)，第二我們高效的傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)，使我們整體效率不斷的提升，更加適應(yīng)于低風(fēng)速的風(fēng)場(chǎng)，我們發(fā)電機(jī)在實(shí)測(cè)下4米的時(shí)候效率就有93.4%，這是同步發(fā)電機(jī)的測(cè)試。第三個(gè)我們采用了多維度一個(gè)設(shè)計(jì)方案，也就是不斷的增大我們的，為了適應(yīng)不同的風(fēng)場(chǎng)，我們選取了不同的葉輪直徑，還有不同的塔筒高度，以及我們的一個(gè)功率等級(jí)的變化，形成系列化，平臺(tái)化乃至定制化。
最后是一個(gè)自適應(yīng)的智能控制，進(jìn)行自學(xué)習(xí)自調(diào)節(jié)的過(guò)程控制，我們看一下山地風(fēng)電場(chǎng)，我們需要哪些施工方案，首先我們要對(duì)它場(chǎng)址進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)風(fēng)資源評(píng)估，以及它的道路以及它的施工平臺(tái)，還有它的基礎(chǔ)的一些形勢(shì)的，也就是地質(zhì)條件，其次還有運(yùn)輸方案，運(yùn)輸方案決定我們道路的選取，工程造價(jià)，還有小平臺(tái)吊裝，小平臺(tái)吊裝可以使我們選址的余地更大，還有一些單葉片的調(diào)轉(zhuǎn)技術(shù)，適應(yīng)山地的風(fēng)電場(chǎng)這種復(fù)雜地形。
第三方面也就是監(jiān)測(cè)優(yōu)化方面，包括了運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，效能分析，廠址再優(yōu)化，以及收益和安全的一個(gè)平衡性。
基于以上三個(gè)方案，我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了提質(zhì)增效的改造，第一個(gè)是氣動(dòng)增功的方案，第二個(gè)是抗冰凍的方案，這張圖片是一個(gè)南方典型的風(fēng)電場(chǎng)，常年云霧繚繞，風(fēng)向變化很?chē)?yán)重，首先我們對(duì)這個(gè)場(chǎng)址進(jìn)行一個(gè)分析，在場(chǎng)址后續(xù)過(guò)程中我們還要注意環(huán)境對(duì)機(jī)組整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的影響，下面這張動(dòng)圖顯示是對(duì)環(huán)境信息，風(fēng)機(jī)葉片還有風(fēng)向的變化，對(duì)葉片各個(gè)截面一個(gè)公角的影響，可以看出在葉片這個(gè)范圍之內(nèi)，這個(gè)紅色線(xiàn)是公角的臨界狀態(tài)，也就是失速點(diǎn)，在大概5到8米左右的時(shí)候呢，它有可能進(jìn)入到失速區(qū)域，我們依據(jù)這個(gè)結(jié)論我們要進(jìn)行一定的改造，另外一個(gè)靠近葉片尖部，這部分由可能，它也會(huì)進(jìn)入失速區(qū)域，但是經(jīng)過(guò)我們?cè)u(píng)估，覺(jué)得可能是它這個(gè)模型數(shù)據(jù)不太準(zhǔn)確，因?yàn)槭且唤M數(shù)據(jù)不會(huì)差異有這么大，所以呢我們這次的改造還是針對(duì)于葉片的根部。
對(duì)于失速解決呢，我們要進(jìn)行幾個(gè)方案進(jìn)行選擇有幾種，包括尾緣的機(jī)翼、物流發(fā)生器，同時(shí)呢我們對(duì)它進(jìn)行一定的仿真模擬迭代到我們的載荷計(jì)算當(dāng)中，對(duì)我們的安全性要進(jìn)行評(píng)估，如果對(duì)這些再不放心，我們還做了另外的事情，比如說(shuō)在葉片上粘貼一些細(xì)的纖維線(xiàn)來(lái)觀測(cè)它的流程變化情況，可以遠(yuǎn)距離觀測(cè)，如果方案好也可以綁一個(gè)運(yùn)動(dòng)攝像機(jī)，這樣觀測(cè)會(huì)更好，除此之外我們會(huì)在西工大實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一個(gè)風(fēng)動(dòng)試驗(yàn)獲得了一些數(shù)據(jù)。
第三就要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的施工，包括施工方案的制訂，施工工程控制，在現(xiàn)場(chǎng)很多施工狀態(tài)很難把控，所以這個(gè)一定要著重注意，包括施工的位置還有施工固化時(shí)間還有一些方式都需要著重處理。最后就是對(duì)方案改造后運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有數(shù)據(jù)分析以及現(xiàn)場(chǎng)的觀測(cè)情況。
這一整套就形成了我們氣動(dòng)增功整體解決方案，當(dāng)這個(gè)風(fēng)場(chǎng)夏天的時(shí)候云霧繚繞，在冬天的時(shí)候會(huì)變成另外一番景象，就像這個(gè)樣子，南方的冰凍天非常多，尤其在湖南、貴州、江西一帶非常的嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了冬天的發(fā)電情況，所以我們對(duì)冰凍的危害進(jìn)行了一定的分析，首先它對(duì)葉片的翼型造成了破壞，升力系統(tǒng)降低，失速點(diǎn)提前，在2004年的時(shí)候包頭有一起空難，大家的矛頭指向在機(jī)翼，由于結(jié)一層薄薄的冰，所以飛機(jī)造成失事的事故。第二葉片的外形在結(jié)冰以后不均勻，葉片是在顫振狀態(tài)，第三改變了葉輪整個(gè)氣動(dòng)特性，效率大幅度降低，第四就是葉輪氣動(dòng)和質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重不平衡，對(duì)整機(jī)產(chǎn)生了不良影響。
冰凍一個(gè)傳統(tǒng)解決方案，最簡(jiǎn)單就是運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)結(jié)冰的時(shí)候就進(jìn)行停機(jī)，一刀切的方式由于在西南部地區(qū)以及中南部地區(qū)現(xiàn)在不適用了，損失的電量非常之大，所以傳統(tǒng)的模式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)在需要精細(xì)化管理要求，現(xiàn)在提出了一些替代方案，比如說(shuō)葉片在結(jié)冰的時(shí)候?qū)ふ乙恍┫鄬?duì)安全的運(yùn)行的角距角，使它的公角降低遠(yuǎn)離失速的公角，雖然說(shuō)風(fēng)機(jī)可以繼續(xù)運(yùn)行，但是葉片還會(huì)運(yùn)行在一個(gè)顫振的狀態(tài)，還是存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，所以我們先引進(jìn)了一個(gè)預(yù)警及除冰的技術(shù)。
首先我們?cè)谶\(yùn)行的時(shí)候，對(duì)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行一個(gè)監(jiān)控，會(huì)發(fā)生結(jié)冰的時(shí)候我們就提出一個(gè)預(yù)警，當(dāng)預(yù)警報(bào)出之后我們進(jìn)行一個(gè)防冰或者除冰，這是我們開(kāi)發(fā)的冰凍預(yù)警系統(tǒng)，主要是三部分構(gòu)成，第一就是傳感器，塔架及數(shù)據(jù)傳出系統(tǒng)，第二就是預(yù)測(cè)系統(tǒng)的服務(wù)器，第三是軟件系統(tǒng)，它包括了一個(gè)氣象預(yù)測(cè)云平臺(tái)，風(fēng)載排除模型，冰載模型和結(jié)冰預(yù)警模型，這是我們?cè)谝恍┙Y(jié)冰情況下的模擬以及實(shí)測(cè)的內(nèi)容，最后對(duì)于右下角這個(gè)圖就是實(shí)測(cè)結(jié)冰過(guò)程，以及厚度的一個(gè)估計(jì)。
預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)完畢了，我們又聯(lián)合了葉片場(chǎng)開(kāi)發(fā)了一套氣熱除冰系統(tǒng)，因?yàn)槭窃谝鄣娘L(fēng)機(jī)嘛，如果再鋪設(shè)這種加熱層已經(jīng)不太顯示了，所以開(kāi)發(fā)了一套氣熱除冰系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)主要包括了加熱系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，以及安全監(jiān)控系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)包括了鼓風(fēng)機(jī)、加熱器、導(dǎo)熱管，控制系統(tǒng)包括了幾內(nèi)的控制系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，這條曲線(xiàn)隨著時(shí)間的推移，溫度，這個(gè)就是氣熱除冰的效果。除了剛才兩套系統(tǒng)，我們還增加了其他的內(nèi)容，完成了一整套的抗冰凍的解決方案，包括智能識(shí)別，對(duì)環(huán)境以及特征以及風(fēng)機(jī)狀態(tài)進(jìn)行一個(gè)判斷，給出一個(gè)運(yùn)營(yíng)或者收益的指令，停機(jī)保護(hù)，我們對(duì)停機(jī)方式可能風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了規(guī)避，也申請(qǐng)了相應(yīng)專(zhuān)利，因?yàn)橥C(jī)過(guò)程有可能風(fēng)速很低，但是結(jié)了冰，如果在化冰會(huì)損傷一些物品，所以我們對(duì)它也進(jìn)行了一定規(guī)定，完成一些智能設(shè)備無(wú)法完成的巡檢，最后一整套的抗冰解決方案就這樣形成了。
這就是今天我所介紹的主要內(nèi)容，謝謝大家。
?。òl(fā)言為現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)本人審核）
