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风电场提升发电量不能靠盲目技改
2019/02/19         1031

伴随我国风电装机容量不断攀升,十年前的机组无论是在技术水平,还是质量水平上,与现今相比都有很大差距,通过对现役风电场进行技术改造进而提升发电量,成为增加收益的有效手段。

过去几年来,许多业主通过对现役风电机组进行技改,的确提升了发电量,投资商获得了不错的收益,但是技改风险也随之而来。中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩表示,今年以来,风电技改越来越多,但是一些项目在改造过程中缺乏科学性,忽视了安全问题,而且这种现象越来越多,特别需要注意。“有些加长叶片的改造,改造后一年多,就出现了叶片断裂,甚至影响机组安全的问题。” 秦海岩说。

事实上,早在2016年,秦就已撰文指出了这一问题。他认为,尽管目前风电场技改导致的大问题还不算多,但是如果继续按照目前情形继续发展下去,可能会出现大问题,有损我国风电行业稳定健康有序发展。以下是秦于2016年6月撰写的文章《发电量提升技改不能任性》,原文刊发于《风能》杂志。今天看来,文章观点依然有前瞻性。

《可再生能源法》实施以来的十年间,借助于国内市场的拉动,我国风电技术水平取得了巨大进步。各种创新技术陆续实现了商业化应用,风电机组各项性能得到了极大提升。受益于规模化发展,实践经验得以快速积累,促进了设计的完善、工艺的改进,质量和可靠性进一步提高。技术的迅速进步,带来了对旧有机组改造提升的需求和可行性。风电场业主、整机企业、第三方技改公司纷纷将发电量提升技改作为新的商业机会而投身其中。目前,已有不少风电项目通过技改提高了发电量,获得了可观的收益。

但是,我们也发现在这些完成的技改项目中,各方更多聚焦于改造带来的发电量提升效果,而忽略了对机组安全性带来的影响,几乎很少有人进行科学的安全校核和评估,由此埋下了安全隐患。发电量提升技改手段很多,可以从提升对资源的利用效率入手,把机组移挪到资源更好的机位;加高塔架获得更高风速;引入扇区控制,降低尾流影响等。还可以通过提高机组的性能水平,包括:主控程序优化,叶片更换或加长,更换部件等。这些手段,往往会导致载荷的提升,系统的失配。例如,一些机组被加高塔架或移机后,使自身所处环境及周边环境发生了变化,不仅本身载荷会增加,还会对其他机组的风况条件产生影响,致使其他机组疲劳载荷加大;机组在进行控制策略优化或更换部件后,可能影响部件的工作条件,导致超负荷工作。这些安全隐患,轻则可能增加机组故障,影响机组和部件使用寿命;重则会引发机组倒塌,发生机毁人亡的重大安全责任事故。因此,关键技术改造之后必须进行安全评估,用管理和技术的手段避免上述问题的发生。

针对不同的优化改造方法,安全评估工作也有所不同,比如:对于移机等改变工况条件的技改项目,需要确定各机位新的风况条件,并与机组设计条件进行比对,如果工况条件超出机组设计水平,则应进行机组载荷计算,如载荷超出机组设计载荷,还应进行机组各部件极限和疲劳强度进行校核;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,需要重新进行机组控制评估和载荷的仿真计算,如果载荷变大,还应重新进行机组各部件安全性评估,并且当设计改动较大的时候,如叶片翼形变化、叶片长度变化超过2%、机组额定转速变化超过2% 等,还要按照IEC 的相关要求重新进行型式试验,涉及内容包括载荷测试、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、变频器等部件散热器的辅助功能改造,虽然对于机组整体安全性影响较小,但也应通过分析和试验手段来验证改造后部件的安全性和有效性,避免因小隐患导致大问题。

安全是一种文化,对于需要在复杂环境下稳定运行二十年的风电设备而言,更需要开发商和技改主体把安全视做生命线,从思想上给予高度重视。美国著名安全工程师海因里希通过大量调查得出结论,88% 的工业事故可以归结为人的不安全行为。不依规对技改项目进行安全性评估就是人的不安全行为,由此带来的后果,相关单位不仅要付出巨大的经济代价,甚至还要承担安全生产的法律责任。发电量提升技改不能不讲科学,不能任性而为。安全是必要的前提。