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风速不占优,如何成为全省发电第一?

平价时代如何发掘低风速开发潜力,在连云港和风灌西项目上可以得到一些启示。   “平价上网”背景下,“ […]

平价时代如何发掘低风速开发潜力,在连云港和风灌西项目上可以得到一些启示。

 

“平价上网”背景下,“三北”地区因其良好的风况与自然条件受到市场关注,而中东南部集中式风电项目因风资源较差,似乎无法满足开发者投资收益的要求。那么,低风速地区风电发展,在实现平价后就真的无可奈何了吗?

 

近日,江苏省国网公司完成了2019年陆上风电项目的运行数据对标,连云港和风灌西的风电场(下称“和风灌西项目”)在风速不占优的情况下,折算满发利用小时数实现全省第一,达到2471.88h。综合微观选址复核报告与2019年实际情况反算,该项目已基本符合平价项目收益要求。

 

这给我们以启迪:通过技术创新挖潜,一些低风速项目开发建设也可以在平价下实现投资收益。

 


↑和风灌西风电场

 

2019年的江苏,显然更考验项目的低风速发电能力。据《中国风能太阳能资源年景公报(2019年)》显示,2019年是江苏省的“小风年”:该省70m高度年平均风速与年平均风功率密度相比常年平均值偏小2.3%与6.7%。

 

和风灌西项目能够在“小风年”取得上述成绩,与业主优秀的管理密不可分。而其全部机组所搭载的TurbineBoost™数字化控制技术,也是实现更高发电量的重要原因之一。

 

TurbineBoost™由YawPlus™、桨距角最优值、增益最优控制、能耗优化、启停机优化、切入转速优化、暴风算法、PowerShoot™等一系列控制技术功能模块所组成,是金风科技智能风机实现发电性能最优的“中枢神经”。这其中,YawPlus™的发电量提升能力尤其值得关注。

 

通过仿真计算和对测试结果分析,风电载荷与系统控制工程师们提出,如果偏航的对风角度与来流方向不对正,会造成明显的机组功率损失,大大影响机组发电能力。

 

为解决这个问题,工程师们进一步研究发现,偏航角度与功率损失之间的符合某种函数关系,从而针对这种偏差所造成的发电量损失问题,研究出多种手段实现偏航对风偏差的矫正:

 

一类是利用传感器测量偏差角度值进行矫正,另一类通过回归分析或其他机器学习方法建模的手段,对搜集到的数据进行拟合分析后,计算出不同风速段的偏差值。其中第二种方法,又可分为场级矫正和单机矫正两种。

 

↑不同年均风速下相同偏航角度对功率的影响程度对比与不同仿真工具结果、实测结果拟合曲线以及正弦曲线的对比(引自DNV-GL Report)

 

金风科技YawPlus™的优势在于,充分掌握并无缝整合实现了上述两大类手段的三种方法,推动了这项技术的产品应用和效果验证,使金风科技智能风机获得了从单机到整场实现偏航对风偏差校正的能力。

 

无论机组最终切换采用了上述哪种方式,YawPlus™技术都能够帮助在役机组在现有基础上显著提升发电量。此外它还有另一个值得关注作用:由于该技术能改善因控制环境设定和参数匹配无法达到理想状态值而造成的性能状态次优折减,对新建项目而言,有利于降低产能影响的不确定性。

 

2019年,金风科技在TurbineBoost™的基础版本上,结合运行条件对和风灌西项目进行了针对性优化,使46台机组的发电能力得到进一步的提升。

 

↑和风灌西项目TurbineBoost™技术性能优化(以上数值依赖于具体项目)

 

当然,TurbineBoost™乃至YawPlus™的升级应用,是和风灌西项目发电量超出设计预期的重要因素,但不是唯一的技术因素。

 

和风灌西项目全部采用了金风永磁直驱机组。该技术路线具有更宽的调速范围,能更好地利用低风速区间的风能,降低启停机影响,相比普通机型效率提高约3%~5%。同时,优秀的供应链与质量管控体系、全面的服务能力、根据江苏电网考核要求采用针对性策略的金风新能源场站能量管理系统以及永磁直驱机组简单的结构,也使得运行在和风灌西项目中的机组更为可靠,电量损失更少。2019年和风灌西设备可利用率达到99.57%,且因电网调度损失电量由10万~20万kWh/月降至1万kWh/月,均远超项目设计预期。

 

对风有着更充分理解的智能化软件,与更高效可靠的硬件协力配合产生的发电量提升能力,在2019年的江苏被充分体现出来:

 

在风速明显偏低的2019年,江苏省年利用小时数排名前10的项目中有7个采用了金风科技机组。此次对标中可利用率排名第一的大中风电项目,也同样采用了金风科技永磁直驱机组。

 

↑和风灌西风电场

 

和风灌西项目的成功案例提醒我们,未来的低风速市场并不是毫无机会,而是要努力推动技术创新,充分发掘软硬件潜能:在软件上对风有充分的理解,智能化上有更强的针对性策略,应用时真的起到“四两拨千斤”的作用;在硬件上实现设计的简单可靠,整机性能的高效,质量能够经得起时间的考验——最终在软、硬件协同工作的过程中,更快更多捕捉风能、提取电量,并有效控制成本,推动收益跑赢电价。

 

正如多位行业专家所提到的,平价时代的风电发展更多地需要依托于技术进步。对低风速地区风电的下一步发展,我们可以少一点畏惧,多一些信心,通过不断地探索实践,终将战胜困难,迎来新蓝海。

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