北京天润张朝：CRESP资助金风天润大山台风电场提效降耗研究与应用分享

2019年10月21-24日，2019北京国际风能大会暨展览会（CWP2019）在北京隆重召开，大会主题“风电助力‘十四五’能源高质量发展：绿色、低碳、可持续”。自2008年首次在北京举办以来，已连续举办11届，成为北京金秋十月国内外风电行业争相参与的年度盛会。
　　10月23日下午，举办了“智慧运维论坛——风电智慧运维实践”。
　　北京天润新能投资有限公司项目经理/风机技术主管张朝发表了题为《CRESP资助金风天润大山台风电场提效降耗研究与应用分享》的主旨演讲。

　　以下为发言内容：
　　张朝：各位来宾大家下午好，很荣幸由我代表金风天润大山台项目组介绍我们分享的成果，我是来自北京天润新能投资有限公司资产运营的张朝，我将从项目的简介，提效降耗的技术，包括目前应用推广的情况，给大家做一个整体的介绍，在2016年世行项目办支持提高已投运陆上风电场运营效率项目的技术研究，我们金风科技金风山西平鲁大山风电场运营效率提升项目获得了项目办的一个资金支持，同时通过了本项目的研究和实现了集群控制加气动优化的机组综合年发电量提升了3.78%，VMP系统调节AVC满足电网运行要求且全场节能0.38%，下面我来具体介绍一下提效降耗的三部分内容，分别是集群控制、气动优化和VMP系统。
　　首先我们看到是集群控制的网络拓扑的连接方式，左边这幅主要是我们布置一些传感器，卫星定向模块、激光雷达，还有载荷测量系统、光照度传感器等，通过这些传感器加上机组原有的数据和控制逻辑，我们实现了全场机组的智能控制，如果说风电场原有的中央监控是将每台独立运行的风机的数据接入只进行间盘的话，我们能巢系统就是将全场所有的风机进行统一管理，让全场风机实现最佳，而不仅仅是单台最佳。究竟什么是能巢系统，我看今天在座的熟人也比较多，能巢系统它是一套风电场控制系统，能实现风电场级别全局协同控制，是一个数字化平台，可以承载多种解决方案的业务应用的场景，是一个数字化风电场门户，为云端至场端数据流和业务流提供无缝连接。它的核心价值是提高机组的发电性能，其次是提高机组的可靠性，第三是提高机组的可利用率，第四是提高环境的友好性。针对这个能巢系统的建设，主要有三个方面，第一场级寻优，第二环境有哈，第三是健康管理，一共囊括了十项功能。第一个是尾流控制，它是通过主动尾流控制来有效降低因尾流引起的折损，以提升全场的发电量，并降低设备总体的疲劳载荷。第二个是我们的诊断和预警的功能，它是通过机组运行关键状态参数进行监测，并结合视效模型对监管水平进行诊断，其结果可以指导我们风电场的一些计划运维工作，目前我们有关预警功能已经有超过几百项。当然这些诸多的功能肯定离不开黄色区域标注的风电场控制器，现在就是为了历史数据包括设备信息，还有环境数据，还有更多模型的应用，我们又实现了云端的数据平台。
　　下面我来介绍一下我们第二部分的技术成果，叶片气动优化，包括涡流发生器、襟翼、扰流板三部分，分别起到了延时边界的分离，增加升力，第二扩展弦长，并提升升力，第三是制造分离区，形成稳压的平台。我们的叶片气动优化是通过放吊篮安装，来提升整体的叶片的气动性能。在项目开始提效范围67台机组，全部安装涡流发生器、襟翼和扰流板，但是我们通过前期仿真和样机的测试，我们发现三者组合效果并不佳，出现了涡流发生器和扰流板有相互抵消性，也就是互斥性，最后我们判定涡流发生器加襟翼的效果远远高于三者组合的效果，第二是涡流发生器与扰流板属于单独运用的话，其涡流发生器的增功效果要优于扰流板，我们结论得出之后，就把三者都安装机组的扰流板进行了全部的拆除，实现最大化，建议各位如果对叶片进行气动优化的项目，我们一定要在前期开展对应叶片翼形仿生和测试之后再进行，不要盲目的去上。
　　提效降耗的实践离不开最后收官的评估这部分，针对项目的评估，我们在前期就已经制定了比较全面的评估计划和评估方法，采用我们改造前后机组发电性能，IEP的方式，屏幕追有四个重要的点保证了整个能巢系统和气动优化提升评估相应合理写和准确性，第一增加了数据的采集点，按照风速段去分仓，各仓中的数据点至少为6个采集点，高于IEC标准3个，第二空气密度修正，未消除空气密度的影响因素，按照标准空气密度进行了规划的处理，第三风速段的覆盖加宽，所取得数据已涵盖从切入风速到满发的风速，第四计算量外推，根据各机组实际运行的情况拟合功率曲线，与风速当年分布计算而得。所以一个最终的评估结果表明，我们参与能巢系统综合年发电量提升了3.78%。
　　接下来是第三部分，关于VMP系统，它的全称是风电场电压无功管理平台，它是一个基于分散式无功补偿的思想，我们介入高可靠性PRC的系统，采用服务器与风机与场站集中无功补偿系统进行通信，同时具有与固定式投切电容和的通信和控制，为了控制它的高效和准确性，VMP系统我们同时还采集了主变高低压侧CD和PD的信号，进行计算和相应的控制。我们再看看它的作用和价值，应用于金风直驱永磁风电场的并网点的恒电压%恒无功/恒功率因数的控制，能够对风电场内集中SVG进行集中的管理，使风电场内运行的电压稳定，电压和无功率考核达标，系统最大的特点是充分利用风机发无功，从而减少场站SVG的投入和运行的时间，从而降低整个风电场能耗的损失，包括维护成本的降低。我们通过VMP系统在大山台系统运行情况发现，左边这个图AVC合格率百分之百，远高于往年调节的合格率，同时避免了电网高额的考核，其次通过VMP的调节减少了场站VMP投入之后，经过对比之后，全场耗电量统比下降了0.38%，所以VMP系统是具有满足电网运行要求响应和降低全场耗电量的是两大功能。因为上网设备电网调度管的比较严格，对我们正常的风电场运行来说是比较棘手的，所以VMP在正式投运前期，为了保证电网可靠性和安全性，我们就联合了中国电科院、四川大学，包括山西电网、中能建一起开展了针对VMP系统的仿真、测试、验证，包括评审，最终我们系统以优异的成绩获得了各方的认可，也获得了电网调度的许可，在2017年年底正式运行。第三部分是产品的推广的情况给大家做一个介绍，第一部分是北京去年风能展能巢系统正式发布，第二个气动优化获得鉴衡认证评价报告，第三个VMP系统获得中国电科院的测试认证，第四个是西北能监局要求新能源场站对一次调频功能的要求，第五个同时被授予风电场定制化技术评估证明。
　　最后把推广情况给大家介绍一下，除了产品化包装之外，我们在推广的时候，除了在天润推广，在金风也有，在天润能巢系统应用超过28个风电场，气动运化超过300台风机，VMP系统是超过45个场站，整个三项加起来，每年增加的电量的超过2500万千瓦时，通过这么多场的应用和推广，综合对比，气动优化提升范围1%到2.5%之间，能巢在2%至4%之间，VMP系统是在0.3%到0.55之间的降耗，同时气动优化经过多个场合、多个叶片模型，现在已经构建出比较多的模型，技术还是相对比较成熟的，能巢系统目前是比较适用于大基地、多风机场站的运用，VMP如果在可研里或者在前期设计会减少和减免。使得升压站的用地、运维成本都会降低。因为时间关系，项目整体的情况就分享到这里，如果不详的地方可以到我们展台会后再沟通，最后祝愿所有提效降耗的技术都能得到应用和推广，都将成为碧水蓝天，给未来留下更多的资源，谢谢，我的分享结束。