风电机组后运维及机组提质增效的方法与措施

锐源风能技术有限公司风电机组后运维及机组提质增效的方法与措施杨伟伟二〇一八年五月二十二日目录目录13254公司基本情况服务机型介绍服务团队情况服务网络介绍服务产品介绍6后运维面临的挑战及解决方案1、公司基本情况介绍为提升服务质量，加大后市场开拓力度，创造新利润点，华锐风电集团公司成立针对于后运维市场的全资子公司—锐源风能技术有限公司。致力于打造成为让客户放心的、服务水平一流的专业化新能源服务公司。锐源公司于2016年1月8日注册，团队800余人，拥有十余年、万余台兆瓦级风电机组的运维服务业绩和经验，产品贯穿风电场建设全过程，涵盖风电机组全生命周期。公司整合集团公司技术、供应链、质量控制、资金保障、生产服务网络等资源优势，经过两年的市场化经营，已经成为“风电产业综合服务供应商”，在风电运维市场初具影响力。2、服务机型介绍1431.5MW双馈/全功率2MW双馈3MW双馈/全功率陆地/海上/潮间带5MW/6MW陆地/海上100%服务机型2服务华锐、非华锐机组海上/潮间带机组海外项目3、服务团队情况团队70%人员为本科以上学历海上团队及海外团队约100余人服务团队800人，其中技术支持人员近100人8年以上20%；5年-8年占30%；3年以上占25%4、服务网络介绍服务网络锐源风能技术有限公司下设黑龙江（佳木斯）、吉林（白城）、辽宁蒙东（通辽）、内蒙古（包头）、河北（张北）、甘肃（酒泉）、新疆（哈密）、华东（盐城）八大服务与备件中心，覆盖全国绝大部分风电场，实现全国陆地、海上、潮间带风电项目快速技术支持与备件供应，为客户提供便捷的风电场全方位服务。同时，锐源风能下设瑞典、西班牙、意大利、土耳其、南非、法国服务中心，积极开拓海外市场，全力打造全球服务网络平台。5、服务产品介绍运维与检修安装调试、实时监控、故障处理、定检维护、大部件检修、数据分析1物资销售软件销售、备件销售、备件维修、更新换代、耗材供应2设备优化性能提升、缺陷解决、技改方案、电量提升、涉网改造、软件优化、设备升级4工程施工设备安装、施工总承包3技术服务状态监测、油品化验、技术支持、项目咨询、管理咨询5主要产品5.1风机运维服务与管理根据风场具体情况，给风场提供定制化的运维方案。序号产品名称合同服务期限方案1方案2方案3备注1风机整年运行消缺服务1年●●根据客户需求定制2半年定检1年●●3整年定检1年●●4部件检测PP5大部件更换服务根据发生时间、事项单独核算PP按照合同约定的价格和实际发生的数量核算6大部件备件提供PP7备件耗材提供1年●8备件耗材打包服务1年●9备件维修1年●10技术升级改造根据发生时间、事项单独核算PP11软件定制PP12人才培养和培训PP13信息服务和咨询PP14其他PP15定制化后服务产品PP一站式服务执行标准化可视化运维定制化服务运维特点5.1风机运维服务与管理巡检规范管平理台巡检计划巡检信息归档手机APP可视化应用根据风场具体情况，特别是老旧风场定制技改方案和综合治理方案。5.2技改及综合治理技改及综合治理特点科学合理性安全性投入可控提质增效明显5.2技改及综合治理两风场技改及综合治理后，日发电量屡创新高。在本区域各风场可利用用小时数，名列前茅。测试点电压(pu)时间(s)012391.001.101.201.300.5电压水平风电机组保持不脱网连续运行风电机组可以脱网10……111、优化相关故障的保护逻辑和参数修改高电压保护限值。实现电网电压在1.3pu和1.25pu之间时机组保持500ms正常运行，电网电压在1.25pu和1.2pu之间时机组保持正常运行1s，电网电压在1.2pu和1.15pu之间时机组保持正常运行2s，电网电压在1.15pu和1.1pu之间时机组保持正常运行10s，1.1pu及以下机组保持连续正常运行；增加高电压穿越的相关故障逻辑和数据记录；2、增加高电压穿越控制逻辑增加高电压穿越状态及相应的状态机控制；修改高穿期间机组的无功功率控制算法；修改高穿期间机组的有功功率控制算法；软件改造方案增加高电压穿越控制逻辑和算法；优化相关故障保护逻辑和参数；硬件改造方案更换优化相关硬件；更新具有高穿功能的变频器控制程序；增加高电压穿越控制逻辑和算法；优化相关故障保护逻辑和参数5.3涉网改造—高穿技改、一次调频高穿改造特点整机电气评估基于整机模型评估计算控制逻辑优化科学安全性已经应用于大唐、国华、华能、鲁能、蒙东协和、蒙能等多个风场，已签订订单超过9千万元。5.3涉网改造—高穿技改、一次调频设计原因运行原因微观选址：选址错误导致机位风资源差机组选型：叶片翼型老、长度偏短环境原因：年平均风速低于风场可研风速值机组软件：控制策略不智能设计与实际环境变量不符：环境温度、空气密度、湍流等级等运行参数较大误差：叶片运行角度与风速仪角度等其他控制参数非最优：偏航对准精度等机组部件效率降低：叶片前缘腐蚀、齿轮箱等机组发电量无法达到业主预研报告发电量的原因5.4机组提质增效—电量提升塔筒增高提升机组发电量方案换长叶片叶尖延长软件提升5.4机组提质增效—电量提升案例：以内蒙某风电场70叶片换82叶片为例，叶片更换前后机组功率曲线如下：SL1500/70机组更换叶片后运行5个月，平均风速为7.5m/sSL1500/82扫风面积增大37%15.5%机组年发电量提升更换长叶片5.4.1电量提升—整体更换为长叶片序号年平均风速（m/s）更换77叶片（37.5）更换82叶片（40.3）15.012.85%26.56%25.511.22%23.43%36.09.71%20.47%46.58.36%18.28%57.07.16%16.35%叶片长度与AEP增量经济性分析：以风场5.5m/s年平均风速计算，70更换82叶根AEP增量为20%（担保AEP提升量），成本回收期为4年。注：电价0.55元/KW，年利用小时2000hSL1500/70机组更换长叶片经济性分析：5.4.1电量提升—整体更换为长叶片叶尖延长延长叶尖，增加风轮的扫风面积。延长节设计三要素安全性•机组安全性评估•控制参数调整发电量•发电量提升达预期延长节设计•气动：性能优异、光滑过渡•结构：刚度平滑过渡5.4.2电量提升—叶尖延长新叶尖到场截掉原叶尖更换新叶尖粘接固化试运行关键技术：（1）施工组织；（2）工装精度；（3）粘接工艺；（4）防雷系统；（5）质量平衡。叶尖延长施工：5.4.2电量提升—叶尖延长成型工艺真空灌注，脱泡处理生产控制芯材间隙3mm；壳体层间缺陷控制；褶皱控制；胶粘剂厚度2～10mm；与叶片本体胶层厚度3mm；叶片表面光滑。致命缺陷干纤维200×200mm2；PVC焦黄≥1m2；粘接厚度≥10mm；避雷系统断路；蒙皮破损；合模偏差≥3mm。公差要求延长节质量±3.0%；延长节质量矩±2.5%；套内质量互差±0.2%；套内质量矩公差≤0.1%；长度0～+30mm；套内长度互差±10mm；翼型弦长±0.5%；参考翼型扭角±0.1°后缘厚度±1mm接闪系统电缆最小截面积70mm2；耐低温（-40℃）；总电阻≤30毫欧排水孔直径大于8mm延长节生产技术控制指标：5.4.2电量提升—叶尖延长环境要求在安装过程中，要求环境温度在16℃～35℃范围内，湿度小于80%。材料选择使用叶片原铺层同种类的玻璃布、芯材、树脂和胶粘剂进行安装和补强。补强区纤维搭接原则三轴向布轴向75mm/弦向50mm；双轴向布轴向/弦向50mm，单轴向布轴向100mm/弦向0mm工装要求工装设计满足延长节安装与原叶片外形平滑光顺过渡。粘接区域厚度控制粘接区域胶粘剂厚度1～3mm。后固化加热环氧树脂当环境温度低于20℃时，使用工业电热毯覆盖修复区域，设置温度为40℃，待表面固化至不黏手状态时，将加热毯温度调整至60℃，加热直至固化。粘接区硬度要求环氧树脂70HD以上。固化度树脂固化程度（Tg值）：≥70℃；粘结剂的固化程度（Tg值）：≥65℃5.4.2电量提升—叶尖延长延长节安装技术控制指标：提升效果：以某风电场SL1500/77叶尖延长为例，将叶片从37.5m延长至39.5m，年发电量可以提升8%以上。5.4.2电量提升—叶尖延长序号年平均风速（m/s）延长1.5m延长2.0m延长2.5m15.06.27%10.19%12.42%25.55.57%9.30%11.03%36.04.93%8.43%9.90%46.54.58%7.61%8.87%57.04.26%6.88%7.95%以风场5.5m/s年平均风速计算：叶片延长后，AEP增量为8%，成本回收期为3年。SL1500/H65/77机组叶尖延长注：电价0.55元/KW，年利用小时1800h。经济性分析：5.4.2电量提升—叶尖延长可利用率软件优化安全保证机组安全性提升可利用率发电性能提升机组性能提高发电时间提高高风速段发电量软件优化5.4.3电量提升—软件优化提升机组性能-提高Cp优化方案实现功能1、智能偏航控制技术实现偏航系统参数自寻优功能2、智能风向偏差校正技术实现风向偏差校正确保机组正确对风3、智能变桨控制技术实现低风速变桨系统角度自寻优功能4、自寻优并网转速控制技术实现动态调整并网转速（调整范围[1050,1120]rpm）5、智能动态能量捕获技术科学评估当地空气密度，得出最优的Cp-λ追踪参数00.5-1135791113151719212325Cp曲线优化前优化后5.4.3电量提升—软件优化提高发电时间-Time：优化方案实现功能1、空载空转控制技术实现小风况下机组停机不顺桨2、机组负功率控制技术减少机组脱并网次数，提升机组的发电时间；3、齿轮箱油温保持控制技术机组变桨并控制安全转速内空转，快速提升油温4、自寻优切入风速控制技术实现动态调整切入风速（调整范围[2.3,2.8]m/s）低温Plc重启起机时，优化后比优化前提前6个小时并网发电0200400051015优化前优化后050010001500020406080100优化前优化后小风况下机组起机时，空载空转控制优化后比优化前提前30Min并网发电5.4.3电量提升—软件优化提高高风速段发电量：优化方案实现功能1、智能提升额定功率控制技术实现额定风速以上，自动提升额定功率设定值2、智能高风切入切出控制技术实现高风况下机组降负荷运行，机组缓切出控制02004006008001000120014001600051015202530优化前优化后5.4.3电量提升—软件优化机组提升效果：注：特别在低风速区效果的提升更为突出。风速优化前优化后提升（%）风速优化前优化后提升（%）2.015.518.519.38.5963.7995.43.32.539.145.817.19.01063.21107.24.13.074.082.311.29.51165.31266.48.73.5112.4121.48.010.01297.61384.96.74.0153.0162.76.310.51446.11492.53.24.5199.4213.37.011.01469.31528.44.05.0254.2273.57.611.51502.51536.72.35.5315.8346.59.712.01503.51535.92.26.0390.6421.78.012.51502.11538.32.46.5476.3525.210.313.01500.21537.72.57.0588.9621.75.613.51500.31538.62.67.5712.0736.53.414.01501.51539.52.58.0822.4864.45.114.51503.51537.42.35.4.3电量提升—软件优化低风速提高8%高风速提高2%年发电量提高4%低风速提高机组Cp低风速提高机组运行时间T高风速优化方案5.4.3电量提升—软件优化机组发电量提升各种方案对比：序号技改项目对比项目备注研发投入部件采购吊装费用发电量损失电量提升可行性1塔筒增高★★★★★★★★★★★★★★★★★施工复杂，安全性差2更换长叶片★★★★