峰能斯格尔可再生能源公司咨询顾问：增功优化提升风电场产能

能见APP讯：10月19日-21日，2016年北京国际风能大会暨展览会在中国国际展览中心召开。21日上午，峰能斯格尔（北京）可再生能源科技有限公司咨询顾问尹向前在“在役风电机组技改优化及效果评价”分论坛上作了主题发言，分享的主题是，增功优化提升风电场产能。

他表示，树林重构，风电场靠近林区的风电场，欧洲的运行经验表明，机组的运行会和树林发生相互的影响，但是大多数的情况下影响的程度还没有引起足够的重视，风能通过精确的建模能够在树林重、和产能提升和机组降载之间找到最佳的平衡，进而可以给出相应的策略，需要着重说明的是，所谓的树林重构是指树林和风电场整体布局间的优化，一方面牵扯到树林的移植，除了通常所说的移出树林还可以考虑恢复树林就是植树造林的考虑，通过树林的重构可以提高风速、降低湍流进而提高风电场的效率，降低典型热效益。

以下为发言全文：

尹向前：大家好，大家在降低机组运营的成本上做了很大的工作，我们认为机组以及风电场的性能提升方面还没有得到足够的重视。

在我国现在情况下，限电如此的严重，提高机组的性能、提高风电场的性能还有什么必要吗？我们的观点是肯定的，首先限电的情况下要考察限电的策略是不是合理科学，其次在没有限电的情况下，是否能够有效的利用这段时间来发电，尽可能多的提高效益反而格外的重要，当前限电情况严重下开展风电场性能提升也是非常必要的。

风能的方法首先是基于先进的测量分析技术，在风电行业，风能之前有先进的激光雷达的已列产品，基于先进测量分析基础上，发现了问题之后通过几个手段来进行解决，其一是控制的优化、其二是系统性能的提升、其三是树林的重构。

测量技术的进步，激光雷达是目前为止最先进的测量风资源的设备，通过激光雷达设备，可以更好的理解风环境、全面的理解风电场的驱动因素，风资源的特性。很多关于风特性的假设，尤其是设备开发阶段，假设通过后面的验证是不准确的，这就为后来风电场的性能提升提供了空间。

举个美国风电场的例子，这个风电场齿轮箱坏的频率很高，但是厂家一直找不到原因，我们使用激光雷达进行了合理的检测，发现在这个风电场比较低的位置，存在低空极流，长期的冲击叶轮上部分形成破坏性的载荷，从而导致风电场的齿轮箱坏的频率比较高，建议进一步在此基础上采取一定的优化措施把问题解决掉了。

通过这个例子可以发现，通过一个先进的测量设备来分析风电场的问题，这个前提是非常重要的。在解决问题的策略方面，首先会考虑控制方面的手段，为什么通过控制可以解决问题呢？对于早期建设的风电场，控制系统比较的陈旧落后，可以通过升级。

我们认为通过一体化控制手段设计的风电场，可以通过个性化和定制化的方式对控制系统进行升级，对于风电场建设过程中，凡是所有的风机是采用同样的控制策略、同样的控制手段，这种情况也存在优化的空间。对整个风电场改善电站整体性能也同样是可以来提升风电场的性能。

风电机组的控制优化从几个方面来阐述一下：

第一静态偏航进行校正，厂家的标准是正负三度以内，但是往往达不到，这样的偏差导致每年发电量的损失是2%左右，也会影响机组的寿命，曲线横轴表示风速、纵轴表示功率，也表示对偏航的采样的数目。功率曲线偏航误差比较大的时候，功率曲线明显是要偏低的，在风电场经常可以看到，不同的机组会发现为什么有的功率曲线比较好、有的比较差，在中间的位置白色的区域，它有上有下，每个机组不太一样，有时候不太好解释，可以确定静态偏航误差的存在是确定的原因，如图曲线表明了它们的差别。

美国风电场针对静态偏航误差做了校正，首先是建立参考风向，可以通过激光雷达和测风塔来建立，在此基础上按照功率和偏航的误差进行分类，确认校正值是产能或者是收益最大化，做出控制器改变我们的控制算法。静态偏航的误差空间值是6度左右，通过对6度进行校正，从绿线移动到红线的位置，情况6度的校正后，机组的电量提升是在1.9%，这是比较明显的。

第二动态偏航的校正，风能的方法是采用激光雷达对偏航的对准情况进行直接的测量，主要的特点是基于整个叶轮，而不仅仅是对轮骨的位置，因而准确会比较高。

如图，西门子和其他风机上装的激光雷达，这是比较成熟的技术应用。

偏航校正结束后，下面是变桨控制的优化，现实机组的风况和实际风况是有差别的，这种优化的空间是必然存在的。

我们创立独资变桨优化的方式，是独立叶片控制，ATLAS，独立叶片控制的目的是为了降载延长机组的寿命，需要强调的是，它跟目前市场上已经有提到的独立变桨控制不同，峰能的独立叶片控制首先是每个叶片的本地信息，完全是取决于中央控制器，中央控制器对叶片控制器不可见，所以是完全不同的。

如图，采用独立叶片控制后降载的幅度，风速比较大的时候，从13米到后面，降载幅度达到30%到40%，这样的幅度是很明显的，尤其是可以保护大风期间机组所面临的载荷。

风电场的控制，我仅仅提一下峰能的独特性，我们是基于发现问题来解决问题，发现问题仍然是通过先进的激光雷达测量分析的技术，因而风电场的控制是基于真实的条件，而不是模型，通过尾流，每台机组尾流的不同影响要考虑它们产生的风电效应进行优化，激光雷达可以展现风电场不同机组间尾流相互间叠加的影响。

控制手段之后还要强调第二个方法，气动效率，第一个因素，机组的设计过程中要考虑各种折中，因此折中的结果是气动损失条件下的平衡，这种平衡并非是最优的，这是第一点。第二点，机组的气动性能也受到叶片运行状况恶化的影响，随着时间的延长会磨损和腐蚀。我们认为气动效率是需要优化的，它能够优化吗？这是必然的，优化主要基于前面演讲嘉宾提到的工具，涡流发生器、叶尖附属装置等等，不管采用什么方式它的定位要准确、尺寸要合理、固定一定要牢靠，只有这三个条件下它才能长期可靠的工作。

定位是需要通过科学的计算，它应用的位置跟形状有关，跟风况也有关，涡流发生器的角度来讲，我们认为使用激光雷达进行现场的测量是关键，了解每台机组的关键风况特征后，来确定涡流发生器应该装在什么位置，才能发挥它的作用，事实证明在准确应用的前提下，涡流发生器能够将产能提升2%到3%。还需要强调的是，涡流发生器基于现场特征进行安装后，相应机组控制策略也要调整和优化，进而与之匹配。

树林重构，这对大家来说比较的新颖，风电场靠近林区的风电场，欧洲的运行经验表明，机组的运行会和树林发生相互的影响，但是大多数的情况下影响的程度还没有引起足够的重视，风能通过精确的建模能够在树林重、和产能提升和机组降载之间找到最佳的平衡，进而可以给出相应的策略，需要着重说明的是，所谓的树林重构是指树林和风电场整体布局间的优化，一方面牵扯到树林的移植，除了通常所说的移出树林还可以考虑恢复树林就是植树造林的考虑，通过树林的重构可以提高风速、降低湍流进而提高风电场的效率，降低典型热效益。

案例，欧洲分布的风电场，进行风场控制、风电机组优化、空气动力学动力学等方面的提升。

如图，主要做的是，主要体现在两个项目，树林重构、还有一个是静态偏航校正，静态偏航校正电量提升从1%到4%都是有的，不同的风电场有不同的情况。

总结，通过上面对风电场性能优化的手段的总结，可以看到，偏航校正、空气动力性能、变桨、场控和树林重构等等的方法，都能够针对不同风电场、不同的环境都可以提升风电场的性能，合计的产能达到5%到12%，大家看到这个数字觉得很大！好像有些怀疑，我想说不同的风电场有不同的特性，所谓这个合计是把上面各种手段都罗列起来的数，不同的项目只是采用其中的一个手段或者两个手段，比如从目前来讲，在国内想主推的是偏航校正，静态偏航校正这项工作并不是很复杂，而且不需要对控制逻辑进行大的改动，通过激光雷达对偏航误差进行分析，在此基础上进行偏航校正，变量的提升是2%到3%，所以意义是很大的。

感谢大家的倾听，谢谢！