明阳智能尹旭:在役小间距机组的运行评估和方案优势

能见App 2021年10月20日 3657

2021年10月17日-20日,2021北京国际风能大会暨展览会(CWP 2021)在北京新国展隆重召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京。

本届大会以“碳中和——风电发展的新机遇”为主题,历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“国际成熟风电市场发展动态及投资机会”“国际新兴风电市场发展动态及投资机会”“风电设备智能运维论坛”“碳达峰碳中和加速能源转型”等不同主题的15个分论坛。能见App全程直播本次大会。

在19日下午召开的风资源精细化评估论坛上,明阳智慧能源集团股份公司风能设计院风资源工程师尹旭发表了题为《在役小间距机组的运行评估和方案优势》的主题演讲。

以下为演讲实录:

尹旭:大家下午好,我是明阳智能解决方案部尹旭,我带来的是在役小间距机组的运行评估和方案优势。分四个部分;第一讲背景和意义。第二,讲一下应用现状。第三,结合我司两个风电场分析一下它的运行数据。最后讲一下布局之后能够带来什么样的优势?

首先背景和意义,我们都知道风在经过后会产生尾流,导致湍流强度增加,从而加大风电机组的疲劳与极限载荷,影响风电机组的安全性,尾流经过一定距离后,会由于湍流的作用而恢复,所以风机间距的大小直接影响后排风机处的团列强度。

现在相关布机规则,关于一些严格的程度,用的一些词语,表示一些非常严格的词语,我们都会用一些必须,包括严禁这样的词语,如果表示正常情况下应该要这么做,就会用应不应这样的词语,而如果表示我们可以选择用宜不宜这样的词语,还有可不可非严格性的词语,而关于风机间距的规范6章3.1节,它用的词语不宜小于3倍风轮直径,列间距不宜小于5倍风轮直径,都不是非常严格的词语,我们进行间距布机的时候根据情况进行一些选择。

这是美国那边一个风电场,它这个地方风向非常集中的风资源,这个地方布机都是属于小间距布机,这个地方容量相当可观,这个地方布机有什么样的特点,首先时间的延展性,最早布机时间2001年,后来2005年,2001年包括平均1.5D,2015年只有1.14D,对我们认知来说已经非常小的间距了,它并不是某一个时代的需要,而是突破某一个时间的限制。

另外像这个图片里边分别属于0.6兆瓦和3.0兆瓦两个机型,它们都是属于少于1.5D的布机,有一个领导提过一个疑问,这种间距布机是不是只是小间距,如果再有小布机就会比较危险,通过这两个方案看到,不仅仅只是用于小机型,大机型也可以适用,只要倍数保持不变,间距也就增加了。

其次是厂家一个广泛性,比如维斯塔斯,包括机翼都在这里进行过一个间距布机,排除了小间距布机适宜于个别厂家的案例。包括2015年湖北大悟风电场也是采用小间距排布。贵州2016年贵州苏家屯风电场采用了小间距布机,发电量实现了一个预先收益的案例。2017年四川黄毛梗风电场使用了小间距布机,机组并没有出现故障频发的情况。

其次就是结合我司也在这方面进行了两个尝试,其一是华能云南大理杨家房一个风电场,2015年投建,17台MY2.0-104的,测风塔属于8008,可以看到两个机组之间连线和主风向是大致于一个垂直,大概69度左右,符合前面小间距布机和美国都是相似的,都是风向集中,风机布机也是垂直的,这是WT的计算结果,我们选择包含F3和F4,或者仅包含F3或者仅包含F4机组三种方案,从WT结果上来看,发电量有一点降低,尾流和风速也有降低,尾流折减稍有增加,其他参数很少有变化,而且还有一个情况,3号几位点受影响比4号严重一点,3号是主风向相对前方,它并不是100%垂直的,所以3号比4号大一点。

我们提取了全场一年的数据,tracelog数据和SCADA数据,能够分析完之后发现3号机位点和4号机位点故障次数,和周围的2、5、6、7、8相比,它振动次数稍微有点多,但是你和2号机位点对比,2号是有3D左右的,这个地方它次数并不是由于间距影响,而是这个地方风资源本身就是偏恶劣一点,所以这个地方就会发生振动,如果单纯因为小间距布机影响的话,2号机位点不应该发生这个振动,2号和3号振动故障是由于这个地方风资源环境偏恶劣一点。

我们提取了三个机位点功率曲线,发现并没有差异,小间距布机并没有因为到3号,4号机位点发电性能。

第四,国电投凉山喜德西河6.6万项目,测风塔主方向是平行的,因为也是场地限制原因,就因为了一些小间距布机,它属于在山头进行布机,而在布机两个机组之间联线,也都是和主风向垂直的,包括9号,10号1.5D,16和20只有1.3D,17、18只有1.4D,他们都是在虽然是平行山脊,但是垂直于主风向方向进行布机的尝试,这也是WT计算的结果,也是和前面比较相似的,发电量会有一定影响,因为毕竟首先风向不可能100%集中垂直,始终是连线也不可能100%垂直,所以势必会有一定的影响,但是这个影响在于我们能不能与它的优势相比可以接受。

这个就是我们进行了一些分析,并网比较晚,而且并网时间有早有晚,我们关于发电量这块提取只有4个月数据,关于故障数据提取比较多,但是我们只能平均到每个月进行看了,从月平均振动次数来看与全场风资源相比并没有说特别大,只有20号机组大一点,其他的并不是属于非常大的状态,其次是发电量也并没有比全场平均水平相比小太多,但是契合周围的8号,11号是偏低的,因为有一些其他发电量并不高的情况出现,所以我们认为发电量有一点降低,这个影响就看你后面能不能接受了。

功率曲线和它周围提取相比,并没有说两个小间距机组属于小的状态,并没有影响它的发电性能。其次如果采用小间距布机,和原始按照正常方式进行布机会有什么样的区别,方案一就是原始方案,方案二在方案一基础上进行小间距加密,我们计算了发电量,除了这两台机组有一个降低之外,其他的机组加密之后它的机组方向并没有特别受到影响,容量增加了34兆瓦,后面可以算一下经济性,这是我们按照原基础方案掉,按照新的1.5D,2D,3D进行重新布机,当时只有4.0兆瓦主推机型,进行了一些重新排布和计算,那么它的经济性会是什么样的程度?这就是相关性,从图里面看到采用小间距加密之后,方案一和案二相比,绿色是度电成本,紫色是每千瓦的静态投资,这两条曲线,方案二比方案一低一些,它产生的成本会降低,而且收益率会有一个显著增加,有一定程度的增加,我们采用方案三,用最新机型进行小间距布机之后,发现它的经济性质能够产生比较大的飞跃。

最后是小结,方案二比方案一小间距加密布机原始方案进行对比,它投资和度电成本都进行了不同程度的降低,而且收益率都是相对来说增加了不少,而我们采用4.0兆瓦和2.0兆瓦,能够发现成本降低的比较多,而且收益率明显提高。最后方案三和方案一,4.0兆瓦和2.0兆瓦布机是收益率的总和,提升86.44%,是比较可观。这是我们一个结论,因为一个地区经过场地限制的时候,主风向是比较集中的,而且与你所布的机位点呈现一个夹角的时候,我们可以提升这个地方经济性的,面临的挑战WT计算的尾流模型,它不适合于叠加之后的,和大基地差不多,大基地尾流模型一个小缺陷,我也看过他们提出一个更先进的尾流模型,并没有说具体理论基础是什么东西,所以也不知道模型能不能用,而且现在具体工作中也没有出现更先进的模型,目前后边还需要更多的研究,我的演讲就这么多。

 

(根据速记整理,未经本人审核)