杨凤志:沙戈荒大基地风场运行特性研究

能见App 2023年10月19日 3308

2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。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,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。能见App全程直播本次大会。

10月19日上午,中船海装风电有限公司风能开发部部长杨凤志在风电机组优化升级专题论坛上发表题为《沙戈荒大基地风场运行特性研究》的主题演讲。

以下为发言全文:

大家好,今天和大家分享大基地做的相关特性的研究,三个方向,最后做一个未来的展望,首先大基地风场优化需要有一个新的认识,风电后市场是非常庞大的一个板块,里面涉及的专业方向也是非常多,其中不比前端的开放还要多,今天我们拎出其中一个点就是整个风场的优化升级做一个小的展开。

谈到优化再升级需要有四点新的认识,首先对风、电、机、升要有新的认识。第一个是风,它不再是我们早期理解的测绘的风,不是单纯立的测风塔那个风;再就是电,不再是目标需求电,或者某些项目为了上,为了过会,我们目标需求的电;再者就是机组,不再是一概而论的产品,而且某个阶段,某一款产品,当下就是5个兆瓦和6兆瓦级产品的天下,所以我们选择技改或者某个批次必须用这个产品。最终升,就是理论提升。针对这几点我们先通过一个基地状态进行一个详细的展开。

针对酒泉基地,我们在那边长住了两个月的时间,进行了调研。首先看其中的风,整个基地区域2010年测风结束,那个时期整个区块有11座测风塔。针对大基地测风塔能够代表绝大多数的风场,我们认为它也有代表性。整个区域风速6到8米,后期实际运行我们立了很多雷达,包括现场众多的风场也调研回来,发现实际运行的风速和现在当下的风速它的偏离度是非常大的。我们后面做了一个总结,整个资源的偏离状态达到15%甚至更多。再者我们对整个区域用新式方法做了模拟,30、60、80公里也加测了雷达,整个区域的尾流空损带来长达60到100公里。所以现有的众多尾流也做了一个对比分析,现在的尾流技术模型在大基地的使用度并不是特别好。

发电性能上,其实际的发电量和早期理论测算的电量它的差距是非常大的,只有在个别的风场上项目电量有一个零星的交集,剩下其他差距都大。整个区域现在的状态我们做了不完全的统计,先期评估实际发电量偏离度达到44%甚至更高,这是我们评估的电量状态偏离和实际运行还是比较大的,随着扫风面积的增大,它的发电量并没有持续增加,当然和资源也有关系,但是整个区域后期跟进状态差距并不是大的。所以我们常说的扫风面积越大发电量越大,在大基地环境状态下并不是这个道理,从单产品来看是这样的。

产品方面,从统计18个风场,2014年到2023年的样子,整个产品从1.5兆瓦升级到4兆瓦。当然整个区域也有6兆瓦级的产品,没有做相关的技术统计。随着时间的推移,整个产品增加度是非常优异的,同样我们再把整个产品状态和它的发电性能做了一个相关统计,可以发现同样随着扫风面积增加,发电性能没有呈对应变化趋势。但是可以看到整个扫风面积约在5.3万平方米,就是对应的功率和直径在某一个特定量化的状态下,可以寻找到整个风场的最佳适配产品,针对大基地状态,本个项目适应状态在5.3万平方米的扫风面积状态下。

为期两个月调研跟踪当中,发现大基地暴露出非常多问题。首先第一点由于建设周期长达10年的技术状态,规划时间线有点长,选型是有点偏离的,只结合当期的产品状态进行了选型,风资源模拟也发生了严重的偏离。后续均基于早期的研究数据,就是2010年左右的数据进行相关的理论测算,与实际状态严重偏离的,发电量严重偏离,产品发电性能也不能满足早期理论评估的技术状态。第三个是风场运营差异化比较严重,我们在整个项目现场开着车子从东到西,大概跑了十多个来回,慢速跑进行技术拍摄,产品运行差异化还是比较严重,存在大批量的风场停机的状态,同样机组的联动状态也是比较差,包括偏航、同风向状态下偏航也是各异的,再者是现场的工程运维,机组的可利用状态是普普通通的,运维有非常多的运营公司,但是运维也各自为战,机组的状态品类爆发的非常多,当然有几个共性的状态,运行的传承性,现场新人非常多。

针对运维措施。首先是资源的模拟,采用新式的模拟方法,因为大基地不能按照早期的单塔结合CFD、流体力学,进行普通的模拟。我们要采用新式的模拟方法,周围尺度技术耦合,对整个项目进行重新的模拟,针对这块目前已经实现应用,同样拿到早期众多历史数据,蒙东区域、新疆区域十三间房,海装有自己的风场,同样针对以前酒泉区域,多个项目进行综合模拟来验证它的理论可实施性,最后应用在未来的沙戈荒大基地上进行重新的建模分析模拟。

整个模拟精度,较早期提升度还是非常大的。同样在发电量的测算,我们要引入后评估的概念,2010年海装开始组建团队,到现在有十余年的技术状态。从最早期是研究单风场的后评估技术理论,现在对整个风场做相应的数据统计,目前已经统计了接近300个风场,我们从中间寻找它的共性最终达到相应的技术价值。同时我们发现现在的工程性尾流模型对现场模拟好多点是不适应的,它的模拟偏差非常大,我们也找到了全国16个省份的预定参数,针对特定的身份应用相应的预定参数结果,对整个尾流模拟、精度、相关性可以达到98%以上,同样它的发电量概率状态,我们也通过大量单风场、单风机数据统计最后达到一定的概率,可以从其中达到发电量测算精度,包括折减等等一系列的方向,同时针对这个板块也组建了相应的后评估评价体系、评价平台,以达到整个项目的界定评估。

同样产品适配也是分了三点,整机功率在实时增加,叶片也在实时增加,针对特定的产品考虑当下的市场状态,任何一个功率等级的产品最终都有一个较优的对应风轮,所有产品同时针对某一个区域产品定制化设计也需要详细的展开。再者详近参数统计。最后根据具体的项目展开相应的技术方案,考虑各种限制因素,我们众多的产品最后对现场匹配出最优的重组组合,也经过相关的测试,目前也在应用,包括整个前端、后端以及优化升级方面,可以单次输出方案都达近百余种,我们提取前十组方案较优的产品。

定性定量化分析的技术提升,海装从2020年在做整个平台,其中整个技改方向,我们以后评估既定的理论算法进行技术评估,更多是后评估技术参数,可以从前、中、后期的状态进行深度化的量化分析。

最后是新的科学问题,欢迎在座的各位后期如果感兴趣,我们可以一起往前推动,因为叶片越来越长了,几何形变对整个风场的影响到底是如何的,第二个如今工程性的尾流还是有所缺陷,我们在对现场做大规模的修正,想找到一种好的方法来弥补这个缺陷,同样后评估经验的积累,要形成联动,早期大家都在做单检的风场研究,现在我们需要是大规模的技术统计,从中间发现它的特性,最后可以为大家共同应用。最后是大基地深度控制的技术联动以及最后技改优化的标准化实施。我演讲完毕,谢谢各位!

 

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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