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秦海岩:风电技改必须讲科学

2019-08-22 10:13:08 《风能》杂志   作者: 秦海岩  

经过多年的发展,我国风电技术取得巨大进步,促进了设计的完普、工艺的改进,质量和可靠性进一步提高,由此带动对旧有风电机组进行技术改造提升的需求。

首先,受制于早期的技术水平,部分投运较早的风电项目的设计方案未能做到最优,甚至存在缺陷,导致其运行表现不佳,经济性较差。其次,前期风电机组技术不成熟,单机容量小,软硬件配置低,不仅无法充分利用资源,而且经过多年运行,设备性能指标开始下滑,需要借助技改来增加机组发电量。此外,一些机组存在安全性风险,有必要运用新的技术和工艺对关键部件加以改造。

要解决上述问题,可以采取多种技改方式。比如,为了提高对风能资源的利用效率,将机组移到资源更好的机位点;加高搭架,以获得更高的风速;引入扇区控制,从而降低尾流影响;通过优化主控程序、更换或者加长叶片、替换部件等措施,来提升机组性能。

然而,在技改过程中,实施方往往将着眼点放在提升效果上,而忽略了对机组安全性造成的影响,未能足够重视科学的安全校核和评估。少数企业甚至在缺少机组原始设计资料、不了解设备性能指标的情况下,就开展技术政造,进而诱发诸多问题。因为技改往往导載荷的提升、系统的失配。

例如,对机组进行移机或加高塔架,将导致其所处环境及周边环境发生变化,这不仅会増加技改机组的载荷,还对其他机组的风况条件也产生影响,致使它们的疲劳载荷加大;优化机组控制策略或更换其部件,可能会影响部件的工作条件,导致设备超负荷运转。这些隐患,轻则导致技改失效,引发故障,影响机组和部件的使用寿命;重则造成重大安全责任事故。

比如,延长叶片后,因未进行载荷复核、结构评估以及施工工艺未满足设计要求等,会发生延长节脱落;更换叶片后,叶根载荷增加高于原设计载荷,由于未复核部件选型引发变桨轴承失效等;为满足低电压穿越要求进行主控制器与变流器技改,改变原有控制保护逻辑且未综合考虑电气部件之间的匹配性,发生电气部件拉弧、打火等情況并引发火灾。因此,开展任何技改都必须进行严格的安全评估,排除所有潜在隐患。

当然,具体采用何种安全评估方法,则需要根据技改项目而定。以移机等会改变工况条件的技改为例,在这种情下,应当确定新机位点的风况条件,并与机组的原始设计条件进行比对。如果工况条件超出机组的设计水平,必须重新计算机组载荷,若超出设计载荷,还需校核各部件的极限和疲劳强度。

对于更换或加长叶片、加高塔架、改变主控程序等机组设计优化项目,应当重新开展机组控制评估和载荷的仿真计算。如果载荷变大,需重新评估各部件的安全性,且在设计改动较大时,如叶片翼型变化、叶片长度变化超过2%,机组额定转速变化超过2%等,必须按照IEC的相关要求重新进行型式试验,内容包括载荷测试、功率曲线测试、安全功能试验以及叶片全尺寸试验等。对于齿轮箱、変频器等部件散热器的辅助功能改造,虽然造成的安全性影响较小,但同样有必要通过试验等手段来验证改造后部件的安全性和有效性。

安全无小事,风电机组投运后要在复杂环境中经受20年以上的考验,业界更需时刻紧绷安全这根弦。技改涉及对风电机组和项目初始设计的调整,必须做好事前的技改方案评估以及事后的安全性与效果验证,在确保设备可靠运行的前提下,运用科学的技改手段达到提质增效的目的。

(作者:秦海岩 中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长)




责任编辑: 李颖

标签: 秦海岩 风电技术 风电机组

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