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風(fēng)電場發(fā)電性能評價與風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)分析方法研究

2018-11-22 16:38:07 電力設(shè)備管理  點(diǎn)擊量: 評論 (0)
本文利用風(fēng)電場內(nèi)已有的遙測、遙信數(shù)據(jù),對風(fēng)電場的整體發(fā)電水平與風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行進(jìn)行進(jìn)行了評價分析,提出了需要重點(diǎn)關(guān)注的機(jī)組與相關(guān)的優(yōu)化策略。

風(fēng)電場發(fā)電性能評價與風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)分析方法研究

華電電力科學(xué)研究院 時小廣

摘要:風(fēng)電場的發(fā)電能力評價工作在日常運(yùn)維過程中起著重要作用,準(zhǔn)確高效的評價有利于風(fēng)電場開展維護(hù)工作,安排針對性的檢修與技改。本文利用風(fēng)電場內(nèi)已有的遙測、遙信數(shù)據(jù),對風(fēng)電場的整體發(fā)電水平與風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行進(jìn)行進(jìn)行了評價分析,提出了需要重點(diǎn)關(guān)注的機(jī)組與相關(guān)的優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞:風(fēng)力發(fā)電;性能評價;數(shù)據(jù)分析

0引言

中國發(fā)電行業(yè)乃至整個能源行業(yè)都處在關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型階段。能源形式上,從傳統(tǒng)的化石能源正逐漸向風(fēng)能、太陽能、核能等能源形式轉(zhuǎn)型。運(yùn)維模式上,從傳統(tǒng)的人力驅(qū)動、定期檢修正逐漸向數(shù)據(jù)驅(qū)動、狀態(tài)檢修的模式轉(zhuǎn)型。

風(fēng)力發(fā)電作為重要的清潔能源發(fā)電形式,具有經(jīng)濟(jì)環(huán)保,可持續(xù)性強(qiáng)等優(yōu)勢,近年來在世界各地得到迅速的發(fā)展‘糾。2016年底,我國風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到1.49億千瓦,穩(wěn)居世界第一,并保持著良好的增長態(tài)勢。經(jīng)過一定時間的探索與發(fā)展,風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)進(jìn)入到一個技術(shù)相對成熟,模式較為清晰的發(fā)展階段。

大型風(fēng)力發(fā)電企業(yè)管理的機(jī)組類型多、投運(yùn)時間跨度大,機(jī)組采用的技術(shù)水平不一致,加大了實(shí)際檢修工作韻難度,主要體現(xiàn)在以下兩個方面:(1)風(fēng)電場及風(fēng)電機(jī)組在地理上較為分散,在檢修人員安排上存在困難。(2)大多數(shù)機(jī)組的報(bào)警原理未知,檢修人員只能根據(jù)機(jī)組廠家的報(bào)警及相關(guān)提示安排檢修,較為被動。

為解決以上兩個問題,提高運(yùn)維檢修水平,對風(fēng)電場的發(fā)電性能評價顯得至關(guān)重要,本文對該問題進(jìn)行了相關(guān)研究,以甘肅某風(fēng)場為例,進(jìn)行了實(shí)際分析并提出了相應(yīng)的整改與優(yōu)化意見。

1數(shù)據(jù)源與分析流程

本文的實(shí)驗(yàn)風(fēng)場屬于戈壁風(fēng)場,位于甘肅省,熟分兩區(qū):A區(qū)為100臺2.OMW的直驅(qū)型機(jī)組,B區(qū)為1∞臺2.OMW的雙饋型機(jī)組,共40WKW裝機(jī)容量。評估時針對A區(qū)100臺機(jī)組,采集15年10月份與”月份每5分鐘的SCADA數(shù)據(jù)平均值進(jìn)行分析。

從3號風(fēng)t的SCADA溫度數(shù)據(jù)來看,10月與11月并未出現(xiàn)極寒羆氣,旦甘肅地區(qū)空氣干燥,出現(xiàn)太規(guī)模冰漆的可熊性轅低。風(fēng)場所處的甘肅河西地醫(yī)限嘲情況嚴(yán)重,藩舍導(dǎo)致發(fā)電量在性能評估時的代表性有所減弱。

對風(fēng)場的性能分析主要分為兩部分:發(fā)電性能和故障。發(fā)電性能包括發(fā)電量、平均風(fēng)速、功率曲線、Cp曲線等分析。故障包括可利用率,平均故障出現(xiàn)時間,故障平均恢復(fù)時間,故障總時間等分析。2A、B區(qū)發(fā)電量比較A區(qū)機(jī)組在14年11月30日全部并網(wǎng),B區(qū)機(jī)組

在15年3月18日全部并網(wǎng)。采用風(fēng)場15年4月份的報(bào)表數(shù)據(jù),說明整體的發(fā)電情況。

從整體情況來看,A區(qū)B區(qū)的平均風(fēng)速相差0.16m/s.A區(qū)航天萬源機(jī)組的發(fā)電量略好于B區(qū)明陽的機(jī)組。

3機(jī)組出力性能分析

性能分析是基于SCADA導(dǎo)出數(shù)據(jù),由于主控程序問題,性能分析時所用的5分鐘詔錄無法導(dǎo)出99號機(jī)組,故障分析所用的機(jī)組狀態(tài)值無法導(dǎo)出59,64,99,100號機(jī)組。

3.1全場出力性能分析

河西地區(qū)限電嚴(yán)重,風(fēng)場為了發(fā)電量考慮,沒有設(shè)立標(biāo)桿機(jī)組,全場統(tǒng)一受有功控制系統(tǒng)的控制。需要先從風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖判斷整體情況,下圖為1#風(fēng)機(jī)未做處理的數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖:

從散點(diǎn)圖可以看出:

1)高風(fēng)速的時候,有大量低功率的點(diǎn);

2)有許多大風(fēng)停機(jī)與低風(fēng)速順槳的情況,且順槳存在固定規(guī)律。

判斷這些情況是由限電造成,這也符合甘肅整體的實(shí)際情況。在進(jìn)行機(jī)組發(fā)電性能評價時,需要剔除電網(wǎng)側(cè)的影響因素對風(fēng)機(jī)進(jìn)行客觀評價。使用以下判據(jù)的處理方式進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選,得到機(jī)組未達(dá)到限電峰值功率即其發(fā)電未受限電影響情況下的并網(wǎng)發(fā)電數(shù)據(jù):

(1)發(fā)電機(jī)功率大=FlkW;( 2)槳距角小于200;(3)“非”(風(fēng)速小于11且槳距角大于10);(4)“非”(功率小于1900kW且槳距角大于30)。

通過數(shù)據(jù)處理,100臺風(fēng)機(jī)的功率曲線與Cp曲線如下圖3、4所示。 可以看出:

1)風(fēng)機(jī)在低風(fēng)速段的功率曲線略優(yōu)于保證功率EHj線,在過渡段曲線低于保證曲線。當(dāng)保證功率曲線是靜態(tài)功率曲線時,由于湍流的原因,會造成一定的功率折減。實(shí)際功率曲線在過波段對保證功率曲線的逼近程度體現(xiàn)了風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)與控制策略的水平

2) 33號,47號,48號等風(fēng)機(jī)功率曲線較好,50,67,84等功率曲線較差。

3) -些風(fēng)機(jī)的大風(fēng)可利用數(shù)據(jù)較少,比如:75,76號8m/s以上數(shù)據(jù)較少,雖然在該階段功率曲線雖然較差,但代表性比較低。

4)3號,23號,58號,100號機(jī)組功率曲線明顯較差,在2.1.2.3節(jié)中會分析具體原因。

考慮各個因素,排除3)與4)中所述的代表性較差與問題機(jī)組,機(jī)組在出力性能方面表現(xiàn)符合其保證功率曲線,出力性能比較良好。

3.2偏航性能分析

從功率曲線較好且可用數(shù)據(jù)點(diǎn)比較多的47號風(fēng)機(jī)的錯風(fēng)角度來看,7m/s以上的風(fēng)速區(qū)間錯風(fēng)角分布在±100之間,7m/s以下的風(fēng)速區(qū)間在±20。之間。同時,各個區(qū)間錯風(fēng)角的平均值并不為0且整體的錯風(fēng)角也不為0,說明偏航性能有待改善。

3.3問題機(jī)組分析

在總體的功率曲線與Cp曲線中,有一些明顯較低的機(jī)組,需要通過散點(diǎn)圖具體分析其原因。

由47號機(jī)組的運(yùn)行情況可以看出,風(fēng)速在llm/s左右到達(dá)額定轉(zhuǎn)速,額定轉(zhuǎn)速在16rpm—17rpm。轉(zhuǎn)速在15rpm以下時,與功搴呈大致線性的關(guān)系,15rpm之后功率迅速上升。

3號機(jī)組額定轉(zhuǎn)速在11rpm—12rpm之間,在轉(zhuǎn)速大子lOrpm之后功率就開始呈現(xiàn)非線性上升。

23號風(fēng)機(jī)10月與11月的運(yùn)行情況呈現(xiàn)兩種形態(tài)。其中紅色線所代表的情況與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行情況相同。單獨(dú)分析11月數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)呈觀與3號風(fēng)機(jī)類似的形態(tài)。同樣情況的還有58號與100號風(fēng)機(jī)。

這并不是限電造成,如果排除是主控的控制策略引起,造成該隋況的原因會有以下兩點(diǎn):

1)硬件的隱性故障

2)會流器或者發(fā)電機(jī)的自身限負(fù)荷問題。

其中,硬的隱性故障的可能性較小,會流器或者發(fā)電機(jī)的自身限負(fù)荷問題可能性較大,而會流器與發(fā)電機(jī)的故障率較高,在以后章節(jié)中會有詳細(xì)分析。

4故障統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)時間內(nèi),A區(qū)評估機(jī)組報(bào)出次數(shù)最多的25個故障如表2。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看出,機(jī)組變流器故障頻率較高,與上文的分析結(jié)果相符。

5結(jié)論

本文對實(shí)驗(yàn)風(fēng)場進(jìn)行詳細(xì)的發(fā)電性能評價,并利用數(shù)據(jù)分析的方法對場內(nèi)機(jī)組進(jìn)行了詳細(xì)分析,發(fā)現(xiàn)機(jī)組在交流器、功率控制方面存在的不足。該方法實(shí)用性強(qiáng),具有較大的推廣價值。

參考文獻(xiàn):

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責(zé)任編輯:繼電保護(hù)

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