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要点技术成就内容
风电场后评估及发电量提高
2015-03-15
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一、前言。
经过几年的风电项目的开发与发展,我国风电装机容量已经十分巨大,风
电的迅猛发展无疑带来了巨大的时机,但同时也带来了巨大挑战,已建成风电场实质运转和经济效益存在必定的问题。
风电场项目后评估是指对已经投产运转的风力发电项目的预期目标、执行过程、效益、作用和影响等进行的系统、客观的解析和议论。经过对项目活动实践的检查总结和解析议论,确立项目预期的目标能否达到。项目的主要效益指标是
否实现,从而达到必定成绩、总结经验、汲取教训、提出建议、改进工作、不停
提高后续项目的决策水平易投资成效的目的。对于风力发电行业来说,全面而适
时的风电场项目的后评估将会为行业的健康和连续发展供给指导和警示作用。
风电机组实质运转环境千差万别,温度、地形、海拔存在差异;风电机组实质运转工况也存在差异,包含风速、空气密度、湍流强度、风向等;而同一风电场的机组每台机组间因为设计、制造、安装等偏差也存在个体性能差异。目前,
在运风场中同一机型基本采纳同样的控制策略。假如可以依据环境差异、运转工况差异和机组个体性能差异来调整风电机组的控制策略,就可以充分发掘每台机组的发电潜力,必定会带来明显的经济和环境效益。
本成就提出了一种通过后评估对风电场运转状况进行议论,不但将风力发电项目后评估信息反响到未来项目开发中去,并且经过数据解析,发电量优化等有效手段对运转中的风力发电机组进行改进,提高风电机组发电效率。
二、成就的主要用途和技术原理。
一般来说,在项目周期中的每一个阶段几乎都需要评估。项目的评估系统包
括前评估、追踪评估(中期评估)和后评估。因为后评估的时点、目的、功能不一样
于前评估和追踪评估,因此它拥有不行代替的作用。对已运转风电场进行必需的
后评估,及时的发现问题并加以解决,可以用于指导风电场的先期建设及后期运
行管理。
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本成就经过对运转时期的测风数据、风电场的地形地貌等一系列相关数据进行解析,并经过风资源评估软件wasp,windpro对风电场进行建模计算,得出风电场理论发电量,并结合实质运转数据和经验数据,考虑环境要素后对风电场发电量进行科学的折减。经过对已投产风力发电项目的实质运转状况和预期目标进行比较,观察项目投资决策过程的正确性和预期目标的实现程度,发现问题并查明原由。
本成就可以依据环境差异、运转工况差异和机组个体性能差异来调整风电机组的控制策略,比方:减小风机的偏航偏差,提高风机对风精度;调整追踪最优功率模态参数,使机组在不一样运转环境下的Cp值最大;校准叶片的参照零位和工作角度随工况及时调整,使叶片处于最优的工作角度等等。优化风机控制参数可以在不增添大批硬件投入的状况下,充分发掘每台机组的发电潜力,提高发电效率。
三、要点技术和创新点。
本成就在风电场后评估、经过差异化控制提高发电量等要点技术方面获得创新,详尽以下:
1、已运转风电场后评估。运用风资源评估软件对已运转风电场进行建模,并计算各个风机点位的发电量,计算发电量与实质运转时期的发电量进行比较,解析风电场发电运转时期的发电状况,并找出发电较差的风电机组进行解析,技术改进。
2、经过现场运转数据发掘解析与仿真计算,研究温度、海拔、空气密度等
环境参数差异对风机发电效率的影响;研究风系统造偏差、安装偏差、
设计偏差、部件变形磨损、叶片污垢结冰等个体差异要素对风机发电效
率的影响;研究风湍流、风向、风机尾流等风资源特征差异对风机发电
效率的影响。针对影响风电机组发电量的诸多环境要素,优化机组控制
参数,如变桨角度、偏航角度、切入切出策略等。
3、优化风电机组功率控制策略。针对不一样风速,控制系统给出适合的转速
和转矩设定值,使叶片运转在叶尖速比条件下,使风力发电机组叶片效
率达到最优值。同时经过精确计算扩大并设定最合理的发电运转转速范
围,使风电机组在更宽的转速范围内以最优叶尖速比状态运转工作。拓
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宽机组最正确风能利用区间,提高风能利用系数和发电量。
四、经过数据查新检索,论述本成就与同类先进成就技术
指标比对解析状况。
跟着风电装机容量和上网电量的逐渐增加,土地资源贫乏和环境保护等问题日趋严重,风电的发电效率被推到更加重要的地址。但是,很多风电场实质发电水平没法达到设计预期是我国风电发展广泛存在的问题。在这类状况下,风电场后评估显得尤其重要,目前,外国做的许多,国内这方面的工作也在陆续睁开。
努力降低风力发电成本,是推进风力发电的重要一环,在降低成本的诸多要素中从技术上提高风力发电机组的年发电量是重要的一个方面。比方增大叶轮直径,从而增大受风面积、增添塔筒高度来提高年均匀风速等,但是提高风电机组的硬件水平无疑增添了设计难度与制造成本,并且对于陆上风电场,日趋大型的风力发电机组的运输,安装存在相当的困难。在不改变现有硬件的基础上提高风电场的发电能力成为企业共同追赶的目标。
以华能烟墩第四风电场为例,依据所搭建的风电场模型,可以计算出每台风电机组的理论发电量,经过估量发电量折减系数,获取计算的上网电量,并与实质发电结果比较,见表格以下:
计算理论发电量折减系数计算上网电量实质上网电量
%122072121901
在近似项目先期设计阶段,发电量综合折减系数取值平时较大,经过本成就对于发电量折减系数的评估,可为未来风电项目先期设计供给参照。
经过对风电机组的评估解析,机组存在问题以下:偏航偏差精度不高、叶片工作地址不是最优、追踪最优功率模态参数在该运转环境下不是最优等,经过对风机控制参数进行优化,风电机组功率曲线明显提高,详见以下图:
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发电量:发电量是表现风电机组综合性能的要点指标,将优化前后的功率曲
线在该风电场运转时期风况下的发电量进行比对。解析以下:
第一给出发电量计算公式:
cutout
EYP(V)f(V)dV
cutin
P(V)---功率曲线,即发电能力是风速的函数
f(v)---风速weibull分布概率密度函数
E----年发电量
Y---一年的小时数,取8760.
其次定义风电场参数以下:
空气密度:ρ=;
70m轮毂高度处均匀风速:;
由此计算得出优化前后风电机组的单台发电量以下:
SL3000/113优化前优化后发电量增添百分比
单台年发电量(GWh)%
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从上表可以看出,经过更正风机的控制参数来提高风电机组的发电量没有增
加硬件成本,发电量明显提高。
五、经济及社会效益状况
能源和环境是全世界共同面对的重要问题,加快开发利用可再生能源是解决人类能源和环境问题的必由之路。风电是目前技术最成熟、最具市场竞争力、且极具发展潜力的新能源发电技术。
截止2013年终,全国累计并网容量达7716万千瓦,对已运转风电场进行必需的后评估,可以用于指导风电场的先期建设及后期运转管理,经过优化风机的控制参数来提高发电能力,从而最大化的提高发电企业的盈余水平。
以华能烟墩风电场为例,%。折合运转时期年发电量11286万元,考虑到全国现有大批已装机的风电
机组,本成就假如在全国范围内介绍,将实现巨大的经济效益。
六、专利状况
发明专利:
《一种风力发电机组振动与载荷综合评估系统及评估方法》
专利号:
《风电机组振动检测装置及方法》
专利号:
适用新式专利:
《克制大型风电机组振动的控制系统》
专利号:
《一种风力发电机组的虚假现实仿真系统》
专利号:
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七、必需的图表及照片
表1发电量折减系数
序号
项目
折减系数(%)
1
天气影响停机
2
控制及湍流折减
3
风机利用率折减
4
场用电及线损折减
5
电网限电折减
6
其余折减
7
综合折减
图1计算与实质发电量按月比较
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