新能源试验研究院：勇攀风电科研制高点

来源：亚欧能源网    发布时间：2016-04-25 08:51:47 

　　作为一支专业化的风电技术研究和服务团队，大唐新能源试验研究院按照集团公司打造“创新型”企业的要求，以服务风电产业为出发点，全力解决风电突出技术难题，积极开展科技创新，努力探索行业技术前沿，为集团公司风电产业发展提供了最专业的技术支撑。截至目前，大唐新能源试验研究院实施的叶片加长、加装增功组件等提效、技术改造项目达20多种，如果综合应用到5万风电场，每年将增加收益300多万元，开展的降容提效技改方案设计，内部收益率提高1.18%，全场发电量提高约6%。在新项目开发上，风资源评估和微观选址项目已累计完成600多万千瓦，涵盖草原、林地、戈壁、海洋等各种复杂地形，出具的微观选址方案与电力设计院设计方案相比单台风机可提高发电量3%以上。

提效改造，让老旧低效设备“长”出新价值

　　从2006年开始，我国风电经历了第一轮发展高峰期，连续四年装机容量翻番，形成了爆发式的增长。虽然当时风电技术尚未成熟、开发成本高，但资源博弈先机转瞬即逝，各大发电公司都不惜代价“跑马圈地”，而随着系统装机容量和运行时间的不断增加，风机可利用率降低、典型故障增多等顽疾逐步显现。面对这些难题，新能源试验研究院义无反顾，勇往直前，通过搭建自主技术创新平台，率先开展了叶片梯级加长、叶尖小翼、延长翼和加装增功组件等提效研究，成效显著，特别是叶片梯级加长更是通过了批量应用可行性的集团评审，打破了风电提效技术瓶颈，填补了国内行业技术空白。

　　为使风机桨叶充分发挥效能，新能源试验研究院开展了叶片延长翼和翼稍小翼提效研究，得益于飞机机翼外形设计的启发，研究人员在原有叶片的基础上再延长一段翼型，经过地面高强度的抗拉、抗弯测试和现场安装测试，2015年7月，成功完成了一台风机机组叶尖延长翼的安装，紧随其后研究人员又利用一周时间完成了翼稍小翼的安装。经过3个月的运行数据显示，叶尖加装延长翼机组提效达6%，叶尖加装翼稍小翼机组实现提效3%及降低噪音20分贝以上。在莱州风场，仅叶尖延长翼一项技术，单台机组每年就可以增发电量17.2万千瓦，增加收入11.5万元，此项技术在国内尚属首例。

工作人员对叶片梯级加长改造项目实施后进行检测　　

　　为有效解决某机型风机发电效率不足问题，新能源试验研究院开展了风机控制系统改造，通过与明阳风机厂家展开合作，实施对风机控制策略进行优化升级，经过改进程序、修改参数，升级改造后，单机综合电量提升3%左右，年平均增收100多万元。

　　除此之外，新能源试验研究院还针对一些装机较早的风电场，开展了叶片梯级改造，一些2008年安装建设的77米1.5兆瓦风机，而现在1.5兆瓦风机普遍安装82米甚至更大风机叶片，这就导致那些较早建设的风场发电量落后。为改善这一现象，研究人员将82米叶轮的叶片安装到77米叶轮上，同时将替换下来的77米叶片用于70米叶轮上，再将替换下的70米风机叶片作为备件，解决了目前70米叶轮叶片停产无备件的问题。在试验风场开展项目实施工作以来，通过近半年的实际运行数据收集分析，风机运行稳定，发电量提升达10%至15%。

　　同时，为解决风场风功率预测不准的问题，避免被电网公司惩罚性限电，新能源试验研究院在采用国际先进技术基础上，建立精细化的本地气象模型，改进其预报方法，最终可得到每台风机点位处的气象要素信息。目前，试验数据显示，优化后功率预测的整体准确度相比原先的功率预测系统有大幅提升，大风月可提高准确率5%，小风月准确率可达90%，随着数据量的进一步增大，功率预测的准确度预计将会进一步提高。

技术监督，用“大数据”把分散的风机“管”起来

　　新能源试验研究院作为技术监控管理服务单位，积极开展绝缘、继电保护、化学、集电线路等九项技术监督实施及设备状态趋势分析工作。几年来，随着技术实力和专业水平的提升，逐步构建起了风电技术监控网络，通过定期收集风电场技术监督信息，每月编制《技术监控月报》，《风力发电设备状况评估报告》，为企业准确掌握设备状况、制定技改检修计划提供了重要依据。

　　以风机油液监督为例，新能源试验研究院从风机试运阶段即介入机械油监督管理，对油质指标变化趋势进行分析并提出建议，对机械油超期服役或出现油质化验不合格情况，督促指导风电公司及时处理。2015年，新能源试验研究院油品检测中心共对58个风电场进行绝缘油检测工作，出具检测报告3140份，其中风机变2643台次，变电所497台次。通过对设备跟踪分析，确保了设备稳定运行，防止了设备损坏，仅此一项，为风电场挽回因设备损坏带来的损失约600万元。

工作人员进行“通用型”风机控制系统平台的调试

　　与此同时，新能源试验研究院积极开展继电保护监督、电能质量、电测仪表检测、特种设备管理等监督工作，同时完善标准体系，制订了《风力发电技术监控管理标准》《风力发电技术监控专责人例行工作标准》等六项工作标准加强检修标准化管理体系建设，编制完成了主流机型的大部件更换作业标准、作业指导书和定检作业标准、作业指导书等。

状态评估，经常“体检”保证健康稳定运行

　　保证风机平稳健康运行是每个风电场的职责，然而随着风机运行时间的增长，随之带来的将是故障率的偏高，设备安全性的降低。

　　为使风场生产人员能够直观、系统的了解每一台风机的健康状况，新能源试验研究院开发了风电机组状态检修和健康管理系统，通过分析风电机组SCADA系统和状态监测系统采集到的大量数据对风电机组整机运行状态进行评估，从而实现机组健康状态的判断、故障预测和诊断。根据这些分析、评估和判断，使风电场实现基于状态、以经济最优、安全最高为目标对风电机组健康状态的科学管理，有效降低风电机组的故障率，提高了风电设备安全性能。

　　值得一提的是，为达到对风机的安全性评价，新能源试验研究院还拥有目前国内唯一的标准化载荷测试设备。由于风机是典型的疲劳关键机械产品，风机所承受的外部载荷主要是随风况变化的动态随机载荷，在这种载荷的作用下，风机的许多零部件都会产生应力，引起疲劳损伤，这对风电设备安全构成威胁。

　　如何更好地解决其主要机械部件的疲劳损伤问题,在我国风电行业发展过程中始终是一个难题。对于风机制造商和业主,这个问题往往涉及到一台风电机组的实际使用寿命。新能源试验研究院结合风电现场实际研发的载荷测试系统，通过对叶轮弯矩、叶轮扭矩、偏航力矩等的测量，得到风电机组大部件的实际受力状况。在风机技改后进行载荷测试，可以评估技改后的风机实际受力状况，将测试结果与风机厂家设计值作对比，可以评估风机的实际寿命，并判断风机主要部件是否会因为超负荷而导致过多的故障率，对技改方案进行安全性评价。

以人为本，为大唐风电插上腾飞的翅膀

　　没有资源就没有未来，不发展就意味着落后。在国家电力体制改革和产业结构调整加速进入新时期的背景下，新能源企业面临新的发展机遇，风电新一轮发展高峰期已然来临。据国家能源局统计，2015年，全国风电产业呈强劲增长势头，全年风电新增装机容量达3297万千瓦，再创历史新高，大唐新能源新增装机也达1162.5MW,投产容量取得历史性突破。

　　快速发展需要有技术创新的跟进，新能源试验研究院在加大技术创新的同时积极致力于成果转化，软件注册和专利申请实现新突破，并先后研发了风机电控升降机、塔筒形态在线检测系统、微观选址软件等科研产品，并获得了市场的高度评价和认可，为集团公司风电产业发展提供了坚强的专业技术支撑。截至目前，新能源试验研究院共计成功获得发明专利20项，实用新型专利60项，软件注册权34项，共计发表论文38篇，100%入选核心期刊。

　　风电机组核心部件大部分集中在塔顶机舱内，如果发生故障，光是“爬塔”就耗费了检修人员大量的时间和体力，身体素质一般的员工对此更是“望而却步”。为改变徒手登塔作业的检修模式，新能源试验研究院成功研发了“风机电控升降机”，不仅有效的提高了检修效率，而且由于无需徒手爬塔，一线员工作业职龄得到延长，有经验的老员工可以乘坐升降机轻松抵达塔顶，为风电检修提供更长久技术支持保障。目前，新能源试验研究院已在内蒙、辽宁、山东等地风电场安装风机电控升降机463套，取得了良好的效果。

风资源人员不畏辛苦，在群山峻岭中推敲着每一个风机点位

　　微观选址方案的优劣直接影响风电场投产后的发电能力和经济效益。目前我国风资源评估和微观选址工作使用的风资源分析软件基本由国外开发，经过大量的实践证明，由于国内外风场存在诸多差异，在某些情况下国外风资源分析软件的计算结果与国内复杂地形风场实际情况存在一定偏差，风资源评估人员往往需要通过长期经验加以调偏修正。因此，开发一款具有自主知识产权适用于国内复杂地形条件的风资源分析软件显得尤为重要。新能源试验研究院通过与华北电力大学合作，研发了DT-Wind软件，专门用于复杂地形风电场风资源分析与微观选址工作。目前新能源试验研究院应用DT-Wind软件已经进行了多个实际风电场的计算，以试验风电场为例，把DTWind软件与当前国际市场上比较认可的Windpro及WT两个风资源评估软件结果进行对比，其计算精度已达到国际先进水平。

　　此外，新能源试验研究院还研发了包括风机塔筒形态在线监测系统、便携式机组振动检测装置、螺栓断裂声发射检测装置、风速风向校准仪、蓄电池剩余容量检测仪等产品，不但有效提高了设备运行安全性，而且产品性能均达到国内一流水平。

　　一个前进的时代，需要一种积极进取的精神。一个发展的企业，需要一种不断创新的勇气。新能源试验研究院将主动适应当前形势和要求，以提高自主科技创新能力为核心，以服务于集团公司风电技术发展为己任，努力打造专业化的新能源科研院所，勇攀风电科研制高点，为集团公司风电产业发展保驾护航。