TüV北德方堃：老舊風場實現增功提效的方法解析

　　2021年10月17日-20日，2021北京國際風能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京。

　　

　　本屆大會以“碳中和——風電發展的新機遇”為主題，歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“國際成熟風電市場發展動態及投資機會”“國際新興風電市場發展動態及投資機會”“風電設備智能運維論壇”“碳達峰碳中和加速能源轉型”等不同主題的15個分論壇。能見App全程直播本次大會。

　　

　　在20日上午召開的風電機組優化升級專題論壇上，TÜV北德中國區風能項目工程師方堃發表了《老舊風場實現增功提效的方法解析》的主題發言。

　　

　　方堃：各位專家，各位領導，大家中午好，我是來自TüV北德的方堃。由我為大家分享一下TüV北德作為第三方認證評估檢驗機構在老舊風場的技改增效方面的一些經驗分享和看法，供大家參考。

　　

　　目前國內關于風場環境的介紹，從一些統計數據可以看到，截至2013年前，目前國內裝機在運的兆瓦級別以下的機組大概有11000余臺，總裝機約8700萬兆瓦左右。千萬級別的左右，像日本、德國的企業已經被收購或者撤出目前風電行業的事業，這些千瓦級別、兆瓦級別的老機組很多面臨的就是設備在長時間的運行老化，發電效率逐漸降低、故障率偏高，零部件供應非常困難，維護成本非常高的困局，結合3060大背景下，國家推出來很多對于新老舊風場，低兆瓦級別的機組通過置換的方式對機組進行增效升級。

　　

　　我們作為第三方認證方，有著豐富的對廠家技術方案的評估。在這里特別提到是關于特定廠址評估和壽命評估，對于早期風場風資源都是非常優越的，但是往往做微觀選址的時候出現一些技術上的偏差，導致目前機組與現場的風資源情況和環境情況并不是完全適配，這是一個非常大的隱患，包括對于風場效能和安全運行。另外一個壽命評估，對于整個風場是以一種資產管理的角度來看。雖然效能在降低，但是通過壽命評估，進行量化分析，了解風場是運行了10年、11年，接下來還有多少殘值，有沒有具備再運行下去的可能性，運行下去的成本和收益是怎么樣的情況，結合理論分析和現場檢驗去判斷這個產品是否具有繼續運行或者作為技改方案的依托，提供技術支持。

　　

　　我們做過低效分析完之后，就會提出一些提升方案，提升方案做了總結，大致就是分為部件更換和周期管理。部件更換的意思就是對一些部件進行小范圍的技改，升級效能，改善運行狀態。部件的升級就是葉尖伸長，增加輔助的氣動附件，甚至部件的升級對于整機載荷評估里面，對它的基礎、塔筒自身結構評估的基礎上，可以判斷出在現有機組上，機艙、機頭、風輪做整體的評估方案。

　　

　　最后是以大換小的方案整機升級，這種情況也有兩種，對于整個風場等容置換、擴容置換。最后作為第三方，對于前面提出來各種方案做一個成果的驗證，無論是以大換小，還是部件的升級更換，對于原機型來說都是一種升級。對于更新后的新機組或者說以大換小的大機組，都需要重新做一個特定廠址適應性的評估，這樣就可以驗證這款機型對于現在目前風場的環境是否適應。最后對于一些增效的評估，比如葉尖正長、擾流和其他方面的技改做最終成果效能的驗證。

　　

　　特定廠址評估無論是在前期的根源分析，還是后面的效果評估都會反復用到的環節。要評估廠址環境，包含風資源、環境條件，比如地質環境、氣候環境、空氣密度等。同時對前期的海上風場做調研的時候，也會推薦對海洋環境進行評估。在結合風場條件評估之后，結合選定的機型，對舊機組用的是小機型的載荷，結合現場實際情況進行綜合機組載荷分析。還要對關鍵部件、結構部件、齒輪箱、傳動鏈、風輪、結構件等的安全適應性，進行一部分的矯核工作。

　　

　　以上是特定廠址分析，特定廠址分析中很重要的一部分就是廠址適應性分析。在通常技術標準里面IEC61400-11章節有非常詳細的標準，其中重要就是環境條件的檢查，比如說氣候條件、平均風速、威布爾形狀參數、有效湍流強度、垂直入流角。在場景適應性里面去檢查，去和選定機型進行適配，根據特定廠址載荷假定和部件級載荷進行對比，對于有些復雜地形會去進行CFD仿真，去驗證尾流的一些影響。

　　

　　做完評估以后，就是壽命評估。壽命評估一方面看生產壽命之內剩下資產還有多長可運行的空間，另一方面去探索關于延壽的可能。在壽命評估中重點會去分析主要結構部件的疲勞情況和剩余壽命，包括延長壽命分析的可能性。

　　

　　關于壽命與分析的過程，主要是通過理論分析，包括對載荷、結構件的校核去分析一下目前風場的設計、機組結構的情況，再輔助配合現場檢驗對一些基礎結構件疲勞的檢查，以及對軸承、潤滑的情況現場狀況的勘測。分析兩者之間相互交錯，基于長期項目的經驗，對薄弱環節的檢查，最后得出來評估。

　　

　　基于前面評估的結果，可以提出一些改造方案的驗證。一種方法是限度利用原有基礎設施，僅對核心部件的深度改造。以葉尖加長為例，可以在不改變整個機組的情況下，只對葉尖加長，分析整機載荷情況，再去核算發電量的情況。經過項目分析，對于葉尖加長，發電量可以提升2到4個點。還有一種方法對控制策略的升級，對控制策略的升級以一種沒有硬件成本情況下，最大限度改善風機硬運行的情況。

　　

　　最后面介紹更換機頭，歐洲已經有實踐案例，國內已經有客戶找我們去探討，在利用原有基礎的塔筒和基礎環情況下，僅更換比原容量大一點的機艙輪轂，達到提升風電發電的情況。

　　

　　以上就是我要給大家分享的內容，謝謝大家。

　　

　　（根據演講速記整理，未經演講人審核）