楊鳳志：沙戈荒大基地風場運行特性研究

2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩(wěn)定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關于“全球風電產(chǎn)業(yè)布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發(fā)展前景”“國際風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月19日上午，中船海裝風電有限公司風能開發(fā)部部長楊鳳志在風電機組優(yōu)化升級專題論壇上發(fā)表題為《沙戈荒大基地風場運行特性研究》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

大家好，今天和大家分享大基地做的相關特性的研究，三個方向，最后做一個未來的展望，首先大基地風場優(yōu)化需要有一個新的認識，風電后市場是非常龐大的一個板塊，里面涉及的專業(yè)方向也是非常多，其中不比前端的開放還要多，今天我們拎出其中一個點就是整個風場的優(yōu)化升級做一個小的展開。

談到優(yōu)化再升級需要有四點新的認識，首先對風、電、機、升要有新的認識。第一個是風，它不再是我們早期理解的測繪的風，不是單純立的測風塔那個風；再就是電，不再是目標需求電，或者某些項目為了上，為了過會，我們目標需求的電；再者就是機組，不再是一概而論的產(chǎn)品，而且某個階段，某一款產(chǎn)品，當下就是5個兆瓦和6兆瓦級產(chǎn)品的天下，所以我們選擇技改或者某個批次必須用這個產(chǎn)品。最終升，就是理論提升。針對這幾點我們先通過一個基地狀態(tài)進行一個詳細的展開。

針對酒泉基地，我們在那邊長住了兩個月的時間，進行了調研。首先看其中的風，整個基地區(qū)域2010年測風結束，那個時期整個區(qū)塊有11座測風塔。針對大基地測風塔能夠代表絕大多數(shù)的風場，我們認為它也有代表性。整個區(qū)域風速6到8米，后期實際運行我們立了很多雷達，包括現(xiàn)場眾多的風場也調研回來，發(fā)現(xiàn)實際運行的風速和現(xiàn)在當下的風速它的偏離度是非常大的。我們后面做了一個總結，整個資源的偏離狀態(tài)達到15%甚至更多。再者我們對整個區(qū)域用新式方法做了模擬，30、60、80公里也加測了雷達，整個區(qū)域的尾流空損帶來長達60到100公里。所以現(xiàn)有的眾多尾流也做了一個對比分析，現(xiàn)在的尾流技術模型在大基地的使用度并不是特別好。

發(fā)電性能上，其實際的發(fā)電量和早期理論測算的電量它的差距是非常大的，只有在個別的風場上項目電量有一個零星的交集，剩下其他差距都大。整個區(qū)域現(xiàn)在的狀態(tài)我們做了不完全的統(tǒng)計，先期評估實際發(fā)電量偏離度達到44%甚至更高，這是我們評估的電量狀態(tài)偏離和實際運行還是比較大的，隨著掃風面積的增大，它的發(fā)電量并沒有持續(xù)增加，當然和資源也有關系，但是整個區(qū)域后期跟進狀態(tài)差距并不是大的。所以我們常說的掃風面積越大發(fā)電量越大，在大基地環(huán)境狀態(tài)下并不是這個道理，從單產(chǎn)品來看是這樣的。

產(chǎn)品方面，從統(tǒng)計18個風場，2014年到2023年的樣子，整個產(chǎn)品從1.5兆瓦升級到4兆瓦。當然整個區(qū)域也有6兆瓦級的產(chǎn)品，沒有做相關的技術統(tǒng)計。隨著時間的推移，整個產(chǎn)品增加度是非常優(yōu)異的，同樣我們再把整個產(chǎn)品狀態(tài)和它的發(fā)電性能做了一個相關統(tǒng)計，可以發(fā)現(xiàn)同樣隨著掃風面積增加，發(fā)電性能沒有呈對應變化趨勢。但是可以看到整個掃風面積約在5.3萬平方米，就是對應的功率和直徑在某一個特定量化的狀態(tài)下，可以尋找到整個風場的最佳適配產(chǎn)品，針對大基地狀態(tài)，本個項目適應狀態(tài)在5.3萬平方米的掃風面積狀態(tài)下。

為期兩個月調研跟蹤當中，發(fā)現(xiàn)大基地暴露出非常多問題。首先第一點由于建設周期長達10年的技術狀態(tài)，規(guī)劃時間線有點長，選型是有點偏離的，只結合當期的產(chǎn)品狀態(tài)進行了選型，風資源模擬也發(fā)生了嚴重的偏離。后續(xù)均基于早期的研究數(shù)據(jù)，就是2010年左右的數(shù)據(jù)進行相關的理論測算，與實際狀態(tài)嚴重偏離的，發(fā)電量嚴重偏離，產(chǎn)品發(fā)電性能也不能滿足早期理論評估的技術狀態(tài)。第三個是風場運營差異化比較嚴重，我們在整個項目現(xiàn)場開著車子從東到西，大概跑了十多個來回，慢速跑進行技術拍攝，產(chǎn)品運行差異化還是比較嚴重，存在大批量的風場停機的狀態(tài)，同樣機組的聯(lián)動狀態(tài)也是比較差，包括偏航、同風向狀態(tài)下偏航也是各異的，再者是現(xiàn)場的工程運維，機組的可利用狀態(tài)是普普通通的，運維有非常多的運營公司，但是運維也各自為戰(zhàn)，機組的狀態(tài)品類爆發(fā)的非常多，當然有幾個共性的狀態(tài)，運行的傳承性，現(xiàn)場新人非常多。

針對運維措施。首先是資源的模擬，采用新式的模擬方法，因為大基地不能按照早期的單塔結合CFD、流體力學，進行普通的模擬。我們要采用新式的模擬方法，周圍尺度技術耦合，對整個項目進行重新的模擬，針對這塊目前已經(jīng)實現(xiàn)應用，同樣拿到早期眾多歷史數(shù)據(jù)，蒙東區(qū)域、新疆區(qū)域十三間房，海裝有自己的風場，同樣針對以前酒泉區(qū)域，多個項目進行綜合模擬來驗證它的理論可實施性，最后應用在未來的沙戈荒大基地上進行重新的建模分析模擬。

整個模擬精度，較早期提升度還是非常大的。同樣在發(fā)電量的測算，我們要引入后評估的概念，2010年海裝開始組建團隊，到現(xiàn)在有十余年的技術狀態(tài)。從最早期是研究單風場的后評估技術理論，現(xiàn)在對整個風場做相應的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前已經(jīng)統(tǒng)計了接近300個風場，我們從中間尋找它的共性最終達到相應的技術價值。同時我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的工程性尾流模型對現(xiàn)場模擬好多點是不適應的，它的模擬偏差非常大，我們也找到了全國16個省份的預定參數(shù)，針對特定的身份應用相應的預定參數(shù)結果，對整個尾流模擬、精度、相關性可以達到98%以上，同樣它的發(fā)電量概率狀態(tài)，我們也通過大量單風場、單風機數(shù)據(jù)統(tǒng)計最后達到一定的概率，可以從其中達到發(fā)電量測算精度，包括折減等等一系列的方向，同時針對這個板塊也組建了相應的后評估評價體系、評價平臺，以達到整個項目的界定評估。

同樣產(chǎn)品適配也是分了三點，整機功率在實時增加，葉片也在實時增加，針對特定的產(chǎn)品考慮當下的市場狀態(tài)，任何一個功率等級的產(chǎn)品最終都有一個較優(yōu)的對應風輪，所有產(chǎn)品同時針對某一個區(qū)域產(chǎn)品定制化設計也需要詳細的展開。再者詳近參數(shù)統(tǒng)計。最后根據(jù)具體的項目展開相應的技術方案，考慮各種限制因素，我們眾多的產(chǎn)品最后對現(xiàn)場匹配出最優(yōu)的重組組合，也經(jīng)過相關的測試，目前也在應用，包括整個前端、后端以及優(yōu)化升級方面，可以單次輸出方案都達近百余種，我們提取前十組方案較優(yōu)的產(chǎn)品。

定性定量化分析的技術提升，海裝從2020年在做整個平臺，其中整個技改方向，我們以后評估既定的理論算法進行技術評估，更多是后評估技術參數(shù)，可以從前、中、后期的狀態(tài)進行深度化的量化分析。

最后是新的科學問題，歡迎在座的各位后期如果感興趣，我們可以一起往前推動，因為葉片越來越長了，幾何形變對整個風場的影響到底是如何的，第二個如今工程性的尾流還是有所缺陷，我們在對現(xiàn)場做大規(guī)模的修正，想找到一種好的方法來彌補這個缺陷，同樣后評估經(jīng)驗的積累，要形成聯(lián)動，早期大家都在做單檢的風場研究，現(xiàn)在我們需要是大規(guī)模的技術統(tǒng)計，從中間發(fā)現(xiàn)它的特性，最后可以為大家共同應用。最后是大基地深度控制的技術聯(lián)動以及最后技改優(yōu)化的標準化實施。我演講完畢，謝謝各位！

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）