风电场电气设备后评价内容探讨

周春生

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 概述

新疆阿勒泰某风电场工程总装机容量为49.5MW，工程于2013年6月开工，2014年7月，风电场33 台全部风电机组发电并网，投产至今已运行多年。为了确定项目主要效益指标是否实现、设备运行是否可靠，为总结经验教训，及时有效反馈信息，提高未来项目的建设管理水平，特此对本项目后评价。后评价工作在现场调查和资料收集的基础上，结合项目可行性研究成果及项目核准文件的主要内容，与项目建成后所达到的实际效果进行全面系统地对比分析评价，找出差距和原因，总结经验教训，提出相应对策建议。后评价基础资料包括风电场可行性研究报告及其审查意见、风电场接入系统报告及其审查意见、各阶段的设计报告、图纸及主管部门的审批文件，后评价人员还赴项目现场，通过现场检查、监控录像，与设计、运行管理人员沟通交流等手段了解工程建设情况。

2 风电机组评价

为保证风电场的安全、可靠运行，风力发电机组满足以下技术要求。

（1）风电机组应具各有功功率控制的能力：要求风电机组具各有功功率控制范围从0 ～100%的范围内平稳调节的能力，具有最大输出功率控制和风电机组有功功率上升变化率控制的能力；风电机组有功功率应该能够实现就地和远端调整控制。

（2）风电机组应具各无功功率控制的能力：要求风电机组功率因数应具有保持在-0.95 ～+0.95 实时调节的能力，并具有恒功率因数和恒电压运行模式的能力。

（3）风电场并网点电压偏差在-10%～+10%，风电机组应能正常运行。

（4）风电机组应具有低电压穿越能力：要求风电机组机端电压跌落到额定电压的20%在0.625s 以内能够维持运行，电压2s 内恢复到额定电压的90%的全过程，风电机组保持不解网。

（5）频率适应性：电力系统频率在49.5 ～50.2Hz 范围内时，风电机组应能正常运行。电力系统频率在50.2Hz以上时，要求风电机组应能不脱网运行2min。电力系统频率在48 ～49.5Hz 范围内时，风电机组应能不脱网运行30min。

（6）风机控制系统信息采集：风电机组控制系统应该满足电力系统信息采集与传输的需要，同时能够根据调度所下的负荷出力曲线，调节控制风机的有功出力和无功出力。

评价认为，影响发电量的主要因素叶片、变频器、偏航、齿轮箱等部件或系统发生故障。

针对上述各种因素，运行时应做好防范及应对措施。

高度重视对风电机组叶片的预检和定期维检工作，及时清洗、维护和修补叶片，防止叶片事故发生；做好风电机组叶片的防雷措施；做好对其有效性的安全检查；定期检查变浆的后备电源即蓄电池的充电情况；对发电机功率、风轮转速、变桨距角度、齿轮箱油位与油温、液压装置油位与油压、制动刹车片温度和磨损程度等进行监测；定期更换润滑油，在运行过程中，也要注意箱体内油质的变化情况，定期取样化验，若油质发生变化，及时更换。在齿轮箱运行期间，定期检查运行状况，运转是否平稳、有无振动或异常噪音、各处连接和管路有无渗漏、接头有无松动、油温是否正常；配置振动监测装置。包括齿轮箱、高速轴和低速轴、发电机等的振动监测。做好偏航系统零部件的维护；定期检查制动器壳体和制动磨差片的磨损情况；定期检查制动器连接螺栓的紧固力矩是否正确；全面检查齿轮副的啮合侧隙是否在允许的范围内；每月对液压回路进行检查，确保液压油路无泄漏、断油。

发电机系统保护配置完善、定期校验，动作可靠。定子接地、转子接地保护必须投入运行；严格执行运行、检修规程；防止发电机过负荷运行；保证发电机保护装置可靠运行；发电机并网控制系统避免频繁并网。建议定期做好风机基础沉降观测工作，并做好记录。基础沉降观测施工期基础施工结束后观测一次，每安装一段塔筒观测一次，荷载全部施加完毕观测一次，运行期初期至少每月观测两次，运行一年后每年观测两次，若发生基础沉降变化超出合理范围，及时采取防范措施。

3 电气设备评价

风电场所有电气设备均采用国网通用设备，招标手续齐全，设备出场资料齐全，安装、调试记录完善，使设备质量从源头到安装得到保证。风电场主要设备在并网前经过详细自查，根据并网安全性评价自查报告。根据现场运行人员反映，主要设备在运行期间运行稳定，无重大故障发生。风电场由新疆省调和阿勒泰地调调度，远动信息直送新疆省调和阿勒泰地调，远动信息采集内容按调度自动化设计规程、新疆省调和阿勒泰地调的需要设计。在升压站配置调度专用远动系统，实现新疆省调和阿勒泰地地调对110kV 升压站、风电场主要信息的遥测、遥信等要求。风电机组计算机集中监控系统主要监视和控制风电机组和箱变。风力发电机的保护和检测装置由风力发电机生产厂家按照国家有关规定进行配置。能够实时显示风电机组各种运行参数，同时对有关历史数据如历史故障报警内容和发电量、发电时间有累加存储功能。

4 电网友好性评价

4.1 有功调节能力评价

风电场配置有功功率控制系统，能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出，自动接收并执行调度部门远方发送的有功功率控制信号，可以确保风电场最大有功功率值及有功功率变化值不超过电网调度部门的给定值。以便在电网故障和特殊运行方式时确保电力系统的稳定。风电场上传风机监控系统有远方控制投入／退出信号、AGC 状态投入信号、风电场并网点发电有功功率、风电场全部可调机组的不停机下限值、风电场实际可控的上限值、风电场调节速率、网调主站下发调节指令的反馈值。能响应网调主站周期为10 ～30s 的下发指令。

4.2 无功电压调节能力评价

风电机组应具有无功功率控制系统，使风电机组功率因数能在-0.95 ～+0.95 的范围内动态可调，风电机组应具有恒功率因数运行模式；风电机组无功功率控制系统应能与风电场集中无功补偿装置协调运行，以实现风电场高压侧功率因数在-0.98 ～+0.98 的调节能力。升压站设置动态无功补偿SVG 成套装置，可动态补偿风电场集电线路、升压站及送出线路无功，响应时间快，满足电网要求。风电场并网控制系统应能根据监测到的变电站运行状况，根据调度下达的电压曲线或根据AVC 控制策略自动对无功补偿装置发出控制指令，实现对控制目标值─电网电压和无功的自动调节和闭环控制，使其在允许的范围内变化。

4.3 功率预测能力评价

风电场配置了风电功率预测系统，具有短期和超短期预测功能，预测误差可满足要求，能按规定时间上报次日预测结果，保证风电场风电并网全部满足相应考核要求。

4.4 低电压穿越能力评价（如图1）

图1 低电压穿越示意图

无功动态调整响应速度应与风电场风电机组高、低电压穿越能力相匹配，确保在调节过程中风机不因高、低电压脱网。

风电场具备高( 低) 电压穿越能力：当风电场并网点电压在O.9 ～1.1 倍额定电压范围(含边界值，下同)内时，风电机组应能正常运行；在1.1 ～1.15 倍额定电压范围内时，具备每次运行10 秒能力；在1.15 ～1.2 倍额定电压范围内时，具备每次运行200ms 能力；当风电场并网点电压大于1.2 倍额定电压时，允许退出运行。与《风电场接入电网技术规定》(0/GDWl392-2015)要求一致。

5 结语

风电场的建设充分考虑资产全寿命周期管理的目标体系：可靠性与安全性、可维护性、可施工性、可扩展性、节约环保性、可回收性、防灾与突发事件处理以及资产全寿命周期成本最优化。近年来，受到弃风限电影响，风电场收益无法达到预期效果，总结“三北”地区弃风限电的经验教训，对促进我国新能源行业乃至整个能源行业今后的健康发展非常必要和重要。实践经验表明，风电企业必须适应市场，积极开拓市场，才有可能促进清洁能源在更大区域范围的消纳。要适应市场，必须全方位了解自身，因此，做好项目后评价是必然的。