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智库∣天润新能:依托技术和管理创新提升风电场发电可靠性

 蕴德悦茗斋 2018-01-13

天润新能成立于2007年,主营风电场的投资开发、建设业务。集清洁能源咨询规划、清洁能源项目开发、清洁能源投融资、清洁能源工程建设、发电运维等业务为一体, 致力于打造一流的清洁能源服务共享平台。

随着业务规模的发展,天润新能自2009年以后开始侧重于风电场运营、发电业务,截至2017年第三季度,装机规模超过400万kW,资产管理人数达到124人,折合3.3万kW/人。

认知:应发能发、能发尽发  

贾世政指出,可靠性的定义是产品在规定条件下和规定时间内,完成规定的功能。从发电商的角度来说,可靠性管理除了关注元器件的寿命、老化情况,更关注发电系统能给业主或者发电商带来多少价值和效益。由此,贾世政指出,在可靠性管理上,天润新能秉承的理念是“应发能发、能发尽发”。一方面是基于时间的管理,从时间上保障设备的可用状态,在具备条件的情况下,设备能稳定运行;另一方面,提升能量利用效率,设备在发电状态下更好地利用风能,获得更多发电量。总体来说,可靠性管理对发电商来说,需要在有限的时间内安全、可靠、高效地得到更多的发电收益。因此既要站在时间的可靠性上考虑问题,也要在能量的角度考虑可靠性。

“此次论坛上,我注意到有很多设备供应商,包括元器件供应商。但对发电业务来说,除了需关注设备本身的问题,更要把发电厂中的风力发电机组、输电线路、SVG、变电设备等各个环节连在一起,从系统的角度来看。”贾世政表示,风机设备厂商来说,具备相对独立、完整的系统。无论是设备可靠性,还是系统可靠性,都要从技术和管理两个层面进行整体考虑如何做到真正可靠。

收获:机组可利用率大幅提升 

会上,贾世政分享了天润新能这几年在可靠性方面的相关工作与收获。他认为,可利用率指标是可靠性核心指标之一,天润新能的风机可利用率(99.54%、99.63%、99.79%)已实现连续3年增长。在此基础上,考虑到输变电设备故障对系统连续运行的影响,天润新能引入风电场可利用率指标,并实现连续三年99.09%、99.34%、99.41%的稳定增长。

2015年和2016年两年,天润新能参加中电联的行业对标,通过31个行业中参与对标的风电运营商指标统计,2016年平均风机可利用率达到98.52%,同比增长了0.52%,行业水平逐年增高。参加对标的1300余家风电场获奖率平均在 22%~23%,天润新能参与对标的风电场获奖率则基本上在50%~55%,高于业内平均水平。

措施:管理和技术要协同推进

贾世政认为,可靠性的提升必须要通过管理和技术两个层面实现,既要关注时间可靠性,也要关注能量可靠性,缺一不可。

可靠性管理要坚持全寿命周期的管理理念,可靠性管理不是只指后端生产运维工作,而是要从设计、选型、建设、运维一系列过程中进行联动观察。“在设计阶段,天润新能生产运维技术人员就介入到相关评审中,把后期生产过程中遇到的问题前置,让这些问题在工程的设计阶段就得到改善。比如,哪些地方可能存在覆冰,当地的湿度、海拔、风速如何,以及是否存在鸟害等问题,需要提前在设计和建设方面采取一些措施。在工程验收阶段,天润新能则注重启动前的验收,针对每一种设备,制订详细的启动验收作业指导书标准,按照作业指导书的要求进行严格验收。在生产运行阶段,天润新能更多强调故障、缺陷响应,形成完成的闭环管理,通过技改大修管理加大设备治理力度。”贾世政如是说。

生产运行阶段

贾世政指出,天润新能构建可靠性指标管理体系分为两个层面:风电场时间可利用率相关指标,能量可利用率相关指标。按照设备属性,天润新能将设备分成了输变电设备和风机两个维度进行架构搭设,依靠指标体系管控生产运维的可靠性工作。

“指标数据的准确、可靠、及时是可靠性管理的基础,而依靠传统的人工统计,质量、时效和完整性难以保障和控制。指标信息需要依托相关信息化系统,才能获取真实可靠的数据。指标一旦出现偏差、滞后都可能出现问题,产生资源浪费。”基于此,天润新能近年开始着手信息化建设,包括一些区域的集控系统和全生命周期的资产管理系统。集控中心核心任务之一是实时掌握现场的生产运行工况,起到“少人值守”的作用。所有的集控成为数据接入节点,为数据中心提供数据支撑。在资产管理系统里,主要是业务流程、物料管理、缺陷/故障的处理响应、安全等方面内容。基于集控和管理两个系统来共同支撑信息化下新的“集中运行+区域检修”运维模式。天润新能目前已朝着集中运行和区域化检修的模式推进资产管理工作。在这两个系统基础上,天润新能初步建设了智慧运营平台,在平台上加载故障预警、状态检修、指标分析、性能提升等子模块,实现资产管理的数据化服务能力和设备健康管理能力。

风机检修

贾世政指出,传统的检修,采用一年四次巡检、一次全年检修、一次半年检修的模式。基于天润新能的运行经验,其中可能存在过度检修、资源浪费的情况。由此,天润新能启动检修的标准优化工作,通过针对不同的检修项目的类型和元器件不同的故障特性分析。天润新能将检修相关的作业手册以及标准进行重新分类和调减。把检修调整为半年巡检和全年检修各一次的检修模式,在非计划停运可控的基础上降低非计划停运时间。

发电能力提升

天润新能已实现200多万千瓦装机容量的场群控制器部署工作,场群控制器主要功能有如下几种:偏航对风自矫正、最大功率追踪自矫正、功率柔性控制、最优增益自适应等功能,针对风机功率曲线不同位置,分别起不同作用。通过场端硬件平台,读取机组运行历史数据,自动学习、分析控制参数,在线向风机推送矫正、补偿系数。目前平均效率提升可以达到1.78%。其次在一类、超一类风区启用暴风算法的控制策略,在载荷安全的前提下,提高风机的切出风速,在超一类风区5万千瓦的风电场,预计可增发上百万的电量。同时,天润新能结合激光雷达测风性能上的优异性,进行了小批量推广E-Farm项目,通过激光雷达提前测风的特性,加长叶片长度、控制机组载荷,实现了发电量8.5%的提升效果,又保证了机组在载荷方面安全可靠。

另外,天润新能通过风机无功控制系统,挖掘金风风机的无功补偿剩余能力。通过感知电网电压变化,及时对系统的无功进行补偿,减少SVG的补偿负担。根据以往的经验,SVG这类设备耗电量大,故障率较高。天润新能通过VMP系统,降低对SVG设备的依赖,降低SVG故障率,减少场用电。天润新能统计,每5万千瓦风电场每年可降低70~100万千瓦时的场用电量损失,提高风电场及区域电网稳定性。

技术层面

贾世政分享说,天润新能大力开展故障预警方面应用和研究工作。基于在运维过程中的经验知识,深度分析背后机理,再结合有效的模型算法,多点测试,过程不断迭代,最终形成风机的预警模型,再加上更多的预警模型,最终形成健康管理中的重要组成部分。同时,天润新能利用无人机开展叶片检修工作,发现之前遗漏问题,相对传统的“望远镜、蜘蛛人、回型平台检查”方式,在成本、止损、效果、安全等方面有明显提升。在输备电设备防雷上,贾世政分享了一个案例:“天润新能的一个风电场有四期项目,在去年一、二期投产后,集电线路在多雷季节因雷击跳闸4次。在今年开春,我们进行了改造,引用低残压避雷器,通过今年运行验证,一二期雷击次数降为零。”


来源:金风科技微平台

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