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谭凤军:自动化厂商如何绘制海上风电“新航向”?

—— 访瑞能北方风电设备有限公司技术部电气工程师谭凤军

导读: 自1991年丹麦兴建世界上第一个海上风电场以来,欧洲海上风电装机容量不断增加,技术水平也随之不断提高,目前已经在全球同行中处于领先地位。在发展替代能源和应对气候变化相关政策的推动下,国内的海上风电项目也呈蓄势待发之势。

  自1991年丹麦兴建世界上第一个海上风电场以来,欧洲海上风电装机容量不断增加,技术水平也随之不断提高,目前已经在全球同行中处于领先地位。在发展替代能源和应对气候变化相关政策的推动下,国内的海上风电项目也呈蓄势待发之势。

  瑞能北方风电设备有限公司(以下简称“瑞能公司”)技术部电气工程师谭凤军认为,与传统的陆上风电项目相比,海上风电项目优势明显。“海上风电资源丰富,适合大型风力发电机组的运行;同时,海上空间广阔,发展潜力巨大;另外,由于沿海地区经济较发达,用电量较大,海上风电容易就近消纳,无需远距离输送。”谭凤军解释道。

  随着海上风场的数量不断增加,风场位置将极有可能处于距离海岸越来越遥远的远海地区,所以,风机的可靠性、安全性、防腐蚀性等因素变得更加重要。谭凤军介绍,作为风电设备供应商,瑞能公司越来越频繁地听到用户对于风机可靠性的迫切需求。“所以,作为自动化产品的用户,我们对于自动化产品的要求也是以满足风机可靠性为前提的。同时,变桨控制系统、状态监控系统等在风电项目的应用将更为广泛。”谭凤军说道。

  自动化产品如何满足海上风电机组需求?

  与陆上风场相比,海上风场更难接近,这就直接导致停机时间与更换、维修成本成为比实际备件成本更关键的因素。同时,由于运营商希望获得更大产能,那么风机系统就不得不向更大规格发展。但在获得更大产能的同时,运营商不得不承受损失更大的故障风险。所以,可靠性已经成为风机正常运行的重要指标。

  为使风机的可靠性增强,自动化产品必须具备防腐蚀、防盐雾、防潮湿、防霉菌的特性,谭凤军认为这是应用在海上风电项目上自动化产品的基本要求。同时,他还指出,若要提升自动化产品的可靠性,必要的冗余设计十分重要。“一种方式是提高安全系数,另一种方式是对一些部件进行备份,在部件发生故障后,备份部件可以代替原来的部件继续运行。这有效地降低了运营风险与维修成本。”谭凤军总结道。

  变桨控制系统如何选择?

  在2010年北京国际风能大会暨展览会上,SSB公司展示了自主研发的大功率变桨系统,这也将应用于上海电气3.6MW的海上风机。谭凤军认为,这是变桨控制技术的又一次升级。那么这是否意味着电气变桨系统会在海上风电项目上占据更大的市场份额呢?

  据谭凤军介绍,目前在风机制造市场上,电气变桨系统与液压控制系统都有应用。“采用电气变桨控制系统,不会出现液压油泄露的情况,所以这种系统不会造成高温液压油系统带来的环境污染问题,其能耗或能源浪费也比液压变桨控制系统少。同时,电动变桨控制系统比液压变桨控制系统更节能,因为液压变桨控制系统需要泵时刻运转,以使系统保持高油温,并随时准备让桨叶开始转动。”但他也指出,电动变桨控制系统中的安全电池或电容器是它的弱点,尤其在海上恶劣的环境下,如何保持电池不受腐蚀也至关重要。所以,目前到底哪种变桨控制系统更好还没有明确的答案,用户需要根据自身的实际需要来做决定。

  状态监控系统应用将更加普遍

  据了解,截至2020年,中国将兴建七个风力发电基地,每个基地的发电能力均能达到10kW以上。其中两个基地位于内蒙古,所以风机将要在严寒的冬季与多沙尘的春季保持稳定运行。其实,在世界范围内,这样的情况不胜枚举。所以,越来越多的风电运营商普遍认为恶劣环境条件下,风机更需要状态监控。因为风机大多位于风速极强、环境恶劣的环境中,发生故障的几率很高。

  由于风机设备尺寸不断增大,一旦发生故障,运营商将要蒙受巨大的经济损失与昂贵的维修费用;同时,海上风机不易接近、维护成本高;另外,国内的新风场大多位于气候条件恶劣的偏远地方,风场的规模也相应增大——这些因素都助推着风电行业状态监控系统市场的发展与成熟。“状态监测系统的确可以为风机的安全运行提供一种可靠的监测方式,让我们对一些不安全因素提前做出判断。我们也在积极响应市场需求,今年在山东的风电场,已经个别使用了状态监控系统。”谭凤军说道。

  风电行业自动化产品的发展趋势

  国内海上风机应用的广阔前景为风机制造企业带来了新的发展机遇,而质量好、运营经验丰富的机型将成为业主的首选机型。但谭凤军指出,海上输电问题、海上防腐蚀的措施以及台风的影响仍然制约着海上风电项目的发展,并考验着风机制造商的设计能力。那么自动化厂商应如何应对呢?谭凤军说:“自动化产品将在风电机组中广为应用。安全始终是电力系统的头等大事,所以评价自动化产品是否适合在风电行业应用的重要指标之一就是安全性能;同时,自动化系统的防腐性、可靠性,以及智能化水平也是风机控制系统首要考虑的问题;自动化产品的系统化、大型化、网络化是风电机组的基本要求,这也必将促进风电机组性能的不断提高。”

  在陆上风电项目中,风电机组发展的大型化是必然趋势,据谭凤军介绍,目前随着IECⅠ类风场资源的减少,IEC Ⅱ、IEC Ⅲ类风机将有更好的市场前景。同时,随着风电规模的扩大,风电并网标注将越来越严格,风电机组对电网的适应性要求也将进一步提高。那么,应用在这些领域的自动化产品势必要具有更强的可靠性与稳定性。

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