張衛(wèi)東國家電投集團山西新能源有限公司
降低綜合廠用電率提升發(fā)電效益
張衛(wèi)東
國家電投集團山西新能源有限公司
摘要:本文分析了風電場如何降低綜合廠用電率的方法。建設(shè)風電場主要是為了提高發(fā)電量及具有良好的發(fā)電效益。因此,風電場對于節(jié)能降耗的管理工作愈加重要。近年來,電力行業(yè)的整體工作重心全都向著“以效益為中心”的軌道轉(zhuǎn)移。技術(shù)創(chuàng)新和運行維護管理要效益就顯得尤為重要。
關(guān)鍵詞:風電場;綜合廠用電率;設(shè)備可利用率;發(fā)電效益
風力發(fā)電是潔凈的可再生的能源,我國的風電裝機容量每年都以30%以上的速度增長。我國山西擁有豐富的風能資源,新興的風力發(fā)電企業(yè)與傳統(tǒng)電力企業(yè)的發(fā)展時長相比,風力發(fā)電企業(yè)資歷較低,該行業(yè)的國家標準及規(guī)范尚不完善,尤其是現(xiàn)場安全管理不善,從事風力發(fā)電的相關(guān)技術(shù)人員資質(zhì)尚淺,對于專業(yè)技術(shù)的應(yīng)用和相關(guān)經(jīng)驗的累積相對不足。當中最突出的問題之一是當前風機可利用率較低,風電場損耗較大,綜合廠用電率較高。因此,在確保人員和設(shè)備的安全的前提下,如何降低綜合廠用電率、提升發(fā)電量、提升發(fā)電效益是目前風電企業(yè)所面臨的問題。
要實現(xiàn)要電量、要效益的風電場經(jīng)營管理目標。關(guān)鍵點在于開源節(jié)流,開源包括提高風機的綜合利用率及上網(wǎng)電量。節(jié)流包括提高運行維護管理水平、降低風電場的綜合損耗率。本文通過節(jié)流方面分析了降低廠用電率的有效措施。
風電場在運營維護中不免存在許許多多的問題,其中運行維護組織管理不協(xié)調(diào),風電場設(shè)備的可利用率嚴重降低,廠用電率升高,使風電場的發(fā)電效益降低。
降低風電場綜合損耗在一定程度上也可以降低廠用電率。風電場的設(shè)備組成包括三個部分,包括風力發(fā)電機組、站內(nèi)設(shè)備、送出線路及箱變等。從荷載上來看,風電場中風力發(fā)電機組的自用、站內(nèi)設(shè)備用電、輸電線路及變壓器的損耗等是廠用電和有功損耗的用電設(shè)備的主要方面。
運行維護管理水平的高低直接影響整個風電場的發(fā)電效率。提高運行維護管理水平,在某種程度上提高了風機的可利用率,從而提升了發(fā)電量,降低了廠用電率。提高運行維護管理水平關(guān)鍵是提高風電場工作人員的發(fā)現(xiàn)故障和處理故障的能力。
安裝風機狀態(tài)在線監(jiān)測和智能診斷系統(tǒng)可以幫助運行維護人員預(yù)測和準確判斷出風機的故障部位及磨損狀況。為了避免故障惡化出現(xiàn)的效益下降及風機可利用率問題,在早期故障剛剛出現(xiàn)時采取積極有效的維修措施,大幅度提升發(fā)電效益,降低綜合廠用電率。
根據(jù)運行經(jīng)驗,主變及母線損耗、箱變及線路損耗、變電站所用電、機組自用電這四部分均是可以降低的。
3.1減少機組自用電量
感應(yīng)式異步發(fā)電機會消耗大量的電能,在機組啟動和并網(wǎng)時處于電動機狀態(tài)。因此,對異步發(fā)電機機組數(shù)據(jù)進行優(yōu)化,可降低機組自用電量。
3.1.1更改啟動風速及時間
異步發(fā)電機在無風少風時,由于風速達不到并網(wǎng)的條件,啟動不完全,無法進行正常的并網(wǎng)運行活動,損壞機組設(shè)備的同時吸收大量電能。更改機組啟動風速,降低機組自用電量。
3.1.2調(diào)節(jié)快脫、慢脫時間及功率值
為解決風速小以及不穩(wěn)定的狀況,調(diào)短快脫、慢脫的時間,調(diào)大脫網(wǎng)功率,使其啟動頻率減少,機組自用電量降低。
3.1.3依據(jù)環(huán)境溫度設(shè)定冷卻裝置及加熱器裝置的啟停時間
風機機組的運行受溫度的影響,在冬季為保證機組正常啟動運行,必須使用加熱器裝置。在夏季風機運行時,由于在運行過程中機組零件做功會產(chǎn)生大量熱,如果散熱不及時,環(huán)境溫度長時間過高,則會引起機組運行失常,因此需要依據(jù)環(huán)境啟停投運。
3.1.4修正偏航系統(tǒng)數(shù)據(jù),減少偏航電機的啟停次數(shù)
偏航系統(tǒng)作用主要包括兩個方面,一是能使機艙跟蹤變化從而穩(wěn)定風向;二是偏航的作用導(dǎo)致機艙內(nèi)部電纜發(fā)生纏繞而自動解除纏繞。風機風能的轉(zhuǎn)化率隨對風角度大小變化,對風角度小,轉(zhuǎn)化效率高。在風角度通過控制調(diào)劑偏差增大時,在減少偏航電機的啟停率的同時,不會影響機組的正常發(fā)電量,達到減小自用電的目的。
3.2減少站用電量
升壓站中SVG的耗電量也是不可忽略的。49.5MW風電場SVG年平均耗電量占總發(fā)電量的0.25%-0.3%,在功率因數(shù)滿足要求的前提下,優(yōu)化風機發(fā)出的無功功率和SVG發(fā)出的無功功率,使風機盡可能多發(fā)無功,降低SVG的無功出力,減少SVG的耗電量。
另外,通過合理控制公用電器設(shè)施的使用等,降低綜合用電量。
3.3變壓器和線路的損耗
變壓器在銅損和鐵損相等的時候最經(jīng)濟,效益最高,而非是額定負荷時。變壓器銅鐵損耗隨電壓的升高而增加。因此在滿足電網(wǎng)電壓的前提下,盡可能維持高電壓,便降低變壓器的銅損,提高其運行效率。
以上分析了降低風電場綜合廠用電率的幾點可行措施,如圖1所示。在風電場實際運行中,除了變壓器、輸電線路、變頻器等主設(shè)備以及偏航、變槳等主輔助設(shè)備存在消耗問題外,其它輔助設(shè)備消耗也是不可忽視的。但對一個運營的風電場來說,設(shè)備消耗是客觀存在的,不可避免的,調(diào)整空間不大。
降低廠用電率關(guān)鍵在于精準預(yù)測和判斷風機的故障部位,在故障發(fā)生早期就采取措施,避免由于故障惡化所帶來的經(jīng)濟損失,提高了風機的可利用率,提升了發(fā)電量,降低了綜合廠用電率。因此,如何組織好在運風電場的運維管理工作,已是風電企業(yè)的工作重心。在目前整個風電行業(yè)的工作重點已經(jīng)從“跑馬圈地搞建設(shè)”到“以效益為中心”的軌道上來,尤其向運維管理要效益就將顯得更為重要。
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