淺談風電場運行與維護管理
風電場的運營管理是一個集成化的管理。從國內目前的現狀來看,是由研發、制造、投資、生產等多個主體通過技術服務相互交叉、協作,共同圍繞提高風場內風機的發電量,設備的可靠性及降低人員和設備維護成本等開展工作,最終保證風電投資建設的回報,為社會持續不斷地提供綠色、環保、優質的清潔能源。
一、風電運營管理模式
中國近幾年風力發電產業取得了突飛猛進的發展,風機功率等級達到兆瓦級,風電場的規模最小都是50mw,我國風電場分布的區域廣,自然環境和工作條件惡劣,且風電場規模大。風電場的運營管理模式不能一味地模仿國外的經驗,結合我們近幾年的維護經驗和不斷探索,大唐甘肅發電有限公司采取了建設與運營分離的管理體制,較好的推動了風電項目開發建設和風電場運營管理向專業化、市場化方向的發展。
1.建設與運營分離的風電管理模式
大唐甘肅發電有限公司目前對所轄風電產業的管理依托兩類管理實體,即負責投資建設的風電公司和負責風電生產管理的運營公司。風電公司將風電建設項目完成后移交風電運營公司實施運行和維護管理。這種管理模式是一種區域管理的探索和嘗試,其目的是實現人力資源專業化管理和人員的集中管理、靈活調配,推進規范化管理平臺建設,加快人員的調動和備件的流通,從而達到最大程度的降低人員和備件管理成本,為本公司風電產業提供專業化、標準化、規范化的服務。
2.風電運營公司的管理機制
2023年8月28日,由大唐甘肅發電有限公司控股成立了大唐酒泉風電運營有限責任公司(以下簡稱風電運營公司)。風電運營公司主營風力發電場的運營、維護、檢修和外部市場的開拓,旨在創建一個市場化運作的具有一定盈利能力的專業化公司,做大做強風電運營產業 。
(1)風電運營公司現負責大唐玉門風電場、大唐景泰風電場、大唐昌馬風電場等三座大中型風電場的生產運行、維護檢修和管理工作,風機總臺數291臺(v52-850風機58臺、sl77-1500風機89臺,sl82-1500風機134臺,fd-1000風機10臺),總容量393.8兆瓦。
(2)風電運營公司現設綜合管理部、設備技術部、工程管理部、財務部四個職能部室和三個風電場?,F有員工97人,分管理人員、運行員工、檢修人員三類。
(3)風電場的運營管理采取運檢分離的模式。運行實行三班輪換運作,檢修實行分組作業輪流值班,確保設備健康平穩運行。風電場設辦公室、檢修班、運行班三個部門。辦公室設場長1名、檢修專責1名、運行專責1名、物資兼后勤管理1名;檢修班設檢修班長1名、技術員1名、工作負責人3名、中級檢修工3名、初級檢修工3名;運行各班設班長1名、主值1名、副值1名。
二、風電場概況
甘肅省位于我國西北大陸腹地,地處青藏高原、內蒙古高原和黃土高原的交匯處,盛行風向穩定,風能資源蘊藏量豐富,地勢平坦,適合開發建設大型并網型風力發電場。大唐甘肅公司在該地區現在擁有三座大中型風電場,截止2023年4月總裝機容量393.8mw。2023年玉門、景泰兩個風電場裝機143.8mw的容量,實現年發電量29922萬kwh(其中玉門19333萬kwh、景泰10589萬kwh)。
大唐甘肅公司所轄的風電場分布在景泰、玉門、昌馬三個地域。風資源、裝機和接入系統情況如下:
1.大唐甘肅公司風電裝機情況
風電場總裝機容量(mw)機型臺數(臺)投產日期
景泰一期45sl77-1500302008.12
二期49sl77-1500262010.12
fd60-1000102011.04
玉門一期49.3v52-850582006.12
二期49.5sl77-1500332008.06
昌馬201sl82-15001342010.12
合計393.8291
2.風電場接入電網的模式
風電運營公司承擔運營的大唐玉門風電場和大唐景泰風電場的電網接入模式均是由風機就地箱變將風機出口電壓690伏升壓至10千伏后經架空線路引入110千伏升壓站,最后經110千伏出線送至當地電網。大唐昌馬風電場是通過將風機出口電壓升壓至35千伏后引入330千伏變電站,通過330千伏出線送至當地電網。
3.風電場的風資源特征
通常情況下,景泰地區年內3~5月風速最大,9月~翌年1月風速較小,也就是說,春季風大,秋冬季風小。玉門地區11月~翌年4月風速較大,7~9月風速較小,即冬春季風大,夏季風小。玉門、景泰風速均為白天大,晚間小。在實際運行中各風電場的風資源情況都有所下降,玉門風電場實際年平均風速為6.80m/s,年有效風速(3.0m/s-20.0m/s)時數為7509h;景泰風電場年平均風速為4.99m/s,年有效風速(3.0m/s-20.0m/s)時數為5620h。
三、風電機組的維護管理
(一)安全管理
人是安全生產中最關鍵的因素。我們始終把人員因素放在安全生產管理的首要位置來抓,突出'三個抓好',實現'一個塑造',即抓好思想的重視和責任的明確、抓好技能的提升和意識的增強、抓好氛圍的形成和文化的構筑,努力塑造'本質安全人'。
1.以創建本質安全型企業為抓手,不斷完善安全生產管理體系。
一是開展大唐同心文化建設,大力營造同心文化、安全文化氛圍。以指標達標、管控達標、文化達標為目標,以體系建設、風險管控、文化落地為抓手,同步實施、循序漸進、相互促進,努力實現'人員無傷害、系統無缺陷、管理無漏洞、設備無障礙、風險可控制、人機環境和諧統一'。
二是嚴格執行'兩票三制',推進現場作業標準化。
三是持續深入開展'三講一落實'活動,提高班組風險防控能力。
四是認真做好風電技術監控工作,及時發現并消除設備隱患。
五是加強重大危險源管理和危急事件應急管理,做好季節性檢查及專項檢查,及時消除環境中的不安全因素。以'正在做的事情為中心',從日常的'三會一活動'(安全分析會、安全監督網例會、班前班后會、安全日活動)做起,劃清責任界面,落實各級人員的安全生產責任。
六是明確目標、責任到人。公司與部門、部門與班組層層簽訂安全生產責任書,對安全責任進行細化分解,建立橫向到邊,縱向到底的安全目標責任體系,把安全責任落實到企業生產經營的各個環節和每一個崗位,做到思想、責任、壓力、目標'四到位',形成'公司控制事故、部門控制障礙、班組控制異常、個人控制差錯'的四級控制格局。
2.實施全過程管理和超前控制,實現安全生產'可控、在控'
一是加強過程控制,確保安全工作落實到位。我們始終把安全生產放在一切工作的首要位置來抓,在班組中大力開展'三講一落實'活動,堅持每天召開生產例會,每月召開公司安全分析例會,各級一把手親自參加,共同研究分析安全生產工作,掌握安全生產現狀,協調解決存在的問題,使生產系統各項工作高效運轉、政令暢通。各部門安全生產第一責任人必須按時參加每周班組安全分析會,與職工一起查問題、找隱患,定措施,保證了安全部署的層層貫徹、安全信息的層層傳遞和安全措施的高效執行。
二是加大查評整改力度,樹立超前防范意識。堅持安全大檢查與重大危險源評估有機結合,從查安全管理、查事故隱患、查違章入手,開展春、秋季安全大檢查工作,消除各類不安全因素。同時,加大防人身傷害工作力度,抓住防人身觸電、防誤操作、防高空墜落等關鍵環節,下大力氣檢查整改,落實防范措施,杜絕了人身事故的發生。在開展安全大檢查的基礎上,我們充分借助重大危險源評估這一有效手段,對公司安全生產現狀進行全面自評,找出安全生產中的薄弱環節和存在的問題。針對查出的問題,制定整改計劃,逐條落實責任部門和責任人,并將各部門整改情況進行定期通報,有效保證了整改計劃的落實。
三是加強執行力建設,突出規范化和制度化的引領和指導作用。加強制度建設,先后修訂了《安全生產責任制管理辦法》、《安全生產工作獎懲細則》《反違章管理規定》等19個安全管理制度和25個應急預案,建立了較完備的安全管理制度體系。每年年初制定年度安全生產'一號文件',明確全年安全生產目標和指標,要求各部門逐級落實,分解到人,使全體職工都有明確的安全責任和目標。堅持'獎懲并舉,重獎重罰'的原則,健全完善安全生產激勵機制,對違章、違規行為實行重罰,使責任人切實感受到安全問題帶來的'切膚之痛'。
3.強化安全生產標準化建設,提升生產管理水平
一是以'專業化、標準化、信息化'為抓手,不斷提高風電安全生產管理水平。
在例行工作和定期工作標準化的基礎上,推進管理工作標準化,并不斷優化管理流程,突出風電特色。實施信息化管理,建立安全管理、檢修理、運行管理、培訓管理、生產物資管理等動態監控系統,及時糾正偏差,堵塞管理漏洞,實施智能化管理,持續推進電網友好型風電場建設。
二是加強安全設施標準化建設,規范作業環境。我們從加強安全設施規范化建設著手,推動安全標準化建設。按照'本質安全型風電場'對安全設施的標準要求,對風機、箱變、變電站圍欄等安全標識進行了清晰的規范,裝設'止步!高壓危險'、'禁止攀登,高壓危險'、'必須戴安全帽'、'必須穿絕緣鞋'等安全標示牌,提高了安全設施規范化水平。
三是實行'兩票三制'的標準化,筑牢現場安全防線。
嚴格執行生產現場任何工作必須堅持工作票制度,開展作業現場危險點分析與控制,不斷加強作業現場的安全管理,實現'兩票'做到三個百分之百,即現場作業除嚴重危及人身、設備安全的情況下可以不開票外,必須做到100%開票;票面安全措施、危險點分析與控制措施及票執行的環節必須100%落實;標準票的覆蓋率要努力達到100%,即正常方式下的作業和操作都必須有標準的工作票和操作票。
四是實行檢修作業指導書的標準化,確保檢修作業規范有序。
我們大力推行檢修作業的規范化、標準化,在風機定檢維護中積極引入標準檢修作業指導書,實現現場作業標準化。對每一項作業的工序、工藝、技術標準和安全措施在指導書中都做出具體規定以指導操作,實現'打勾作業',保證檢修質量和作業安全。在管理中,對人員分工、使用的工器具、需要的材料、檢修記錄、驗收記錄都做出具體規定,做到有據可查和責任落實。
4.實施對標一流管理,鑄造精品項目
采用 '五確認一兌現'的方法(即確認目標、問題、對策、責任、效果,兌現獎懲),對標管理、落實責任實現閉環管理。生產經營持續深入開展對標管理,采取發電量與工資總額掛鉤的激勵措施、全面深化對標工作。每個風場每天對同一區域、同一電網風電場的發電量、風機利用用小時數等關鍵技術指標區域對標,找出差距、制定措施,迎頭趕上。
(二)風機故障類型、普遍存在的問題
1.風電機組的常見故障
(1)液壓系統油位及齒輪箱油位偏低;
(2)風力發電機組液壓控制系統壓力異常自動停機;
(3)風速儀、風向標發生故障;
(4)偏航系統發生故障造成自動停機;
(5)風力發電機組設備和部件超溫而自動停機;
(6)風力發電機組槳距調節機構發生故障;
(7)發電機匝間短路故障;
(8)控制系統的故障。
關于風機乃至風電場的設備故障和檢修維護,由于各風電場風機設備投運時間相對較短,部分風機目前還由制造廠負責維護,目前暴露出來的設備問題還不具有代表性和規律性,有待于進一步收集、整理相關資料,分類分析,為下一步設計優化和現場消缺、改造積累第一手材料。下面引用一篇有關報道,以激發各方面的關注。
2.案例
近期,風機著火、倒塌事故時有發生,而風機的裝機容量發展速度卻在直線上升,單機容量也是越做越大。風機的質量問題已經引起產業鏈條上所有利益方的關注,這個產業需要增加一些憂患意識。具體內容參見附件1:《風機著火及倒塌事故接連發生 質量問題引關注》。
(三)風機檢修現狀
風電場投運后,我們每年都安排檢修人員到風機裝備制造廠學習。對現場投運的風機,我們與風機廠家的維護人員一起進行風機的維護、消缺工作,并請風機廠家的維護人員進行技術講課和現場講解,培養檢修人員維護風機的技能和水平。從2023年開始,玉門一期v52風機(49.3mw)由我們自己的檢修人員承擔日常維護消缺和定檢維護,景泰一期和玉門二期在年內由廠家完成兩年維護后移交給我們承擔日常維護消缺和定檢維護、修,屆時我們維護的風機將達到121臺,容量為143.8mw。
1.風機日常維護保養
對風機的日常維護,我們也在不斷探索、不斷完善,注重抓好以下幾個方面的工作:
一是嚴格按照日常維護制度的規定、風機維護手冊中的要求,并結合季節氣候條件完成設備消缺工作及臨時出現的設備消缺工作。
二是臺賬記錄的規范管理。工作完成后在設備臺賬及中控室的消缺記錄本上做好詳細準確記錄,注明工作完成人、檢查人及時間,以便用于分析問題、總結積累經驗、找出規律及共性之處,為以后的工作提供幫助。
三是每天的巡檢工作。風速小的時候登機檢查,聽聲音、看顏色、看數據、看油位、檢查運動狀態、聞味道、摸溫升等。風大時在風機底下巡視,去順風方向聽聲音,看運行狀態,及時發現故障隱患,防范于未然。
2.設備定檢維護
設備定檢維護分為半年維護、一年維護。比如,半年維護周期為6個月,定期維護的內容有緊螺栓、加換油酯、設備對中找水平、換密封件、調整更換剎車片、處理繼電器和接觸器以及開關接點等。定期維護的具體時間一般安排在風小或無風天進行,避免因維護停機而損失更多的電量。
目前我們已能夠全面完成風機的定檢維護和日常維護消缺工作,并且能夠完成風機發電機更換等大型項目,風機可利用率始終保持在96%以上,確保風電機組穩定、經濟、高效、安全運行。
3.備品配件的管理
備件的及時供應是保證設備發生故障后能及時修復,提高設備完好率的物質條件。建立健全物資采購制度、出入庫登記等制度,入庫的備品備件分類存放,設專人管理、建立臺帳,做好出入庫登記,且定期盤點。更換備品配件后在設備臺賬中做好記錄,以備查驗。風機備品的采購基本上依靠風機廠家獨家供應,按照保證夠用又不要積壓的原則,輔助觸點、繼電器k250等易損件的庫存始終保持10個以上,變頻器、直流輸入模塊等不易損壞的配件保證庫存2個,油脂、碳刷等消耗性材料按照半年的用量進行采購和儲存,經過兩年多定檢維護和消缺的實踐,備品配件能基本滿足現場維護、消缺的需要。
4.風機用油脂國產化的嘗試和探索
從2023年8月開始,我們從玉門風電場選定四臺v52-850kw機組進行試驗,將其中兩臺機組的齒輪油、液壓油、潤滑脂全部用國產昆侖潤滑油相關油脂進行替換,與另外兩臺進行對比,每30天對上述四臺機組的油脂進行取樣,送交專業油脂檢測中心進行檢測,通過不少于兩年的跟蹤檢測,得出昆侖潤滑油脂能否替代原有進口油脂的結論。
5.人力資源管理
(1)新員工的培訓
新招聘人員采取集中培訓和實習培訓兩個階段。
首先集中培訓, 以講課、現場參觀、制度解析、案例分析等多種方式向員工宣講企業概況、企業文化、規章制度、安全常識,引導員工做好自身的職業生涯設計,對風電行業有一個全新的認識。
其次是崗位實習。在通過《電力安全工作規程》理論考試合格后,進入生產現場,在風電場各級管理人員的統一安排下開展以現場實踐為主的學習培訓。培訓采取師傅帶徒弟的方式,以案例教學、基礎理論講解和現場操作為主。
(2)運維人員的培訓
一是安排人員到風機廠家或請專家來現場進行講課,主要學習風力發電機原理;風機各系統構成、各部件結構和功能;風電場運行和檢修技術;風機常見故障及處理方法等。
二是主要針對變電站運行、風機消缺和定檢維護為主,由技術人員或業務骨干在工作現場針對實際設備講授操作理論、程序與技術規范,然后進行標準化的操作示范演示,把所要學的技術、程序、技巧、事實、概念或規則等呈現給學員。學習人員逐一模仿練習,使操作逐漸熟練直至符合規范的
序與要求。技術人員在現場作指導,隨時糾正操作中的錯誤表現。這種方法培訓直觀,有較強的理性認識,能夠使學習人員很容易接受,培訓時間短
效果明顯。
通過培訓,提高員工專業技術素質,提高工作質量和工作效率,提高安全工作能力。
風電建設規模的快速增長必然帶來風電各專業人才的稀缺。風電專業人才的競爭已基本到了白熱化的程度。風電項目自身的特點決定了項目所在地大多地處遠離城市、自然環境惡劣、生活條件艱苦的地區。高學歷專業人才千金難求。即使是基于眼前就業壓力而進入風電場來的,也僅僅是把風電場做為過渡,一旦有了較好的發展機遇和其它符合自身追求的目標就會離去。有些本地化的一線工人也基于用人單位人事勞資管理方面的因素,大多采用勞務派遣的方式,使運檢一線人員深受無歸宿感的困擾,無法安心服務于風電場。玉門風電場是甘肅省內投運最早的風電場之一,隨著酒泉千萬千瓦級風電基地的建設,技術工人流失非常嚴重,先后有十多位辭職,到其它風電場工作。如何留住人員,是我們面臨的一大難題。
四、風力發電穩定性及目前采取的措施
(一)風資源
附表2:風資源情況表
風電場年平均
風速m/s年有效風速
m/s年有效風速
小時數h平均風能
密度w/m2
可研設計玉門7.63.0--21.07787485
昌馬7.643.0--20.08139396
景泰6.573.0--20.07191354
實際玉門6.83.0--20.07509/
昌馬////
景泰4.993.0--20.05620/
從表中數據不難看出,設計給出的年平均風速和年有效風速小時數均比實際要大。該組數據是從風場風機運行中獲取的,沒有權威性,可作為參考。對今后的項目建設可研論證可作為一種提醒。這樣對一個風電場的投資回報分析能夠更趨準確和合理。
(二)風電機組低電壓穿越能力技術改造進展情況及存在問題
《國家電網公司風電場接入電網技術規定》中對風電場低電壓穿越要求為: a)風電場必須具有在并網點電壓跌至20%額定電壓時能夠維持并網運行625ms的低電壓穿越能力; b)風電場并網點電壓在發生跌落后2s內能夠恢復到額定電壓的90%時,風電場必須保持并網運行。
大唐甘肅公司所轄291臺風電機組中,vestas風機為2006年投入運行的機組,不具備低電壓穿越能力;華銳sl-1500風電機組出具有低電壓穿越能力的測試報告,但在風電機組發生事故時,河西玉門地區所有運行風機全部脫網,因此對風機是否具備電網標準要求的低電壓穿越能力,有待實驗考證?,F已與幾家風機制造廠家進行積極溝通,風機制造廠家將根據電網標準要求,通過試驗驗證對控制器進行軟、硬件升級改造,具備低電壓穿越能力,確保在電網故障電壓降低的情況下,風電機組不脫網,保持發電運行能力,在故障切除后很快恢復正常運行。
(三)有功智能控制系統運行情況分析
1. 有功智能控制系統
甘肅大型集群風電有功智能控制系統包含甘肅省調調度員控制終端和嘉峪關地調調度員控制終端,下管屬330kv玉門變和瓜州變兩個控制主站,這兩個控制主站下又控制330kv嘉峪關變、玉門變、瓜州變、張掖山丹變、涼州變五個控制子站,這五個控制子站又分別去控制大梁、向陽、中電酒泉、三十里井子、昌馬、大唐玉門、潔源、北大橋東、柳園等諸多風電場和張掖、金昌的火電廠。
2.大型集群風電有功智能控制系統在風電場的主要功能
裝置通過專用2m通道,與330kv玉門變、瓜州變兩個控制主站和嘉峪關地調、甘肅省調的調度員控制終端通信功能,把裝置測量的數據、動作報告等內容,經過330kv玉門變、330kv瓜州變兩個控制主站上送到嘉峪關地調、甘肅省調的調度員控制終端顯示。在風電場采集的信息主要為風電場上網功率,各饋線功率,計算風電場總出力,并將這些信息通過玉門、瓜州主站上送至地調、省調進行監測;同時接收地調、省調調度員終端計算機下發的當前計劃出力、標桿計劃等信息,根據當前計劃控制本風電場的出力。還可以根據風電場實際風資源狀況申請加出力等。
甘肅大型集群風電有功智能控制系統的投入運行,實現了電網接納風電能力的實時評估,然后根據評估結果確定風電最大發電出力,分配并顯示各風電場的發電計劃,做到了風電智能調度、有功智能控制、風火打捆的協調控制,實現了集群風電與電網的互動閉環控制,既能保證電網的安全、穩定運行,又保證了風電送出的最大、最優化。
但在現階段由于河西玉門地區電網穩定性要求和送出線路負荷所限,省調下發的標桿計劃一般只能達到各風電場總出力的30%左右甚至更低。送出線路負荷問題已經是制約風電送出的突出問題,也是制約風電有功智能控制系統發揮最大作用的突出問題。
(四)動態無功補償裝置設備運行情況
早期的風電機組不具備維持和調節風機端電壓水平的能力,在運行時還要從系統吸收無功功率,相應地,風電場需要裝設無功補償裝置進行補償。
大唐甘肅公司景泰風電場裝設有兩臺svg動態無功補償裝置、昌馬330kv變電站裝設有一臺svg動態無功補償裝置、玉門風電場裝設有兩組電容器(svc)。這些無功補償裝置在投運時對照設計說明書和相關技術標準,通過了有計劃的性能試驗、動態調整跟蹤,在投入運行后隨時對設備運行狀況和存在的問題與廠家聯系處理,確保了該裝置運行的安全穩定性。
(五)風功率預測系統建設情況
風電具有間歇性、隨機性和波動性。風電場出力不穩,給電網調度、調峰、安全等帶來一系列問題。準確的風電功率預測是解決以上問題的有效方法之一。風功率預測系統技術的關鍵是對于風電場氣象信息的預測。建立風電功率預測系統對于風電場的日常運營有著重要意義,風電功率預測系統使風電場可以向電網公司提供準確的發電功率預測曲線,這使得電網調度可以有效利用風電資源,提高風電發電上網小時數。根據德國、丹麥等歐洲風電發達國家的經驗,如果風機檢修全部在小風期或者無風期完成,風電場每年的發電量將提高2%,以5萬千瓦的風場為例,其每年直接經濟效益將超過120萬元。由國家電網公司發布的《風電場接入電網技術規定》、《風電調度管理規定》中,都對風電場的發電功率預測技術參數進行了明確的規定。
目前,我公司所屬風電場與當地氣象局建立了良好的關系,依據氣象局提供的次日和一周內的氣象資料,進行發電功率預測。
五、網架結構和送出對風力發電的制約
1.嘉酒電網的結構及特點
嘉酒電網位于甘肅電網最西端。主要擔負著嘉峪關、酒泉兩市及其周邊地區6縣(市、區)和'三個基地'(即新能源基地、有色冶金新材料基地和特色農產品生產與加工基地)的供電任務。電網的主要特點是供電半徑長,重要用戶多,多種能源發電形式并存,尤其是風力發電蘊藏資源豐富,電網負荷分布不均衡,呈現為西部電網電源集中,東部電網負荷集中。隨著西部大開發打造甘肅路上小三峽,發展風力清潔能源戰略的實施,近兩年網內風電、水電建設項目發展迅猛,嘉酒電網已逐步形成為火電、水電、風電互補的送電端電網。
嘉酒地區電網以110kv為主要網架,以330kv嘉峪關主變電站﹑玉門主變電站﹑瓜州變電站為樞紐,經玉-嘉-泉雙回線與甘肅電網聯結。
按地域劃分,嘉酒地區110kv電網可分為東部電網、中部電網、西部電網。
(1)東部電網:以330kv嘉峪關變電站為樞紐。嘉峪關變電站、金塔變電站、大莊子變電站、河東里變電站、東風變電站分別經110kv嘉金雙回線、金大雙回線、大河雙回線、河東雙回線連接。連接酒鋼電力系統,并向嘉酒電網的負荷中心輸送電力。
(2)中部電網:以330kv玉門變電站為樞紐,通過110kv玉唐線、玉三線、玉聯線與大唐風電場、低窩鋪風電場和聯合變水電連接。嘉酒中部電網通過110kv玉門鎮變-330kv瓜州變-330kv玉門變電磁環網運行。連接大量的風電和水電。
(3)西部電網:以330kv瓜州變為樞紐。通過安西變-敦煌變雙回線-肅北變、阿克塞單回線連接肅北水電群及凱騰燃氣電廠。
截止2023年4月底河西地區總裝機容量達到了420萬千瓦左右,由于網架結構薄弱,電力輸送存在瓶頸。目前甘肅電網只能吸納30%左右的風力發電量。
2.風機大面積脫網對電網的影響
在電網電壓跌落情況下,風電機組中的雙饋感應發電機會導致轉子側過流,同時轉子側電流的迅速增加會導致轉子勵磁變流器直流側電壓升高,發電機勵磁變流器的電流以及有功和無功都會產生振蕩。這是因為雙饋感應發電機在電網電壓瞬間跌落的情況下,定子磁鏈不能跟隨定子端電壓突變,從而會產生直流分量,由于積分量的減小,定子磁鏈幾乎不發生變化,而轉子繼續旋轉,會產生較大的滑差,這樣便會引起轉子繞組的過壓、過流。如果電網出現的是不對稱故障的話,會使轉子過壓與過流的現象更加嚴重,因為在定子電壓中含有負序分量,而負序分量可以產生很高的滑差。過流會損壞轉子勵磁變流器,而過壓會使發電機的轉子繞組絕緣擊穿。為了保護發電機勵磁變流器,采用過壓、過流保護措施勢在必行。 保護動作即風機脫網。
當風速超過切出風速或發生故障時,風力發電機會從額定出力狀態自動退出并網狀態,風力發電機組的脫網會產生電網電壓的突降,而機端較多的電容補償由于抬高了脫網前風電場的運行電壓,從而引起了更大的電網電壓的下降。絕大多數風電機組不具備低電壓穿越能力,在系統電壓出現瞬間波動時大量風機脫網,造成系統異常情況擴大。
2023年一季度以來甘肅省內部分風電場發生了由于設備故障引起風機區域性的大面積脫網事故。其中比較典型的是:
(1)2023年2月24日,330kv橋西升壓站第一風電場35b4饋線開關柜下側電纜頭發生c相擊穿,后演化為三相短路故障,導致系統電壓大幅度跌落,敦煌變330kv母線電壓最低跌至272千伏,造成298臺風機因不滿足低電壓穿越能力而脫網,共甩出力約40萬千瓦時,之后由于網內svg(svc)裝置沒有正常發揮動態無功調節功能,造成大量無功功率過剩涌入330千伏電網,同時因風電大幅度減小,進而引起系統電壓升高,750千伏敦煌變330千伏母線電壓瞬間達到365千伏,最高達到380千伏,750千伏母線電壓瞬間達到800千伏,最高達到808千伏,最終300臺風機因過電壓及其它原因脫網,共甩出力約為42萬千瓦。
(2)2023年3月11日,330千伏昌西變大唐第一風電場35e1,35f4饋線分別因電纜頭終端頭a相,c相燒損跳閘,引起系統電壓波動,造成玉門地區8座風電場171臺風機因低電壓脫網,共甩出力約23萬千瓦時。
總的來說,對于風電運營及維護管理,我們也處在探索階段。風力資源和設備潛能可否更高利用,主要還是起因于風力發電本身的穩定性,受制于送出和電網安全。現階段,對風機設備的維護管理已逐漸走向規范化,在此基礎上,我們運營維護行業也將會同研究機構、制造廠、投資方,共同優化設計,推進技術改造等共同關注的問題。