10月20日上午召开的风电机组优化升级专题论坛上,北京天润新能投资有限公司首席数据分析师刘磊发表了《发电性能影响因素&增功验证》的主题发言。
以下为发言全文:
刘磊:大家早上好,今天由我给大家带来增功验证评估方法,首先快速介绍一下天润新能,我们是金风科技的全资子公司,在去年发出了200亿度的绿色电能,同时还在售电市场上超过200亿度的售电交易,目前管理着超过12吉瓦的可再生能源能源。作为业主,风电场的增功手段是跟经济模型匹配在一起的,在经济模型建立过程中更关键的因素叫做增功效果该如何评估,很多非常好的增功手段,但是缺乏好的评估效果,就造成了卖产品的人和买产品的人都心存疑虑,我们也面临这样的问题。
现在市场上比较多的增功方法是软升级,意思就是不加装太多的硬件,只在软件上面进行操作和更改就可以了。还有一种叫做硬升级,是改变了一些硬件的措施,主要还是气动方面的改变,或者上大压小的方式,通过加长叶片,换大电机。还有一种软硬兼施,比较常见的是激光雷达。既要改变控制策略,又要增加相关的措施,所以这种叫硬升级。不管是软升级和硬升级,面临的问题是应该怎么对升级的效果进行评估。传统的功率曲线IEA61400-21这种,在风机前面立个测风塔,用测风塔来进行测试,它现在的主要问题就是费用比较高,平坦地形加上测风费用要50万,复杂地形由于地形标定的因素要到80万,这还没有算停机损失的费用。而且它还有个问题,全场进行升级评估,每次只能测一到两台,测试周期比较长,根据风况3到6个月。最重要的问题不是确定度,功率曲线的单点不确定度可以达到7%到10%,折合成年AEP年发电量不确定会到5%到12%,如果是通过软件方式增功评估,增功效果只有1%或者2%,带有非常大的不确定性度,结果会非常难受。
其实国外的业主也面临这样的问题。GE比较喜欢用的手段,就是切换法,对于软升级来说,可以把软升级开半小时关半小时循环。然后把所有开的数据作为一个数据集,把所有关的数据作为一个数据集,这种方法我个人是比较认可的。第一不用立测风塔,第二没有增加额外的测试手段,就仅针对这台风机而言,半小时的切换或者一小时,同时避免了由于风向、空气密度所带来的变化。如果测的时间够长的话,开关法是可以的。
这是一个激光雷达的案例,一般到了某个风速段,激光雷达作用就开始,在过渡段的时候,绿颜色会给这条功率曲线带来比较好的发电量提升,这是我们经常用的切换法。另外一个就是Side By side的方法,简单来说就是在被测风机旁边,把另外一台风机作为它的参照数,建立它的函数传递关系,得到这个方法,这种方法有一个问题,左边这个只适用于软切换,右边这个可能一个升级才花了十万二十万,但是它做一个测试就要花二十万,所以这个方法也没有得到很好的推广。
我们原来认为风就是风速加风向,叫风资源包。有相同风资源包情况下,有更多的输出,增功就是有效的。怎么样认定风资源包?先对SCADA数据可采集的数据进行了分类,对它进行了排列组合,比如说45号机组风速+温度+湍流这三个可以使值最小,它对你发电量的预测是最准的,可能有的机组位于风电场的边缘,可能对风向因素会更敏感,所以先统计敏感性,最终选取的是红颜色是升级前的数据树,黑颜色是升级后的数据集。选取了风流+温度+湍流之后,把多余的数据都剔掉,相同的输入看输出怎么样。这个里边有几点步骤,首先确定基准平均期,确定环境向量,寻找相同的环境变量。计算功率提升效果,就是用这种方法。
问题点,第一是严重依赖了环境向量测量准确性,如果在测试过程中换了个风速仪,基本就白费了。没有数据也不行,同时要知道升级详情。对于没有重叠到的环境如何计算,外推时应该采用什么样的方法,结冰对风速又会带来很大的影响。我们用这种方法还有一个好处,第一只依靠SCADA数据,第二可以批量的评估,这在统计学上面是有意义的,我们对刚才风电场66台机组进行评估完之后,发现它的第一次升级和最后一次升级其实没有特别大的作用,但第二次整场软件升级是有效果的,所以带来了全场8.1%的发电量提升。
最后简单进行一下总结,第一对于风机技术来说,如果想精准的进行增功评估,首先机组要对结冰有精准的识别,把数据剔掉第三风电场其他信息,包括刷机记录、测风塔信息、备件消耗、故障率需要记录,有可能增功是成功了,结果备件消耗上升了,这种是要做增功评估的。第三经济模型中需要引入更多的变量,还要看年季变化、还要延寿,比如增功增了三年,寿命减了两年,也是不合适,所以合理的评估方法。我们这边总结出来的方案就是第一要基于风资源包,同时用实际发电量来和它进行相互的见证,我们现在用这种方法已经可以批量对风电场进行评估,希望这个方法可以在业内进行推广,可以让好的技术能在风电上面,而不是大家算不清楚而推广不开来,谢谢大家。
(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)