汇智天华风电机组控制策略优化与发电量提升中电联会议

1、在线运行风电机组的控制策略优化与发电量提升,北京汇智天华科技有限公司 2017年4月,目 录,公司简介 项目背景 机组技术性能优化原理概述 工程实施方案 案例简介 核心产品,公司简介,北京汇智天华（原君泰峰能）科技有限公司是专业从事风力发电机组技术优化与性能提升、运行状态诊断与解决方案实施、风机智能化和风电场智慧化改造的专业化高技术服务公司。 公司凝聚了一批具有业内顶尖技术水平和多年行业实践经验的风电机组设计、维护、维修专业人才，通过风电机组技改优化相关的技术和产品研发、工程实施、运行维护等技术服务业务为风电开发与运营企业提供风电场运维解决方案。 我们的宗旨：实现机组最佳运行状态，为社会提供更

2、多绿色电力，为客户创造更多投资收益。,项目背景,在线运行风电机组技术特点： 生产厂家众多，各家技术路线各异，技术水平参差不齐，不同厂家、不同型号机组设计制造水平差异很大，导致机组的性能、质量、可靠性差异极大； 由于技术水平所限，早期生产安装的风电机组单位功率扫风面积相对较小，控制策略相对简单，风能利用效率相对较弱，发电量偏低。相当一部分机组具有很大的技术优化和性能提升空间； 机组安装运行后，硬件（叶片、变桨和偏航系统、齿轮箱、发电机、变频器、塔筒等）已固化，提高机组性能的有效办法如加长加宽叶片、提高轮毂高度、优化微观选址等措施已很难采取。,机组技术性能优化原理概述,提高在役机组发电能力的方法：

3、 系统研究分析、及时发现和处理机组故障和潜在故障隐患，降低机组故障率和停机时间，提高风机有效可利用率。 采用先进控制策略，变静态参数控制为动态多参数协调控制，优化机组控制软件，在机组安全平稳运行的基础上实现发电量最大化。,机组技术性能优化原理概述,将风机的运行控制在最佳叶尖速比附近，最大限度捕获风能。,机组技术性能优化原理概述,转速、扭矩、桨距角协调控制，最大限度把机械能转化为电能,机组技术性能优化原理概述,必须考虑风电机组各系统的动态特性： 风的动态紊流特性：紊流，漩涡交替，快速随机变化 叶片的空气动力学特性，特别是变工况特性 大速比、大转动惯量下的传动系统动态特性 变桨、偏航系统的动态响应

4、特性 发电机与变频系统的电力电子动态耦合特性 电网动态特性的影响。 这些系统既具有各自的动态特性，同时又相互耦合，相互影响。在设计机组的控制策略时，必须建立各系统的动态数学模型，采用先进智能算法，主动寻优，协调控制，实现发电量最大化，这就是风机的精细化模型控制策略。,机组技术性能优化原理概述,同时优化： 变桨轴承磨损保护策略，延长变桨轴承寿命； 优化的桨距角控制算法，减小机组振动，降低机械载荷，延长风机寿命。 大风保护策略等,机组技术性能优化原理概述,优点： 机组硬件不做改动，只是软件优化，试验成功后再推广，消除了业主的技改前期投入风险； 安全链不做任何改动，切入前和切出后的控制策略不做任何改

5、动，安全控制策略不做任何改动，仅对机组在满发之前的过程控制软件进行优化，载荷安全性经过认证，保证了机组的安全稳定性； 在软件优化前，对机组全面体检，深度治理，发现和消除机组故障隐患； 机组优化后增加的电量收益为净利润增加，效益提升明显。,工程实施方案,工作流程 原则“全面普查，系统分析，个性化精准治理” 运行数据的分析与评估，亚健康状态定位； 对每台机组配置和部件状态进行详细检查、发现存在的故障和隐患； 系统分析部件运行状态和故障及隐患原因，找到病根； 对症下药，每台机组个性化治理与机组维护维修； 风电机组软硬件的精细调整与调试； 具有先进控制模型算法的PLC主控程序升级改造 数据收集与改造效

6、果评价,工程实施方案,机组检查诊断 接地检查、控制柜检查、发电机检查、轮毂内检查 、急停按钮检查、后备电池检查、齿轮箱检查、 刹车系统检查、 安全链检查等。,工程实施方案机组振动测试与分析,工程实施方案,机组软硬件的精细调整与调试 电气系统维护； 软件系统检查与维护，包括限功率，限变桨角度，修改振动限值等检查； 各系统间隙，对中等检查与调整； 运行数据的提取与备份等。,工程实施方案,PLC主控程序升级改造 按照风电机组配置，选择合适程序版本，下载优化后的机组主控程序 完成后，检查PLC与变桨系统、变频器的通讯状态，水冷油冷系统，手动测试变频器，手动变桨测试，手动偏航功能是否可以正常工作；启动风

7、机检测风机是否按照预定逻辑进行，监控变桨状态与发电机转速是否正常；自动并网测试等。 在调试工作结束后，进行程序自动运行测试，确认风机可以在各种风况下安全、稳定工作。,工程实施方案,技改效果评价 选取历年运行稳定、风况相近、发电量相近的对比风机与改造风机进行发电量实际对比。,案例一,某风电场一期安装33台华锐1.5兆瓦SL1500/77风电机组，二期安装33台华锐1.5兆瓦SL1500/82风电机组，全站共装机66台，装机容量99MW，风电场于2010年6月投入商业运行。 于2015年1月中下旬进行了9台机组技改，2015年9月上旬再次进行了4台机组的改造； 2017年3月完成项目验收。,案例一

8、,技改机组为一期A11、A16、A20、A24、A30，二期B8、B14、B17、B23、B26、B30共计11台机组。标杆机组为一期A4、A7、A29，二期B6、B19、B33,技改机组系统技术优化和发电量提升效果评定所用发电量数据采用甲方中控SCADA系统日计数器记录和日状态记录。 运行数据统计时间段： 技改后统计时间：2015年12月1日至2016年12月1日 技改前统计时间：2013年10月1日至2014年10月1日,发电量提升效果评价,案例一,1.3 按照合同规定的对比方法（剔除失真数据）,发电量提升效果评价,发电量提升率7.07%,发电量提升效果评价,2、按照一对一的对比方法技改效

9、果评价 由于按合同中规定的标杆机组数量较少，选取的标杆机组不能与技改机组进行有针对性的比对，所以对标杆机组按照2012年至2014年平均发电量最接近技改机组发电量的标准进行选择，： 2.1 标杆机组的选取原则 选取与技改机组地理环境差异小、运行稳定的机组作为标杆机组，每台技改机组都有一台可作为对比的标杆机组，标杆机组选取如下：,发电量提升效果评价,发电量提升效果评价,2.2 剔除故障影响 将SCADA日计数器数据中，故障时间与维护时间之和大于2小时，风速大于3m/s的技改和对比机组当天数据一起剔除后再进行对比。,发电量提升效果评价,发电量提升效果评价,发电量提升=（技改机组总发电量/标杆机组总

10、发电量-1）100%=7.18%,2016年3月起在山东某风场实施了华锐风机主控系统改造升级及智慧化风场项目，目前处于技改效果考核评价阶段。 项目技改机组60台，剩余6台机组作为标杆用于效果比对评价。为了保证结果的真实性和公平性，技改机组和标杆机组的每台机组均加装电度表，统计电度表专用的通讯线路和数据采集系统计量。 技改工作于2016年3月15日开始，5月30日基本完成技改工作，6月1日正式进入考核期。截止到目前，累计发电量提升量大于7%。改造后一二期（风轮直径82米）发电量超过了五、六期（风轮直径87/89米）。,案例二,案例二,标杆样机和技改机组分布,案例二,主控升级效果评估方案三：与其他

11、期发电量对比,案例二,案例3,2015年3月下旬内蒙某风场进行了“3+3+3”发电量提升效果现场对比，机组型号为SL1500/77。,3台机组：标杆机组，不做技改； 3台机组：君泰技改； 3台机组：另一厂家技改。 从风场中选出风资源和运行情况相近的9台机组，厂家现场抽签决定各自的技改机组。,案例2,技改前各组机组发电量差别小于1%,案例2,技改后，不考虑故障停机影响，君泰技改机组发电量提升13.11%,技改后4月16日至7月21日原始数据,案例2,技改后，剔除大故障期间所有机组数据后，君泰技改机组发电量提升7.36%,剔除大故障期间所有数据后4月16日至7月21日数据,核心产品之一： 基于全新

12、控制算法和策略的风电机组主控软件,在不改变机组硬件配置的条件下，通过各部件的协调动作，尽最大可能提升机组整体发电效率，实现机组实际发电量最大化。,核心产品之二： 基于大数据分析和智能算法的风电场监控软件,实现SCADA、AGC、AVC、调度通讯系统的完全整合，符合电力系统标准规范；同时实现数据结构优化、数据库容量增加、数据查询、分析、报表功能强化；事件追踪和分析能力加强。,核心产品之三： 风电机组系统诊断与深度治理成套技术,按照“全面普查，系统分析，个性化精准治理”的原则实现机组的深度治理。 通过运行数据的分析和实际登机检查，全面系统检查和分析每一台风机各子系统的状态及存在普遍性问题和个性化问题； 重点检查前期技改项目是否执行到位以及机组存在的安全隐患，同时发现和处理机组各子系统已存故障及潜在故障隐患，并对每台机组各相关部件进行精准调整； 从系统的