2021年10月17日-20日，2021北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP 2021）在北京新國(guó)展隆重召開(kāi)。本屆大會(huì)以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機(jī)遇”為主題，歷時(shí)四天，包括開(kāi)幕式、主旨發(fā)言、高峰對(duì)話、創(chuàng)新劇場(chǎng)以及關(guān)于“國(guó)際成熟風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“國(guó)際新興風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“風(fēng)電設(shè)備智能運(yùn)維論壇”“碳達(dá)峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個(gè)分論壇。
在20日上午召開(kāi)的風(fēng)電機(jī)組優(yōu)化升級(jí)專(zhuān)題論壇上，北京天潤(rùn)新能投資有限公司首席數(shù)據(jù)分析師劉磊發(fā)表了《發(fā)電性能影響因素&增功驗(yàn)證》的主題發(fā)言。
以下為發(fā)言全文：
劉磊：大家早上好，今天由我給大家?guī)?lái)增功驗(yàn)證評(píng)估方法，首先快速介紹一下天潤(rùn)新能，我們是金風(fēng)科技的全資子公司，在去年發(fā)出了200億度的綠色電能，同時(shí)還在售電市場(chǎng)上超過(guò)200億度的售電交易，目前管理著超過(guò)12吉瓦的可再生能源能源。作為業(yè)主，風(fēng)電場(chǎng)的增功手段是跟經(jīng)濟(jì)模型匹配在一起的，在經(jīng)濟(jì)模型建立過(guò)程中更關(guān)鍵的因素叫做增功效果該如何評(píng)估，很多非常好的增功手段，但是缺乏好的評(píng)估效果，就造成了賣(mài)產(chǎn)品的人和買(mǎi)產(chǎn)品的人都心存疑慮，我們也面臨這樣的問(wèn)題。
現(xiàn)在市場(chǎng)上比較多的增功方法是軟升級(jí)，意思就是不加裝太多的硬件，只在軟件上面進(jìn)行操作和更改就可以了。還有一種叫做硬升級(jí)，是改變了一些硬件的措施，主要還是氣動(dòng)方面的改變，或者上大壓小的方式，通過(guò)加長(zhǎng)葉片，換大電機(jī)。還有一種軟硬兼施，比較常見(jiàn)的是激光雷達(dá)。既要改變控制策略，又要增加相關(guān)的措施，所以這種叫硬升級(jí)。不管是軟升級(jí)和硬升級(jí)，面臨的問(wèn)題是應(yīng)該怎么對(duì)升級(jí)的效果進(jìn)行評(píng)估。傳統(tǒng)的功率曲線IEA61400-21這種，在風(fēng)機(jī)前面立個(gè)測(cè)風(fēng)塔，用測(cè)風(fēng)塔來(lái)進(jìn)行測(cè)試，它現(xiàn)在的主要問(wèn)題就是費(fèi)用比較高，平坦地形加上測(cè)風(fēng)費(fèi)用要50萬(wàn)，復(fù)雜地形由于地形標(biāo)定的因素要到80萬(wàn)，這還沒(méi)有算停機(jī)損失的費(fèi)用。而且它還有個(gè)問(wèn)題，全場(chǎng)進(jìn)行升級(jí)評(píng)估，每次只能測(cè)一到兩臺(tái)，測(cè)試周期比較長(zhǎng)，根據(jù)風(fēng)況3到6個(gè)月。最重要的問(wèn)題不是確定度，功率曲線的單點(diǎn)不確定度可以達(dá)到7%到10%，折合成年AEP年發(fā)電量不確定會(huì)到5%到12%，如果是通過(guò)軟件方式增功評(píng)估，增功效果只有1%或者2%，帶有非常大的不確定性度，結(jié)果會(huì)非常難受。
其實(shí)國(guó)外的業(yè)主也面臨這樣的問(wèn)題。GE比較喜歡用的手段，就是切換法，對(duì)于軟升級(jí)來(lái)說(shuō)，可以把軟升級(jí)開(kāi)半小時(shí)關(guān)半小時(shí)循環(huán)。然后把所有開(kāi)的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)集，把所有關(guān)的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)集，這種方法我個(gè)人是比較認(rèn)可的。第一不用立測(cè)風(fēng)塔，第二沒(méi)有增加額外的測(cè)試手段，就僅針對(duì)這臺(tái)風(fēng)機(jī)而言，半小時(shí)的切換或者一小時(shí)，同時(shí)避免了由于風(fēng)向、空氣密度所帶來(lái)的變化。如果測(cè)的時(shí)間夠長(zhǎng)的話，開(kāi)關(guān)法是可以的。
這是一個(gè)激光雷達(dá)的案例，一般到了某個(gè)風(fēng)速段，激光雷達(dá)作用就開(kāi)始，在過(guò)渡段的時(shí)候，綠顏色會(huì)給這條功率曲線帶來(lái)比較好的發(fā)電量提升，這是我們經(jīng)常用的切換法。另外一個(gè)就是Side By side的方法，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在被測(cè)風(fēng)機(jī)旁邊，把另外一臺(tái)風(fēng)機(jī)作為它的參照數(shù)，建立它的函數(shù)傳遞關(guān)系，得到這個(gè)方法，這種方法有一個(gè)問(wèn)題，左邊這個(gè)只適用于軟切換，右邊這個(gè)可能一個(gè)升級(jí)才花了十萬(wàn)二十萬(wàn)，但是它做一個(gè)測(cè)試就要花二十萬(wàn)，所以這個(gè)方法也沒(méi)有得到很好的推廣。
我們?cè)瓉?lái)認(rèn)為風(fēng)就是風(fēng)速加風(fēng)向，叫風(fēng)資源包。有相同風(fēng)資源包情況下，有更多的輸出，增功就是有效的。怎么樣認(rèn)定風(fēng)資源包？先對(duì)SCADA數(shù)據(jù)可采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類(lèi)，對(duì)它進(jìn)行了排列組合，比如說(shuō)45號(hào)機(jī)組風(fēng)速+溫度+湍流這三個(gè)可以使值最小，它對(duì)你發(fā)電量的預(yù)測(cè)是最準(zhǔn)的，可能有的機(jī)組位于風(fēng)電場(chǎng)的邊緣，可能對(duì)風(fēng)向因素會(huì)更敏感，所以先統(tǒng)計(jì)敏感性，最終選取的是紅顏色是升級(jí)前的數(shù)據(jù)樹(shù)，黑顏色是升級(jí)后的數(shù)據(jù)集。選取了風(fēng)流+溫度+湍流之后，把多余的數(shù)據(jù)都剔掉，相同的輸入看輸出怎么樣。這個(gè)里邊有幾點(diǎn)步驟，首先確定基準(zhǔn)平均期，確定環(huán)境向量，尋找相同的環(huán)境變量。計(jì)算功率提升效果，就是用這種方法。
問(wèn)題點(diǎn)，第一是嚴(yán)重依賴(lài)了環(huán)境向量測(cè)量準(zhǔn)確性，如果在測(cè)試過(guò)程中換了個(gè)風(fēng)速儀，基本就白費(fèi)了。沒(méi)有數(shù)據(jù)也不行，同時(shí)要知道升級(jí)詳情。對(duì)于沒(méi)有重疊到的環(huán)境如何計(jì)算，外推時(shí)應(yīng)該采用什么樣的方法，結(jié)冰對(duì)風(fēng)速又會(huì)帶來(lái)很大的影響。我們用這種方法還有一個(gè)好處，第一只依靠SCADA數(shù)據(jù)，第二可以批量的評(píng)估，這在統(tǒng)計(jì)學(xué)上面是有意義的，我們對(duì)剛才風(fēng)電場(chǎng)66臺(tái)機(jī)組進(jìn)行評(píng)估完之后，發(fā)現(xiàn)它的第一次升級(jí)和最后一次升級(jí)其實(shí)沒(méi)有特別大的作用，但第二次整場(chǎng)軟件升級(jí)是有效果的，所以帶來(lái)了全場(chǎng)8.1%的發(fā)電量提升。
最后簡(jiǎn)單進(jìn)行一下總結(jié)，第一對(duì)于風(fēng)機(jī)技術(shù)來(lái)說(shuō)，如果想精準(zhǔn)的進(jìn)行增功評(píng)估，首先機(jī)組要對(duì)結(jié)冰有精準(zhǔn)的識(shí)別，把數(shù)據(jù)剔掉第三風(fēng)電場(chǎng)其他信息，包括刷機(jī)記錄、測(cè)風(fēng)塔信息、備件消耗、故障率需要記錄，有可能增功是成功了，結(jié)果備件消耗上升了，這種是要做增功評(píng)估的。第三經(jīng)濟(jì)模型中需要引入更多的變量，還要看年季變化、還要延壽，比如增功增了三年，壽命減了兩年，也是不合適，所以合理的評(píng)估方法。我們這邊總結(jié)出來(lái)的方案就是第一要基于風(fēng)資源包，同時(shí)用實(shí)際發(fā)電量來(lái)和它進(jìn)行相互的見(jiàn)證，我們現(xiàn)在用這種方法已經(jīng)可以批量對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行評(píng)估，希望這個(gè)方法可以在業(yè)內(nèi)進(jìn)行推廣，可以讓好的技術(shù)能在風(fēng)電上面，而不是大家算不清楚而推廣不開(kāi)來(lái)，謝謝大家。
（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）
評(píng)論