言之有理：解码机组发电量翻倍的技术基因

2020年底，西南某风电场与金风慧能合作完成了6台2.5MW机组换型改造。

今年上半年，技改机组的单台平均发电量达到344.5万千瓦时，是其余32台未改造机组平均发电量的2.1倍，发电效率提升显著。

机组发电量翻倍的背后，有着哪些技术创新点和方案设计上的考量？请跟随该项目负责人——金风慧能风机优化产品线高级解决方案经理张辰源，一同抽丝剥茧，洞察其中的奥秘。

问：该风电场的机组出现了哪些问题，是由什么原因导致的？

张辰源：据SCADA数据显示，在2014至2017年，这家风场的年等效可利用小时数，与项目可行性研究报告中的设计小时数相比，低了16.3%，可视为低效机组。

发电效率与设计指标发生较大偏差，最主要的原因是机组本身就存在设计缺陷和可靠性差的问题，这些问题随着运行年份的增长逐渐暴露，发电机、变桨、偏航和主控系统均出现不同程度的故障及非正常磨损，导致停机次数增多，严重影响发电收入。

问：针对此类故障，部件级修复能否解决问题？

张辰源：风电场目前遇到的问题，已经严重威胁到风场的安全运行，而且机组故障点多、维修价值不大，从长远看，部件级修复的有效性和经济性并不高，难以彻底改变现状。

问：做“上大压小”是否可行？

张辰源：理论上，做旧机改造，直接替换为当前主流的大兆瓦风机，经济性最佳。但在实际操作中，如果风场容量发生变更，需要按照新建风电场重新审批，审批时间漫长，且存在不确定性；

二是审批过后，原风电场享受并网时补贴电价，改造后的新风电场执行何种电价政策，目前还不明朗。

因此，这家风电场做“上大压小”存在一定的可行性风险。

问：金风慧能为业主提供了怎样的解决方案？

张辰源：这所风电场的基础和塔筒设计冗余较大，做换型改造可以充分利旧，避免机位废弃，减少风机爆破成本及不必要的土地问题。

统筹考虑以上因素，慧能团队与项目业主共同商定，在充分利旧、全场并网容量不变的前提下，利用金风GW2500机组产品平台对6台停机次数较多的机组优先实施换型改造，尽早恢复正常运行，创造发电收入。

问：在技改方案的制定中，有哪些考虑因素？

张辰源：在方案制定过程中，我们做了大量、细致的技术评估，目的就是在保障安全的前提下，最大限度地减少业主投入成本，缩短实施周期，竭尽所能提升发电量。

参照设计图纸和载荷分析结论，方案中保留了原有基础和部分塔架，将轮毂高度从80米提升至82米，仅增加2米的过渡段，将原93米叶片替换为121米叶片。

这是在满足载荷安全性要求下，最短的过渡段，以及可承载的直径最大的叶片。

问：对于西南地区，有哪些特殊工况需要应对？

张辰源：我国西南地区，气象条件多变，地形地貌复杂，尤其是该项目风场地处高海拔山地，空气密度和压强偏低、雷暴多发，相对湿度高、易产生冰冻、凝露现象，对机组的环境适应性构成严峻挑战。

因此，在机组选型时采用了防冰冻、防雷、绝缘性能加强的高海拔机型，并针对散热和防潮性能，进行了结构优化和配置加强。

首先，在制定塔基平台改造方案时，新安装的变流器、水冷器和主控等装置集成在同一平台，可提升机组维护的便利性；同时选用绝缘等级高的电气元件，并安装除湿系统。

在该项目中，为保障除湿效果、增加安全冗余，我们专门增大了除湿机的安装密度，在机舱和箱变内部都安装了除湿机，加强柜体密封，可以更好地保障机组稳定运行。

解决湿度问题，在做好基本的塔筒除湿和柜体密封之后，视项目情况和业主的需要，还可以对柜内的除湿设备升级，强化除湿效率。

强化除湿效率的进阶解决方案

其次，在原有箱变重新利旧的基础上，为提升机组安全性，将箱变外置到塔筒外的房舱内，与中压柜和低压开关柜集中放置，将电网高压线路接入房舱，集装箱接出690V电缆，连通塔筒内变流器。

问：除了硬件方面的技改，在软件层面还有哪些技术升级？

张辰源：我们对原有风场的中控系统进行了整体升级，新增金风中央监控系统（SCADA）V5.0、能量管理平台和协议转换系统，把技改机组和原有机组的数据全部接入到金风中央监控，实现整个风场运行状态的实时监视，以及自由报表生成、数据统计分析等功能，其智能化水平较原有中控系统有着“代差”级的提升。

而旧有的2.5MW机组拆除后，可作为其余未技改机组的备件进行保留，实现充分利旧。

原有机组拆除

问：该项目的技改方案能否应用在其他风场？

张辰源：当前的存量风电市场，大批兆瓦级以上风机已达到服役的中后期阶段，因机组大部件发生老化、磨损，造成风场发电量损失的情况屡见不鲜，亟待增功提效。

与“拔旧换新”相比，这所风场所采用的等容更新技改形式，审批手续简单，实施周期短，能从根本上解决低效机组故障率高、发电能力差、安全隐患多等问题，并最大限度减少项目业主的一次性投入，充分享受并网时补贴电价，缩短投资回收期，从而盘活低效资产，实现提档升级。