2023年的最后一個月,受“王炸級”強冷空氣侵襲影響,國內多地大幅降溫,局地氣溫下滑超12℃以上,創歷史極值,中央氣象臺低溫、寒潮預警齊發。
寒風中,一座座旋轉的風車是冬日里最暖的告白。在素有“祖國林都”美譽的黑龍江省伊春市,冬日平均氣溫低于-20℃,極端低溫突破-30℃。位于林海深處的三峽能源黑龍江伊春老白山風電場,因在迎峰度冬期間提供穩定電力供應獲得央視新聞報道。
該項目全場采用金風科技40臺750kW機組,14臺1.5MW機組,于2012年全容量并網,已運行超10年,在寒冬中守護萬家溫暖。
中國寒潮區域分布廣泛,內蒙、新疆、黑龍江區域的極端低溫低至-30℃以下。大批量機組在該工況下運行,低溫適應性格外重要。金風科技是中國風電行業最早的參與者之一,萬余臺風電機組廣泛分布于新疆、內蒙古、黑龍江等高寒頻發地帶,擁有行業數量最多、年限最久的低溫環境運行經驗。“十四五”以來,適配于“三北”區域的大容量機組市場裝機容量同樣遙遙領先。
華電新疆達坂城西山50MW風電項目位于有“老風口”之稱的達坂城區域,最冷月極端低溫突破-30℃。該項目是開啟陸上風電6MW時代的里程碑項目,也是全國首個陸上單機6MW商業化風電項目,采用9臺金風科技GWH171-6.0MW機組。2021年12月8日,項目首臺機組吊裝,當年12月31日并網發電。該項目為無人值守風電場,自并網以來運行表現穩健,全場年平均可利用小時數約3500h。12月以來,達坂城迎來多輪強冷空氣,該項目機組運行指標良好,當月截至12月21日,等效滿發小時數超過334h,機組可利用率達99.5%。
烏蘭察布興和縣風電場為內蒙古自治區重點新能源項目和保障性并網項目,于2023年1月15日全容量并網,安裝金風科技11臺GWH191-6.25MW,13臺GWH191-6.7MW機組。并網發電以來,金風科技24臺機組在同區域運行表現領先,可靠性指標、發電量指標及安全指標均表現優越。自4月以來,機組上網電量3.35億千瓦時,等效滿發小時數2200h,可利用率99.5%以上。近日,烏蘭察布市強寒潮影響加深,雪后氣溫驟降,夜間最低溫度達到-30℃。金風機組在極寒環境中穩定運行,12月1日至20日發電量4038.53萬千瓦時,做好電力保供。
出色的運行表現源自對極寒工況環境的深刻理解與經驗豐富的應對能力。為減少因低溫造成的發電量損失和機組質量風險,保障風電場安全運行與穩定生產,金風科技對風電機組進行全副武裝,抗嚴寒、戰風雪,為社會提供穩定的電力供應。
機組在低溫中穩健運行,需要具備超強環境適應能力。在此方面,金風科技有五大妙招。
關鍵部件定制化設計
在關鍵部件設計方面,通過對葉片、齒輪箱、塔架等進行專項設計并通過權威測試認證,保證整機系統滿足低溫運行要求。
葉片是風力發電機捕獲風能的核心部件,傳統的不銹鋼材料對低溫敏感度低,機組配置的葉片金屬材料全部替換為耐低溫特性更優的航空結構鋼,實現防寒保暖功效升級。為對葉片抗低溫性能進行充分驗證,金風科技對葉片所需的樹脂、纖維、芯材、結構膠等整套材料體系及配套工藝進行驗證,所有材料均通過權威第三方低溫測試。
此外,通過加強機艙內部各接合面的密封設計,選用的密封材料二次硫化后的脆性溫度達-60度,為低溫環境下的機艙保溫。對電控、變流、風向風速儀等對低溫更敏感的系統進行防冰凍設計,安裝集成主動加熱設備或功能,根據設置的控制邏輯適時啟動,保證柜體內各元件工作在設計溫度范圍內,保證機組正常運行,并通過搭載低溫智能控制策略有效防止部件凍結,在確保安全的前提下最大效能捕風。
金風科技機組還從設計源頭保障機組低溫性能。依托于貫穿零部件級、系統總成級、數字孿生、整機級、場網級五位一體的全流程實驗驗證體系,確保技術準確性和應用可靠性,并嚴格把關生產工藝全過程質量控制。
“全場景”認證背書
整機設計認證和型式認證早已成為風電機組投向市場的必備條件,機組的溫度適用范圍也是認證評估過程中的必選項。金風科技面向“三北”區域開發的主流機型已全面覆蓋-30℃的運行要求,并在此基礎上積極拓展基于特定場址環境的認證評估能力(SSDA),打造“全場景”認證能力。
基于特定場址環境的認證(SSDA)可在整機認證的基礎上疊加復雜山地、極端低溫/高溫、大切變等多元應用場景中的風資源和環境特點,通過特定項目風參下的載荷仿真評估、特定塔架評估、特殊環境適應性評估等方式確保機組及大部件選型的準確性與可靠性。金風科技已聯合鑒衡、DNV等權威機構在多個項目中成功獲取基于特定場址環境的認證的評估報告,為項目全生命周期安全高效運行保駕護航。
數字化感知安全護航
隨著大葉輪直徑及高塔筒機組的廣泛應用,寒潮帶來的大風更易導致機組葉片氣動載荷不均衡,葉片、傳動系、塔架等關鍵部件疲勞載荷與極限載荷凸顯。金風科技機組搭載控制增益自尋優和槳距角自尋優技術,降低葉輪面不均衡疲勞載荷,使葉片在低溫寒潮環境下具備高魯棒性,具備優異的風能捕獲能力。同時,運用葉片光纖載荷測量技術,通過光纖傳感器實時測量機組葉根載荷,并根據實時載荷情況控制,讓機組保持出力性能最優狀態。當葉根載荷處于安全保護邊界時進行保護控制,保證機組運行在安全邊界內。在此基礎上,還可通過葉根載荷監測有效延長機組實際運行壽命。
氣象災害預警助航
低溫寒潮天氣通常伴隨著復雜多變的風況,機組將時刻面臨葉片顫振、渦激振動等風險。金風科技具有自主知識產權的風電場氣象災害預警平臺能夠為風電場發布未來2-3日極端低溫影響時間和影響等級預警,滾動跟蹤預警大風、冰凍等事件發生風險,及時啟動預警機制,提示現場做好機組檢修工作,并啟動災害應急預案,變被動為主動,給機組與現場人員多添一重安全保障。
全優產業鏈共鑄高質量產品
機組抗寒性能卓越,還得益于成熟的供應鏈管理體系。為更好的設計、制造抗低溫性能的風電機組,金風科技與行業經驗豐富、設計制造能力卓越的供應商攜手,共建全優產業鏈。針對低溫場景,部件制造企業對生產工藝、質量控制的深刻理解,疊加金風科技對工況及結構設計的深入研究,通過貫穿產業鏈的設計理念與原材料質量把控,共同鑄造質量領先的機組產品與標桿案例。
金風科技用可靠、可信賴的風電產品保障電站應發盡發、能發多發、穩發滿發,為客戶打造更優資產,在迎峰度冬期間源源不斷地輸出綠色電源,為打贏能源保供攻堅戰助力,在西風陣陣的凜冬中點亮燈火暖萬家。