2019 年，我國的風力發電裝機容量達到了 2574 萬千瓦，其中云南、廣州風電利用小時數都超過了 2600 小時以上，可見風電發展迅猛。然而，風力發電因為季節、風速、設備、線纜、技術等影響導致電場的設計發電目標很難達成，其發電運行提質增效一直都是熱門話題。筆者將目前最關注的風向矯正技術、葉片捕能效率提升技術、最優轉速控制策略方法、雙饋 - 鼠籠電機雙�？刂萍夹g、優化改進潤滑技術、鋁合金線纜和母線槽應用分別介紹，希望對此類工作有所幫助。

　　1  影響大型風電場發電效率的因素

　　(1)環境因素：其中最重要的便是季節變化導致的溫度、濕度、氣壓、擾動氣流等對風力發電機的影響。例如，溫度、濕度綜合作用導致的風電電機葉片腐蝕，空氣流動速度過小導致發電能力降低等。(2)設備因素：機組對風策略存在偏差或風向信號誤差引起，機組風輪無法垂直迎風，降低風能吸收，增加設備疲勞載荷;葉片捕獲風能效率，主要影響因素有葉片氣動參數與風況不匹配、葉片安裝角度偏差、葉片污染和葉片結冰覆霜，影響葉片氣動性能;機組機械部件潤滑不良，導致機械磨損損耗增加，能量轉換效率降低;線纜以及母線質量不佳，例如，銅芯電纜導電性能差，會導致一部分電能轉化為熱能流失，從而降低了輸出功率;設備運行穩定性差，可利用率降低，導致風資源利用系數較小。(3)技術因素：技術約束、網架因素導致的棄風電量，棄風電量越大，風電場損失越大，因此，如何減小棄風電量成為我國風電場最為關注的技術話題。

　　2  風電場發電運行提質增效策略

　　2.1  積極緩解環境影響風力發電機組是將機械能，即風能轉化為電能的設備，風力帶動機組風輪旋轉，然后，通過增速機給發電機增速，來實現發電目的。一般情況下，風速 3.0m/s 便可以輕易使得風輪旋轉，對外輸送功率。這其中風速、方向、溫度、濕度等形成綜合影響，會作用于葉片影響其發電效率。其中風向一般來說影響較小，因為風力發電機系統有風向追蹤系統，能夠動態改變風電機組對風角度，但若是風向追蹤系統發生故障，風電機組就失去了風向捕捉功能，發電效率自然下降。另外，發電機組周圍環境如氣溫、濕度、氣壓等存在早晚較大波動，直接導致發電機組的發電效率也會出現相應的明顯的改變。為了應對這樣的環境影響，研究人員要建立合理的控制策略，要對風電機組進行很好的動態控制。需要積極地測量環境氣溫、濕度、氣壓等有關參數，憑借這些數值來調整策略，要確保扭矩最適合，這樣才能使風輪轉速和葉尖速比達到最佳狀態。這樣的處理可以使得風力發電機組能更好地吸收風能，有效地提高風力發電機輸出功率�？梢匀谌氲孛娲怪惫饫走_設備，該設備具有精準的空氣氣溫、濕度、風速、風向、湍流、氣壓等測量能力。該設備對于 0 ～ 80 米范圍內的風速都能做到正確顯示，最大精度達到了 0.01m/s。只是該設備一般主要用在了海上風力資源評估，能夠很明顯地減少海上測風塔的投資成本。

　　2.2  大力提升設備發電效率。

　　2.2.1  糾正機組對風偏差(1)精確測量風速。風機功率曲線指的是“風機風速 ——風機功率”的關系曲線。如果風速測量不準確，必然影響功率曲線。機組功率控制優化，首先，要考慮風速傳感器特性和風速傳遞特性的影響，如采用數字信號脈沖風速傳感器，核對風速儀增益和偏移參數，風機主控系統中正確配置不同傳感器參數，采用模擬信號風速傳感器信號類型選配與主控采集模塊量程一致。 ①機組風速儀參數的設置。數字脈沖式風速儀的風速計算公式如下： v=Gain·f+Offset 式中，Gain 為風速儀增益;f 為風速儀測量頻率;Offset 為風速儀偏移。 ②參數對風速的影響。如果風速儀參數設置錯誤，將會引起測量誤差偏大，影響最優控制策略。如表 1 所示將某品牌風速儀參數按照其他廠家參數設定，會出現明顯偏差。可以看出，當實際風速 10m/s 左右時，測量值會出現 0.5m/s 左右的偏差，而實際風速 20m/s 左右時，測量值會出現 1.5m/s 左右的偏差。

　　(2)糾正風向偏差。風向標安裝傾斜，會影響風機的風能吸收系數。如果僅從掃風面積考慮，相當于通過風輪的掃風面積減小，如果風向標偏差角度為 ϕ，則實際掃風面積為：SA=S· cosϕ，所以需要精確安裝風向標對提升機組發電效率至關重要。當然，風向偏差同時也影響了葉片的風能吸收效率。檢查風向標底座 0 刻度。手動將風向標風標對正底座 0 刻度，在機艙面板觀察相對風向是否為 0°左右。風向標零刻度可能存在偏斜，即 0 刻度本身不準確，則按照實際的 0 位置進行安裝。檢查風向標是否工作正常。手動將風向標風標 180°背對底座 0 刻度， 在機艙面板觀察相對風向是否為 ±180°左右。來回晃動風向標，觀察數值變化是否正確。

　　2.2.2  優化調整控制策略風力發電機組中自然風能吸收的功率： (1)風力發電機機組輸出的功率： (2)式中，ρ 為空氣密度，kg/m3 ;S 為風輪掃風面積，m2 ;U 為風速，m/s;Cp 為風能利用系數;λ 為葉尖速比;β 為葉片槳距角，rad/s;η 為機組效率，包括機械效率、電氣效率。由公式(1)、(2)可知，要提升單機發電量，就需要提升機組從風能中吸收的功率和風力發電機的輸出功率。對于已投入運行的風場，在不增加和更換機組硬件的情況下，主要從風能利用系數和機組效率方面優化。風能利用系數是葉尖速比 λ 和槳距角 β 的函數。風能利用系數的最優控制就是通過控制算法追蹤最佳葉尖速比控制實現。如圖 3，當槳距角維持不變，機組在最佳葉尖速比時，風能利用系數最大。

　　2.3 做好日常維護，提升技術人員技術能力和職業素養風力發電場的的提質增效主要在于日常設備維護，而該項工作對技術人員有著很高的要求，除了技術外，還需要擁有良好的道德素養。這樣才能保證日常維護工作的順利開展。日常要求技術人員能夠正確“看”“聽”，能夠正確動手操作。所謂看，就是能夠觀察線纜電路是否存在松動、位移;電纜是否漏電或者出現嚴重磨損，元件是否產生了明顯的放電情況;發電機和輪轂接地碳刷是否接觸良好;觀察液壓站中的壓力表數值是否在標準值內;齒輪等傳動組成是否出現明顯磨損。所謂聽，指的是能夠通過雙耳來傾聽控制柜中是否出現放電，若是出現對應的聲音說明存在接觸不良，需要詳細檢查。另外，需要認真觀察齒輪箱、軸承是否異常，閘盤閘墊間是否出現異常聲響。動手操作則是指工作人員可以通過切實行動來檢驗設備，例如，對葉片收槳展開測試防止其失效，能夠檢驗潤滑系統、液壓系統功能保證其處在正常狀態，對發生的不良狀況具有對應的處理能力。需要工作人員作為日志并展開內部交流，能夠總結經驗提升技術水平。

　　2.4 電場日常管理、庫房管理工作要到位需要積極地改良電場日常管理水平，因為日常管理關乎人、財、物、信息的管理，只有很好做好這些工作，才能確保整個電場健康可持續發展。為了實現全體人員有效工作，需要推出科學系統的考核機制，確使所有人能夠積極提升自己能力做好本職工作，降低運行成本，提升電場效益。其中庫房備件的管理十分重要。這是因為一般風電場遠離居住區交通并不是非常順利，一般備件若是斷檔，物流發送到位，也需要五天以上甚至于更長時間。這就要求庫房必須結合信息化技術做好具體的管理工作，保證備件的及時供應以及有效庫存量。筆者認為，其中結合日常故障形成數據庫管理總結出損耗最大的元件，這樣可以提升備件儲備能力。

　　3  結語

　　總而言之，風電場的提質增效是貫穿始終的工作，這是因為風電場設備都會逐漸老化，需要具體的各類技術來展開檢測、維護、更換等工作，這些工作質量自然而然關乎提質增效的成績，這就意味著，培養高能力的工作團隊是提質增效的關鍵。

　　參考文獻：

　　[1] 譚鈞天 . 大型風電場發電運行提質增效技術探討 [J]. 輕松學電腦 , 2019, 000(006):P.1-1.

　　[2] 葉寧 . 大型風電場發電運行提質增效技術探討 [J]. 紅水河 , 2018, 037(006):55-58.

　　[3] 梁濤 , 許琰 , 李燕超等 . 大數據處理技術在風電機組狀態監測中的應用 [J]. 水力發電 , 2019(8):107-110.

　　《淺析大型風電場發電運行提質增效技術》來源：《中國設備工程》，作者：韓常仲