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位于華北地區(qū)的某山地風(fēng)電場，地處我國季風(fēng)區(qū)北部邊沿，冬季季風(fēng)風(fēng)力強(qiáng)、持續(xù)時間長，當(dāng)?shù)?0米高度年平均風(fēng)速為6.65m/s，全年有效風(fēng)時超過7700小時，風(fēng)資源條件得天獨厚。

該風(fēng)電場共安裝20余臺2.0MW永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組，自2016年投運以來，因機(jī)組本身存在設(shè)計缺陷，相繼出現(xiàn)主控系統(tǒng)頻繁故障，數(shù)據(jù)上傳信息缺失，PLC硬件損壞等多項故障；受制于當(dāng)時技術(shù)條件的限制，機(jī)組的能量管理平臺也無法滿足功率調(diào)度需求。

同時，由于原風(fēng)機(jī)制造商經(jīng)營困難，無法提供可靠、持續(xù)的技術(shù)服務(wù)與備件支持，使這20余臺風(fēng)機(jī)成為現(xiàn)役“孤兒”風(fēng)機(jī)，給現(xiàn)場運維帶來極大壓力，運維成本同步攀升。

因此，亟需對現(xiàn)有機(jī)組進(jìn)行系統(tǒng)性技改和深度治理，以保障風(fēng)電場的安全穩(wěn)定運行，為后續(xù)的運維及深度提效奠定基礎(chǔ)。

金風(fēng)科技作為永磁直驅(qū)技術(shù)路線的先行者，對非金風(fēng)品牌直驅(qū)機(jī)組，特別是原風(fēng)機(jī)廠家無法提供保障的“孤兒”風(fēng)機(jī)，有著成熟的改造技術(shù)和實施經(jīng)驗。

在此背景下，風(fēng)電場運營方與金風(fēng)科技全資子公司北京金風(fēng)慧能技術(shù)有限公司（下稱：金風(fēng)慧能）攜手展開了一次圍繞優(yōu)質(zhì)風(fēng)資源利用的“馭風(fēng)行動”。

厘清癥結(jié)，精準(zhǔn)解決問題

“故障分析是一項抽絲剝繭、順藤摸瓜的工作，有時候就像破案一樣，忽略掉任何一條線索，都有可能導(dǎo)致方向性的偏差”，金風(fēng)慧能高級解決方案工程師楊華鵬補(bǔ)充道，“我們從發(fā)電量分析和故障分析等維度，對問題機(jī)組展開故障排查�！�

近四年的發(fā)電量統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，全場20余臺機(jī)組中，過半機(jī)組在全風(fēng)速段的功率曲線均低于理論曲線，且機(jī)組滿發(fā)點右移，個別機(jī)組始終無法達(dá)到額定功率。從功率散點圖看出，各機(jī)組的功率曲線差異較大，特別是在6~11m/s風(fēng)速段，大部分機(jī)組功率低于設(shè)計值。

通過對近一年內(nèi)，導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)的故障進(jìn)行統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，觸發(fā)次數(shù)排名前30位的故障占總故障次數(shù)的比例為73.45%，其中變槳、主控、電控、變流器、發(fā)電機(jī)和安全鏈系統(tǒng)相關(guān)故障占比位列前6位。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合原機(jī)組的主要部件配置和軟件系統(tǒng)部署情況，擬定出了終的技改方向：

首先解決因風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計和控制策略引起的非必要故障停機(jī)，以提升機(jī)組安全性和穩(wěn)定性，進(jìn)而通過軟硬兼?zhèn)涞膬?yōu)化策略，終實現(xiàn)機(jī)組發(fā)電性能的提升。

技改方案：立足當(dāng)前，著眼長遠(yuǎn)

遵照總體的技改方向，解決方案團(tuán)隊制定了詳盡的技改實施方案。

由于原主控系統(tǒng)的故障率高、功能落后，且設(shè)計、選型方面存在缺陷，考慮到后期的升級需求，決定對硬件平臺及配套控制軟件進(jìn)行整體替換，并以此為核心，對整機(jī)控制系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行必要的替換。

01控制系統(tǒng)改造：除舊布新，軟硬兼?zhèn)?/p>

以金風(fēng)科技整機(jī)產(chǎn)品批量應(yīng)用的風(fēng)電專用PLC替代原有主控平臺；同時，將電量采集模塊、主控與變流器間的通訊模塊利用新部件進(jìn)行替換。

基于金風(fēng)機(jī)組的控制系統(tǒng)設(shè)計經(jīng)驗，結(jié)合原機(jī)組的特性，開發(fā)更加穩(wěn)定、完備的全新控制系統(tǒng)軟件。

02發(fā)電性能專項優(yōu)化：精準(zhǔn)施治

針對部分機(jī)組在中高風(fēng)速段功率曲線偏低，以及高風(fēng)速段運行穩(wěn)定性差的問題，在控制系統(tǒng)軟件中應(yīng)用新的控制理論及算法，從而改善功率曲線，達(dá)到提升發(fā)電量和穩(wěn)定性的目標(biāo)。

03整機(jī)控制優(yōu)化：暢通微循環(huán)

通過優(yōu)化機(jī)組出力控制策略、偏航控制策略和機(jī)組啟動策略，提升主控系統(tǒng)與變槳系統(tǒng)控制的協(xié)調(diào)性；

增加高電壓穿越的相關(guān)策略，滿足整機(jī)高穿的要求。

04系統(tǒng)功能優(yōu)化：全面升級

增加毫秒級的故障錄波功能，及時獲取故障前后的機(jī)組狀態(tài)，便于故障分析及問題處理；

升級 SCADA 系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時上傳，以適應(yīng)日益嚴(yán)苛的風(fēng)電場接入電網(wǎng)要求；

升級能量管理平臺，滿足有功功率及無功功率的精準(zhǔn)控制；

配套新的風(fēng)機(jī)控制器操作面板（機(jī)艙和塔基處），采用全中文、觸屏式的人機(jī)界面，交互體驗更加友好。

風(fēng)機(jī)控制器操作面板界面示意圖

該套技術(shù)方案獲得了項目業(yè)主的高度認(rèn)可，目前，首臺技改樣機(jī)正在緊鑼密鼓的交付過程中，預(yù)計年內(nèi)將完成全場20余臺機(jī)組的批量改造。

據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)與該風(fēng)電場同品牌的在運直驅(qū)機(jī)組接近3000臺，均為故障高發(fā)、發(fā)電量不理想的現(xiàn)役“孤兒”風(fēng)機(jī)。金風(fēng)慧能為此類風(fēng)電機(jī)組定制的綜合性改造方案，將為風(fēng)電場的降本增效提供行之有效的實施路徑。