风电机组可靠性管理研究

风电机组可靠性管理研究

王安洪

国家电投集团云南国际电力投资有限公司 云南省 昆明市 650228

摘要：为了提高保障风力发电事业的稳定、良好发展，务必要全面加强风电机组可靠性管理，确保机组能长期处于安全、稳定、高效的运行状态。本文简要分析了风电机组接入配电系统的静态及动态安全性，并尝试围绕风电机组维护方法以及以可靠性为核心的考核指标体系构建等维度探讨加强风电机组可靠性管理的策略，希望能带来些许具有参考价值的内容。

关键词：风电机组；可靠性管理；维护方法

引言

近年来风力发电事业快速发展，大量风电场项目投入建设和运营，在极大程度上缓解了能源压力。为了保障风力发电优势的充分发挥，务必要全面加强风电机组运维管理，尤其要落实可靠性管理工作，以此保障风力发电的安全性、可靠性与高效性。风电机组是将风能转化为电能的重要装备。风电机组可靠性管理涉及到多个方面，需要于实践中采取合理有效的措施推动管理水平的综合性提升。

一、风电机组接入系统的静态及动态安全性

风力发电通常会直接并入常规电网，这既是风能资源利用的必然发展趋势，也是电网系统逐步完善的必然选择，更是保障风力发电经济效益的关键。而要将风力机组接入电网系统，则需同时兼顾其静态安全性和动态安全性，才能为其可靠性管理奠定良好根基。从静态角度看，由于风力发电受风力本身影响巨大，故而风电机组的功率变化往往较为随机，相应的系统静态安全管理需要着重关注其功率波动及对风电场各级母线电压的影响。在风电机组功率持续变化的情况下，风电机组的小负荷小开机运行方式造成的影响较小，基本可以忽略不计。而在大负荷打开机运行方式下，机组功率和其输出电压呈现出明显的正相关关系。为了保障风电机组的运行不会被静态电压条件限制和约束，往往可采取调整系统变电站主变压器的分接头位置的方式来提高风电机组接入系统的母线电压的水平。而从动态的角度看，风电机组接入配电系统要维持动态稳定性需采取提高负荷侧功率因数、加强动态无功补偿、故障后切除风电机组等措施优化管理。针对配电系统中风电场附近的变电站适当提高其所带负荷的功率因数，能为风电场创造更为宽松的配电运行条件，有利于风电机组动态安全性的强化。而在风电场升压变电站的低压侧设置合适的动态无功补偿装纸，则能进一步提升风电机组运行的安全性与稳定性，能确保机组在功率变化时长期维持较为稳定的状态。至于故障后切除风电机组的手段，则是针对配电系统发生故障时的应急处理手段。提前根据风电场接入配电系统的情况合理制定故障应急切除方案，并在故障发生后按照预案将部分风电机组切除、脱网运行，从而实现风电机组的可靠运行，同时也能促使配电系统的电压快速恢复。另外还需加强对大数据、云计算等技术的应用，通过统计数据分析的方式探究风速变化及其对风电场乃至配电系统的影响，弄清楚风速变化下风电场电压特性的变化情况，进而更加准确而有效地加强动态管理。

二、风电机组维护方法

电力系统中风电机组的运维管理十分关键，直接关系到风力发电的安全性、可靠性与有效性。时间总需要以可靠性管理为核心，采取各种方法构建和运行风电机组运维系统，进而通过多种方法的结合提升运维管理水平，尽可能降低风电机组发生故障的几率，另外在故障发生后可及时采取有效措施进行处理与维修，从而提升风力发电的安全性与可靠性，尽量避免风电机组发生问题并对整个配电系统的安全、可靠运行造成影响和威胁。风电机组运维管理主要涉及到日常维护和故障维修两部分，前者包含风叶与轮毂的定期检查、润滑系统油液的检查以及添加更换、控制系统与传感器的检修、外部表面的清洗与除尘、机械与电气系统的定期检修，后者则包含叶片损坏故障的更换与修复、电气系统故障的定位与修复、润滑系统故障的润滑油更换处理等。

风电机组运行前，维护人员可以针对风电机组的常见故障原因制定具有可行性、有效性的方针策略，全方位的提升大部件的运行可靠性，实现风电机组大部件可利用指标全面的提高。而在维护方法的应用方面，风电机组维护通常可采取以下几种方法。其一，纠正性维护法。该方法的核心在于针对一些非关键性的小故障或者不会引发连锁反应的小故障进行诊断排查，从而针对风电机组系统运行存在的问题进行纠正。其二，预防性维护。该方法主要针对一些风电机组运行中无法直接观察的磨损性故障进行动态跟踪与监测，并在发现异常后及时维护，进而起到预防故障发生的作用。其三，状态监控维护。为了避免各种偶然、随机发生故障对风电机组以及电力系统运行造成严重影响与危害，需对整个风电机组运行状态进行动态监测，及时发现突发性故障并跟踪维护，进而强化风力发电的可靠性、其四，预知性维护。对风电机组的不同设备的生命周期进行综合分析，提前对机组生命周期内可能发生的故障进行分析并制定好维护方案，从而提升机组运行可靠性以及效率。

三、以可靠性为核心的考核指标体系构建

构建风电机组考核指标并落实相应的考核工作，是加强风电机组运行可靠性管理的重要手段，也是提升管理可实行水平的关键。尤其要加强对关键运行指标风场可利用率、检查间隔时间、产能/损失百分数等的监测与考核，从而通过指标对整个风电机组运行情况进行准确把握，直观反映运行中存在的缺陷与不足，为相应的维护工作开展提供依据。风场可利用率反映了风电机组运行能力，正常指标通常在95%左右，如果该指标数值明显低于正常指标则需及时对运行故障进行分析与维护，以免后续故障加剧并导致机组停机。检查间隔时间指对风电机组进行两次常规检查的间隔时间，通常为60天左右。如果检查间隔时间过长，可能导致两次检查之间的间隔时间内发生较为严重的机组故障，不利于机组安全、稳定运行。产能/损失百分数则是反映风速变化对风电机组停机的影响的指标，能直观、准确反映机组运行过程中损失的发电量。通过系统后台的计算机对产能/损失百分数进行自动计算与记录，并在该指标低于正常值时及时对故障进行分析和维护处理。通过保持风电机组在所有可利用风速段正常运行、找出并解决大风条件下机组停机的问题、分析并掌握风速变化规律、合理评估并调整发电量指标等措施，能有效提高产能/损失百分数，进而提升发电总量。

结语：

综上可知，提高风电机组运行可靠性直接关系到风力发电的稳定性以及供电的可靠性。在风电事业蓬勃发展的当下以及未来，相关技术人员需要全面加强对风电机组运行可靠性管理的研究、实践、总结、反思与改进，不断推动可靠性管理水平提升，采取各种措施保障风电机组的长期安全、稳定运行，进而充分发挥风力发电价值并为现代社会的发展提供安全、绿色、稳定的电力能源。

参考文献：　　

[1]秦子川，苏宏升. 基于改进威布尔分布的风电机组关键部件可靠性评估[J]. 电测与仪表，2021，58（03）：68-73.　　

[2]石嫄嫄, 和庆冬, 吴衍剑,等. 基于多失效模式的海上浮式风电机组结构可靠性研究[J]. 太阳能学报, 2022, 43(9):6.

[3]张世福, 李斐斐, 何海涛. 永磁技术在大型风力发电机组中的研究与应用[J]. 微特电机, 2022, 50(11):61-65.

[4]高扬，于会群，张浩，等.变速恒频双馈风力发电系统并网控制仿真[J].电力科学与工程，2016，30（2）：1一6.

[5]韩中合，苑一鸣，刘华新，周沛. 基于区间数模糊的风电机组部件维修决策方法[J]. 太阳能学报，2019，40（05）：1394-1400.　　

[6]杜胜磊，高庆水，潘巧波，邓小文，张楚，冯永新. 风电机组在线智能故障诊断技术发展趋势[J]. 黑龙江电力，2017，39（02）：173-177.

[7]邵连友，廖礼，郭洪涛.大型风电机组关键承载部件主动阻尼降载优化控制[J].科学技术与工程,2020,16(4):98-99.

[8]程诗雨，刘航，曾天生.基于SCADA参数关系的风电机组部件重要度分析[J].可再生能源,2021,3(2):55-57.