2019 年，我国的风力发电装机容量达到了 2574 万千瓦，其中云南、广州风电利用小时数都超过了 2600 小时以上，可见风电发展迅猛。然而，风力发电因为季节、风速、设备、线缆、技术等影响导致电场的设计发电目标很难达成，其发电运行提质增效一直都是热门话题。笔者将目前最关注的风向矫正技术、叶片捕能效率提升技术、最优转速控制策略方法、双馈 - 鼠笼电机双模控制技术、优化改进润滑技术、铝合金线缆和母线槽应用分别介绍，希望对此类工作有所帮助。
1 影响大型风电场发电效率的因素
(1)环境因素：其中最重要的便是季节变化导致的温度、湿度、气压、扰动气流等对风力发电机的影响。例如，温度、湿度综合作用导致的风电电机叶片腐蚀，空气流动速度过小导致发电能力降低等。(2)设备因素：机组对风策略存在偏差或风向信号误差引起，机组风轮无法垂直迎风，降低风能吸收，增加设备疲劳载荷;叶片捕获风能效率，主要影响因素有叶片气动参数与风况不匹配、叶片安装角度偏差、叶片污染和叶片结冰覆霜，影响叶片气动性能;机组机械部件润滑不良，导致机械磨损损耗增加，能量转换效率降低;线缆以及母线质量不佳，例如，铜芯电缆导电性能差，会导致一部分电能转化为热能流失，从而降低了输出功率;设备运行稳定性差，可利用率降低，导致风资源利用系数较小。(3)技术因素：技术约束、网架因素导致的弃风电量，弃风电量越大，风电场损失越大，因此，如何减小弃风电量成为我国风电场最为关注的技术话题。
2 风电场发电运行提质增效策略
2.1 积极缓解环境影响风力发电机组是将机械能，即风能转化为电能的设备，风力带动机组风轮旋转，然后，通过增速机给发电机增速，来实现发电目的。一般情况下，风速 3.0m/s 便可以轻易使得风轮旋转，对外输送功率。这其中风速、方向、温度、湿度等形成综合影响，会作用于叶片影响其发电效率。其中风向一般来说影响较小，因为风力发电机系统有风向追踪系统，能够动态改变风电机组对风角度，但若是风向追踪系统发生故障，风电机组就失去了风向捕捉功能，发电效率自然下降。另外，发电机组周围环境如气温、湿度、气压等存在早晚较大波动，直接导致发电机组的发电效率也会出现相应的明显的改变。为了应对这样的环境影响，研究人员要建立合理的控制策略，要对风电机组进行很好的动态控制。需要积极地测量环境气温、湿度、气压等有关参数，凭借这些数值来调整策略，要确保扭矩最适合，这样才能使风轮转速和叶尖速比达到最佳状态。这样的处理可以使得风力发电机组能更好地吸收风能，有效地提高风力发电机输出功率。可以融入地面垂直光雷达设备，该设备具有精准的空气气温、湿度、风速、风向、湍流、气压等测量能力。该设备对于 0 ～ 80 米范围内的风速都能做到正确显示，最大精度达到了 0.01m/s。只是该设备一般主要用在了海上风力资源评估，能够很明显地减少海上测风塔的投资成本。
2.2 大力提升设备发电效率。
2.2.1 纠正机组对风偏差(1)精确测量风速。风机功率曲线指的是“风机风速 ——风机功率”的关系曲线。如果风速测量不准确，必然影响功率曲线。机组功率控制优化，首先，要考虑风速传感器特性和风速传递特性的影响，如采用数字信号脉冲风速传感器，核对风速仪增益和偏移参数，风机主控系统中正确配置不同传感器参数，采用模拟信号风速传感器信号类型选配与主控采集模块量程一致。 ①机组风速仪参数的设置。数字脉冲式风速仪的风速计算公式如下： v=Gain·f+Offset 式中，Gain 为风速仪增益;f 为风速仪测量频率;Offset 为风速仪偏移。 ②参数对风速的影响。如果风速仪参数设置错误，将会引起测量误差偏大，影响最优控制策略。如表 1 所示将某品牌风速仪参数按照其他厂家参数设定，会出现明显偏差。可以看出，当实际风速 10m/s 左右时，测量值会出现 0.5m/s 左右的偏差，而实际风速 20m/s 左右时，测量值会出现 1.5m/s 左右的偏差。
(2)纠正风向偏差。风向标安装倾斜，会影响风机的风能吸收系数。如果仅从扫风面积考虑，相当于通过风轮的扫风面积减小，如果风向标偏差角度为 ϕ，则实际扫风面积为：SA=S· cosϕ，所以需要精确安装风向标对提升机组发电效率至关重要。当然，风向偏差同时也影响了叶片的风能吸收效率。检查风向标底座 0 刻度。手动将风向标风标对正底座 0 刻度，在机舱面板观察相对风向是否为 0°左右。风向标零刻度可能存在偏斜，即 0 刻度本身不准确，则按照实际的 0 位置进行安装。检查风向标是否工作正常。手动将风向标风标 180°背对底座 0 刻度， 在机舱面板观察相对风向是否为 ±180°左右。来回晃动风向标，观察数值变化是否正确。
2.2.2 优化调整控制策略风力发电机组中自然风能吸收的功率： (1)风力发电机机组输出的功率： (2)式中，ρ 为空气密度，kg/m3 ;S 为风轮扫风面积，m2 ;U 为风速，m/s;Cp 为风能利用系数;λ 为叶尖速比;β 为叶片桨距角，rad/s;η 为机组效率，包括机械效率、电气效率。由公式(1)、(2)可知，要提升单机发电量，就需要提升机组从风能中吸收的功率和风力发电机的输出功率。对于已投入运行的风场，在不增加和更换机组硬件的情况下，主要从风能利用系数和机组效率方面优化。风能利用系数是叶尖速比 λ 和桨距角 β 的函数。风能利用系数的最优控制就是通过控制算法追踪最佳叶尖速比控制实现。如图 3，当桨距角维持不变，机组在最佳叶尖速比时，风能利用系数最大。
2.3 做好日常维护，提升技术人员技术能力和职业素养风力发电场的的提质增效主要在于日常设备维护，而该项工作对技术人员有着很高的要求，除了技术外，还需要拥有良好的道德素养。这样才能保证日常维护工作的顺利开展。日常要求技术人员能够正确“看”“听”，能够正确动手操作。所谓看，就是能够观察线缆电路是否存在松动、位移;电缆是否漏电或者出现严重磨损，元件是否产生了明显的放电情况;发电机和轮毂接地碳刷是否接触良好;观察液压站中的压力表数值是否在标准值内;齿轮等传动组成是否出现明显磨损。所谓听，指的是能够通过双耳来倾听控制柜中是否出现放电，若是出现对应的声音说明存在接触不良，需要详细检查。另外，需要认真观察齿轮箱、轴承是否异常，闸盘闸垫间是否出现异常声响。动手操作则是指工作人员可以通过切实行动来检验设备，例如，对叶片收桨展开测试防止其失效，能够检验润滑系统、液压系统功能保证其处在正常状态，对发生的不良状况具有对应的处理能力。需要工作人员作为日志并展开内部交流，能够总结经验提升技术水平。
2.4 电场日常管理、库房管理工作要到位需要积极地改良电场日常管理水平，因为日常管理关乎人、财、物、信息的管理，只有很好做好这些工作，才能确保整个电场健康可持续发展。为了实现全体人员有效工作，需要推出科学系统的考核机制，确使所有人能够积极提升自己能力做好本职工作，降低运行成本，提升电场效益。其中库房备件的管理十分重要。这是因为一般风电场远离居住区交通并不是非常顺利，一般备件若是断档，物流发送到位，也需要五天以上甚至于更长时间。这就要求库房必须结合信息化技术做好具体的管理工作，保证备件的及时供应以及有效库存量。笔者认为，其中结合日常故障形成数据库管理总结出损耗最大的元件，这样可以提升备件储备能力。
3 结语
总而言之，风电场的提质增效是贯穿始终的工作，这是因为风电场设备都会逐渐老化，需要具体的各类技术来展开检测、维护、更换等工作，这些工作质量自然而然关乎提质增效的成绩，这就意味着，培养高能力的工作团队是提质增效的关键。
参考文献：
[1] 谭钧天 . 大型风电场发电运行提质增效技术探讨 [J]. 轻松学电脑 , 2019, 000(006):P.1-1.
[2] 叶宁 . 大型风电场发电运行提质增效技术探讨 [J]. 红水河 , 2018, 037(006):55-58.
[3] 梁涛 , 许琰 , 李燕超等 . 大数据处理技术在风电机组状态监测中的应用 [J]. 水力发电 , 2019(8):107-110.
《浅析大型风电场发电运行提质增效技术》来源：《中国设备工程》，作者：韩常仲
