浅谈海上风力发电机机组运行稳定性的提高方法

浅谈海上风力发电机机组运行稳定性的提高方法

颜仕熊

（新疆金风科技股份有限公司北京10000）

摘要：随着社会及经济的不断发展，人们环保意识的不断增强，对于清洁能源的需求也越来越迫切，而风能是清洁能源中可再生且无污染的重要资源，风力发电也已得到高速发展，使得内陆建设空间越来越少，各大制造商已逐渐开始布局海上风电的版图，但海上风电面临着运行环境恶劣、在建施工难度大、售后维护困难、大功率机组技术开发瓶颈等诸多问题，因此，本文针对风力发电机组运行环境恶劣问题，简要描述如何提高海上风力发电机组运行的稳定性。

关键词：风电发电机组；海上；沿海；稳定性；海上风电

海上项目的气候环境与内陆相比，有着两种截然不同的气候环境，海上区域盛行海洋性气候，不仅气温的年变化和日变化较大，而且极值温度出现的时间也迟于大陆性气候；降水量的季节分配较均匀，降水日数多；云雾频数多，湿度非常高。在温度年变化方面，春季冷于秋季，是海洋性气候的一个明显标志。同时常年大风，在我国南方沿海6至11月台风较多。因此机组常年在大雾、暴风雨、盐雾腐蚀、台风等恶劣环境下运行，对机组的运行稳定性产生极大考验。然而风力发电机组是一台无人值守的智能发电设备，内部使用了众多不同品牌与不同类别的电子产品，为了使这些众多电子产品能在如此恶劣环境下运行，保证设备与设备之间复杂的关联与数据交换，提高风力发电机组自身的“三防”能力就不仅是基础工作，更是非常重要的工作。那么如何提高机组的“三防”能力？下文提出了三种防护方法，同样简称“三防”。

一、产品设计

面对海上如此恶劣的气候环境，首先要做的便是提高电控设备自身的“三防”能力，俗话说“打铁还需自身硬”，电控设备损坏的原因主要为外部原因和内部原因；内部原因主要是设备本身设计存在的缺陷，内部元器件质量问题或器件选型考虑不充分等原因导致故障；外部原因主要受工作环境（湿度、温度、干扰、超出设计电压等级等）、及人为操作等原因，但是两者也存在关联性。

通过查阅相关资料，当相对湿度低于临界湿度（低于60%）时，不论环境温度高低，金属几乎不容易发生凝露；而温度的影响主要表现在设备凝露，在短时间内设备温差较大时，容易引起金属表面凝露，导致设备加快腐蚀和短路，对设备产生极大影响。如风场昼夜温差大，设备内外温差增大则容易引起凝露发生；周期地发生凝露，生锈最为严重。

因此，通过选用优质的元器件、提高设备的防护等级，可以很大程度解决设备受凝露腐蚀的影响，从而适应恶劣环境；如选用优质元器件可以抵抗更高的电压波动，适应更低的运行温度，在设备电路板上涂抹三防漆以适应沿海高湿、盐雾腐蚀的运行环境等等。

二、优化机组程序的控制策略

产品的设计是至关重要的，产品的性能优良，机组的运行稳定性固然降低，故障频次可以显著下降；但除此之外，通过优化机组的控制策略，则可以延长设备的使用寿命，提高产品利用率，降低维护成本。

例如水冷散热风扇，可以通过优化程序使得多个风扇的使用时间均衡，避免个别风扇运行时间过长，导致单个电机提前损坏。偏航控制系统可以优化机组对风的风向，达到精确偏航操作，减少不必要的偏航电机工作时间，在广东某项目，由于项目某季节风况突变严重，机组年偏航次数高达2万次以上，三年后偏航减速器多数出现了损坏。同时在检测到潮湿环境时在保证正常运行前提，提高控制柜内的温度，以减少柜内湿度等等。因此通过优化程序的控制策略可以间接的提高设备使用寿命，降低设备的失效率。

三、改变运行环境

以上主要谈论机组的前两道防护（通过优化选型提高电控设备防护等级，优化机组程序的控制策略），来提高机组的“三防”能力，以抵御海上项目严酷的恶劣环境。最后为了能使电控设备在机组的一个大环境中稳定运行，我们需要改变机组内的运行环境，加强塔筒门、机舱、叶轮的密封性能，并在塔筒底部与机舱顶部加装大功率除湿机或环控系统，以降低塔筒内的湿度，使得电控设备能在一个干燥、温差较小的环境中良好工作，也就是机组的第三道防护。在增加环控系统后，机组的运行稳定可以得到很大程度的提高，尤其是对潮湿地带、沿海及海上项目。

结束语

海上的风资源远大于内陆，但恶劣的运行环境、在建的施工难度、售后维护困难以及大功率机组技术发展的瓶颈，很大程度制约了国内海上风电的发展，因此在如此恶劣的海上环境，提高风力发电机组的运行稳定性，减少维护的出行次数，不仅是产品开发时应重点考虑的问题，更是重要的基础工作。

参考文献

[1]张纯明.大型风力发电机组独立变桨距控制策略研究[D].沈阳工业大学,2011.

[2]张新房.大型风力发电机组的智能控制研究[D].华北电力大学（北京）,2005.