禾望電氣技術(shù)服務(wù)部副總監(jiān)王立強(qiáng)出席會議并發(fā)表了題為“風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中的可靠性保障——風(fēng)電變流器組網(wǎng)監(jiān)控”的主旨演講。
12月21日-22日，由中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會主辦的第二屆風(fēng)電設(shè)備質(zhì)量與可靠性論壇在北京裕龍國際酒店隆重召開。
禾望電氣技術(shù)服務(wù)部副總監(jiān)王立強(qiáng)出席會議并發(fā)表了題為“風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中的可靠性保障——風(fēng)電變流器組網(wǎng)監(jiān)控”的主旨演講。
以下為發(fā)言內(nèi)容：
王立強(qiáng)：各位行業(yè)同仁大家好，因?yàn)槲沂窃诠纠锩尕?fù)責(zé)售后服務(wù)的，我今天演講的內(nèi)容，從我售后服務(wù)的角度來看待我們作為產(chǎn)品，作為售后服務(wù)的可靠性是如何保障的。
首先公司是專注于新能源和工業(yè)傳動產(chǎn)品的電氣產(chǎn)品研發(fā)制造銷售的企業(yè)，目前公司是變流器領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，擁有技術(shù)領(lǐng)先的光伏產(chǎn)品線，目前公司在參與新能源電動汽車等行業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)和市場拓展。公司在新能源變流器行業(yè)，累計(jì)發(fā)貨超過16000臺。
變流器可靠運(yùn)行的要求，我們知道變流器是整個風(fēng)電機(jī)組里面能量轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備，另外變流器發(fā)出來的電，通過電網(wǎng)推送到電流系統(tǒng)。另外變流器還是主控里面的執(zhí)行部件，所以我們看到變流器在整個系統(tǒng)里面處在很核心的位置。我們在多年故障統(tǒng)計(jì)來說，歐洲有一個專門組織，他們研究發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)機(jī)里面故障率最高的是變流器，整個風(fēng)機(jī)里面，變流器的故障率超過25%，在停機(jī)時(shí)間上面超過20%。但是本身變流器在整個系統(tǒng)里面的投資占比是比較低的，所以說在設(shè)備選型里面，不管是從業(yè)主還是主機(jī)廠家來說，應(yīng)該盡可能選擇一個可靠的產(chǎn)品，對投資收益比來說是很重要的。變流器里面故障率最高的幾個部件，第一我們在變流器里面很核心的模塊，第二就是信號類的故障，比如編碼器，包括信號接觸不良。第三類似器件類的，包括電池類的這些元器件。第四冷卻系統(tǒng)。第五控制電路板。
為什么變流器的故障率是在機(jī)組中最高的呢？第一個我們的系統(tǒng)對變流器基本要求，就是將風(fēng)級獲得的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成高品質(zhì)的電能，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定。實(shí)際上我們現(xiàn)在的結(jié)果變流器是故障率最高的，幾個原因，我總結(jié)了一下，第一他是復(fù)雜的電路電子產(chǎn)品，變流器涉及到元器件IPTG的使用，第二實(shí)際到集成電網(wǎng)的控制算法，我們對電網(wǎng)的適應(yīng)性。第三涉及到系統(tǒng)配件設(shè)置，第四涉及到我們產(chǎn)品的適應(yīng)性設(shè)計(jì)，對環(huán)境的適應(yīng)性，對機(jī)組匹配性，跟電機(jī)的協(xié)調(diào)配合。變流器從大布置來說，里面的子部件有幾十種，如果是細(xì)分到電路板，他的零部件涉及到上千種，供應(yīng)鏈管理，生產(chǎn)制造管理也是最復(fù)雜的，任何一個單板上的器件，電阻電容都會造成變流器的故障。第二面臨的惡劣環(huán)境應(yīng)用，我們的風(fēng)電跟工業(yè)傳動里面很明顯的區(qū)別，風(fēng)電應(yīng)用的環(huán)境是很惡劣的，從北到南，從東到西差異性太大，最低零下40度，最高50度這樣的場合。包括高海拔，高濕度的應(yīng)用。第三復(fù)雜的高空旋轉(zhuǎn)傳動鏈，要跟系統(tǒng)很好的匹配，他的轉(zhuǎn)矩跟發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩要很好的控制，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，這個也是很重要的，現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有案例，變流器轉(zhuǎn)矩做的不太好，把系統(tǒng)的齒輪箱造成批量損壞的案例。所以不光是簡單的一個部件，還是很重要系統(tǒng)配合。
第四個應(yīng)用于復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境，我們在風(fēng)資源比較好的地方，西南的偏遠(yuǎn)山區(qū)，往往這種地方他的電網(wǎng)環(huán)境，電網(wǎng)質(zhì)量是最差的，要求我們整個風(fēng)機(jī)對當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的適應(yīng)性，提了更高的要求。外部故障會引起變流器的故障，比如系統(tǒng)短路，發(fā)電機(jī)的問題，最終故障表現(xiàn)都體現(xiàn)在變流器上。
這個就是我簡單總結(jié)了一下變流器故障率高的原因。里面主要部件涉及到的模塊，組件，包括主接收器，中間沒有體現(xiàn)出來的控制、散熱。這就是相對整個在變流器里面，各個廠家故障率最高的模塊，這個模塊里面，最前面的是器件，到最后組成模塊放到系統(tǒng)里面。如果這個模塊再拆開，里面是半導(dǎo)體芯片，指甲這么大的芯片要承載上百安的電流運(yùn)行，所以對系統(tǒng)模塊的硬件保護(hù)，電路的設(shè)計(jì)，包括控制提出了更高要求。確實(shí)半導(dǎo)體器件失效，我們分析也是很困難，他失效是直接炸掉了，看到他的尸體就是一堆黑糊糊的，沒法做分析了。所以這么多年來說，這個器件一直在應(yīng)用里面比較難的課題。
第二個我們行業(yè)，對變流器的環(huán)境應(yīng)用性要求，2007年開始做風(fēng)電的時(shí)候，包括進(jìn)口變流器，他在國內(nèi)1.5的機(jī)型，賣給企業(yè)就是1.5的變流器，包括最早的，前面幾年進(jìn)口的變流器，在國內(nèi)應(yīng)用出現(xiàn)很多這方面的問題，就是沒有現(xiàn)場實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境去考慮這種特性。包括設(shè)備散熱和防護(hù)，既要滿足散熱要求，又要滿足設(shè)備的保護(hù)要求，有一些矛盾的地方。做好良好的設(shè)計(jì)，要達(dá)到一個系統(tǒng)匹配，剛才我們韓老師提的事情，不一定最好的器件做出最好的產(chǎn)品，器件之間的配合也是很重要的。
包括我們國內(nèi)，實(shí)際的電網(wǎng)環(huán)境，對變流器的要求，需要達(dá)到的要求，包括電網(wǎng)電壓諧波的適應(yīng)性要求。這是一個寬電壓范圍的要求，這個是頻率偏差的要求，另外就是做更好保護(hù)的功能，完善的保護(hù)機(jī)制，是變流器穩(wěn)定安全的基礎(chǔ)，怎樣把他的保護(hù)做到更完善。完善的測試流程，專業(yè)的測試方法和方案。還有一個重要的問題，問題的反饋，真正產(chǎn)品出了問題之后，如何能快速的分析，把這個問題解決，再進(jìn)行迭代開發(fā)，這也是很重要的，包括我們現(xiàn)在公司2007年到現(xiàn)在，已經(jīng)十年了，我們的產(chǎn)品也會出很多，變流器的行業(yè)確實(shí)涉及到的零部件太多了，下面的供應(yīng)商管理難度也是很大。
所以快速的把這些問題，尤其在產(chǎn)品早期識別出來，盡快把他解決掉，整改掉，也是很重要的一個環(huán)節(jié)。針對現(xiàn)場變流器的主要問題，第一方面產(chǎn)品設(shè)計(jì)的缺陷，我們早期設(shè)計(jì)變流器里面，壽命到了之后，造成變流器的起火，甚至導(dǎo)致風(fēng)機(jī)起火的問題，這是早期產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷的問題。第二產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性，在當(dāng)?shù)靥赜械沫h(huán)境對變流器的影響，因?yàn)槲覀冎离娏﹄娮釉O(shè)備，對什么最敏感？對濕度，對環(huán)境的溫度，對粉塵，灰塵，這些外部的器件，設(shè)備的可靠性影響很大。另外變流器外部故障，系統(tǒng)配合的問題，跟電機(jī)的配合，跟電網(wǎng)的配合，另外還有一點(diǎn)，我們知道每年都有定期的維護(hù)保養(yǎng)，但是對變流器來說，做的不到位，但是經(jīng)過這么多年發(fā)展，有些業(yè)主已經(jīng)認(rèn)識到了，實(shí)際上電力電阻變流器，過三年五年要維護(hù)，因?yàn)榘l(fā)生了太多起火事件。
下面跟大家簡單分享幾個我們在現(xiàn)場碰到的典型應(yīng)永安里，這就是特定氣侯，新疆有一個氣侯特點(diǎn)，冬季這個時(shí)候是沒有風(fēng)的，在新疆這個季節(jié)是沒有風(fēng)的，什么時(shí)候是他的大風(fēng)季節(jié)，夏天，環(huán)境溫度40、50度的時(shí)候，地表溫度50、60度甚至更高的時(shí)候，他這時(shí)候是大風(fēng)風(fēng)沙。有一個項(xiàng)目，最早也是2008、2009年項(xiàng)目，發(fā)生這個地方的變流器故障率特別高。我們這個機(jī)型在其他地方?jīng)]有這個問題，后來分析，沒有考慮當(dāng)?shù)靥囟夂睿覀冊谛陆脑挘_(dá)坂城這個地方，四五月份風(fēng)大的時(shí)候會把火車吹倒，他設(shè)備的選型，1.5的變流器就不適合這個地方，就要選更高一個等級，這是在特定的氣侯，我們要考慮我們國家跟歐洲這些地方，由于早期我們設(shè)備都是進(jìn)口的，我們要考慮到我們的國家特定的環(huán)境，跟國外是不一樣的。
第二個，西南，包括華南高海拔高濕度地區(qū)，濕度對設(shè)備影響很大的，我們統(tǒng)計(jì)，從我們自己內(nèi)部故障率統(tǒng)計(jì)，高濕度地區(qū)跟一般區(qū)域故障率要增加一倍左右，另外我們現(xiàn)在，尤其是當(dāng)?shù)匾煌ｋ娺M(jìn)行設(shè)備檢修，一起機(jī)之后，可能要兩三個小時(shí)，這樣業(yè)主會說不能忍受，想盡快發(fā)電。濕度在元器件里面，會有一臺或者兩臺風(fēng)機(jī)故障，器件損壞。這是我們真實(shí)的案例，現(xiàn)在風(fēng)電開發(fā)也會受其他的因素影響，比如說我的設(shè)備放到現(xiàn)場，兩三年之后器件腐蝕比較嚴(yán)重，所以我們一直不斷面臨著新的問題，最新的問題就是對我們的設(shè)備可靠運(yùn)行，造成了很大的影響。需要我們真正的去了解產(chǎn)品應(yīng)用的場合。
另外變流器跟水冷機(jī)設(shè)計(jì)匹配的問題，本身水冷機(jī)是為變流器服務(wù)，要散熱的，他的流量，他的壓力，他設(shè)計(jì)的不太好的話，會造成變流器的故障，最終爆出故障過熱之后，是變流器通過過熱，或者其他問題這些故障爆出來的。第二造成很多的相互之間的扯皮，后來我們公司從產(chǎn)品的維護(hù)，包括對客戶滿意度來說，我們設(shè)計(jì)了水冷一體機(jī)，變流器和他設(shè)計(jì)到一起了，這樣我能做到更好的匹配性跟更優(yōu)的控制。包括我們在北方提供水冷機(jī)跟在南方提供的水冷機(jī)是不一樣的，要根據(jù)機(jī)型，如果是低溫型的變流器就要配低溫型的水冷機(jī)，這樣的監(jiān)控，跟我變流器變成一體，形成一體，更好的系統(tǒng)運(yùn)行配合。
另外還有一個問題，我們現(xiàn)在產(chǎn)品的質(zhì)保都是五年，我們提供的變流器電池達(dá)到第三年，第四年的時(shí)候故障率就會很高了。我們現(xiàn)在電池，因?yàn)樗倾U酸性電池，郵寄是很麻煩的，很多地方不允許郵寄電池，給我們維護(hù)造成了很大影響。早期使用的電池現(xiàn)在逐步轉(zhuǎn)向超級電容或者其他方式，根據(jù)我們在變流器里面，每一臺電流器都要配一個EPS，這么多年EPS造成的困擾，我們設(shè)計(jì)了一個免維護(hù)，現(xiàn)在想法是比較好，推廣做的不太好，我們國內(nèi)風(fēng)電這個行業(yè)的創(chuàng)新，是比較緩慢的，風(fēng)電創(chuàng)新跟另一種新能源光伏來說，大大落后。我們覺得很好的方式推到廠家，推廣到業(yè)主，要經(jīng)過很多技術(shù)協(xié)議的變更是很麻煩的。
上午張博士講電網(wǎng)特性，我們風(fēng)能有一些什么特點(diǎn)呢？波動性和限制性，發(fā)電裝備有一些電網(wǎng)適應(yīng)性，隨著我們將來噴霧式能源發(fā)展，這種特性會越來越明顯。剛才講到新能源末梢電網(wǎng)振蕩問題，是有發(fā)生。我們在2012年開始，在過的風(fēng)場發(fā)生了次諧波的案例。這是我們在某一個風(fēng)場，總共132臺機(jī)組，每一個月有時(shí)候發(fā)生一次兩次故障。什么特性呢？大頻率的低頻波動觸發(fā)了保護(hù)，從電網(wǎng)波形來看，波形還是比較好的。這個解決我們的現(xiàn)象，我們是部分功率變換，通過變流器控制轉(zhuǎn)體側(cè)來控制整個機(jī)組，里面有一個轉(zhuǎn)換的公式，這邊是50赫茲，這是次諧波。次諧波會在定子端放大，會造成定子端功率波動，藍(lán)色的那個，定子端低頻波動會造成很大的波動。
如果把這個特性提取出來，進(jìn)行智能化的控制之后，我們做了解決，這個問題在國外好多年前已經(jīng)發(fā)生過了，包括新疆哈密，吉林發(fā)生了類似的問題，并不是個例。我們?nèi)ツ陮?58臺的設(shè)備進(jìn)行了改造，第一個問題是電網(wǎng)低頻波動造成的脫網(wǎng)，第二控制器的故障率偏高，第三設(shè)備缺陷，機(jī)械壽命有限。我們改造方案一個是控制，一個是替代，另外我們增加了并網(wǎng)接收器。這個改造是去年的9月份到11月份完成改造，降低了脫網(wǎng)問題，大幅度降低了故障率和維護(hù)成本。這個就是原來的控制器更新的直接替換，并網(wǎng)脫網(wǎng)接受器。并且對他進(jìn)行了國產(chǎn)化替代。
最后我講一下變流器的智能運(yùn)維，我們知道變流器有一個特點(diǎn)，在機(jī)組里面，數(shù)據(jù)的分辨率比較高，變流器涵蓋設(shè)備本身及發(fā)電機(jī)在內(nèi)的各種參數(shù)，他屬于高智能化的設(shè)備，這些數(shù)據(jù)可以達(dá)到三倍多甚至更高。昨天周總包括今天提到葉片問題，是我們在行業(yè)里面遇到很大的問題。我們包括現(xiàn)在有很多的方案，我們是利用檢測到的數(shù)據(jù)，在線診斷葉片的問題，本身作為一個風(fēng)機(jī)的智能傳感器，變流器作為最重要的轉(zhuǎn)化部件，本身就是一個智能的傳感器，葉片不平衡，系統(tǒng)是新的思路，因?yàn)樗辉黾犹喑杀荆诙菍?shí)時(shí)在線檢測，這個跟我們傳統(tǒng)檢測有一些區(qū)別，振動檢測CMS對高頻比較敏感，但是他對低頻，葉片的振動是0.0幾赫茲，振動傳感器是對50赫茲以上的信號比較敏感，變流器是對低頻的信號比較敏感。理論是什么呢，我風(fēng)機(jī)上面的不平衡，是具有這樣的公式，倍頻波動通過分析定子的電流，如果是有定子電流的平譜，周圍的平譜會比較豐富。這個跟理論是符合的，我們這套系統(tǒng)，主要是利用變流器，包括風(fēng)場服務(wù)器，包括云服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集在線監(jiān)測，這是我們在寧夏的案例，通過振動檢測測到的，通過對電流的分析發(fā)現(xiàn)的一個案例。
這是我們在遼寧的一個案例，這是一個新的思路，和業(yè)主合作，收集更多的數(shù)據(jù)。最基本的還是產(chǎn)品設(shè)計(jì)跟生產(chǎn)環(huán)節(jié)，第二和整機(jī)系統(tǒng)部件很好的匹配度，第三快速響應(yīng)機(jī)制，在早期發(fā)現(xiàn)盡快改正，第四因地制宜的設(shè)備選型，第五良好的設(shè)備維護(hù)，第六完善的售后服務(wù)相應(yīng)體系，最后用比較先進(jìn)的智能化，大數(shù)據(jù)運(yùn)維方式，提供數(shù)據(jù)的采集，包括運(yùn)行維護(hù)，包括故障檢測。謝謝大家。
