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如何讓風(fēng)電場(chǎng)更友好、更智慧?

2020-07-10 來源:中國(guó)海裝 瀏覽數(shù):641

上期《如何讓風(fēng)電機(jī)組更聰明、更智能?》一文從單機(jī)智能方面展示了中國(guó)海裝在智慧風(fēng)場(chǎng)建設(shè)方面部分技術(shù),本文擬將視角擴(kuò)大一步,從風(fēng)場(chǎng)整體控制角度來談?wù)勚袊?guó)海裝打造智慧風(fēng)場(chǎng)之思路。

  上期《如何讓風(fēng)電機(jī)組更聰明、更智能?》一文從單機(jī)智能方面展示了中國(guó)海裝在智慧風(fēng)場(chǎng)建設(shè)方面部分技術(shù),本文擬將視角擴(kuò)大一步,從風(fēng)場(chǎng)整體控制角度來談?wù)勚袊?guó)海裝打造智慧風(fēng)場(chǎng)之思路。
  規(guī)模化開發(fā)、大功率機(jī)組
  
  行之有效的降本舉措
  
  平價(jià)時(shí)代,開發(fā)商、整機(jī)商從不同維度提出的降本策略均指向了同一方向:規(guī)模化開發(fā)、采用大功率機(jī)組。從風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)建設(shè)角度而言,擴(kuò)大開發(fā)體量可有效均攤造價(jià)、運(yùn)維、管理成本,越來越多的百萬基地、千萬基地風(fēng)電項(xiàng)目投入建設(shè)。從整機(jī)商機(jī)組研發(fā)設(shè)計(jì)而言,提供單機(jī)容量更大、葉片更長(zhǎng)的風(fēng)電機(jī)組能有效提高發(fā)電量、并且節(jié)約機(jī)位點(diǎn),從而降低風(fēng)場(chǎng)開發(fā)成本。
  
  平價(jià)降本之路任重而道遠(yuǎn)
  
  投入與產(chǎn)出的博弈
  
  然而,更大單機(jī)功率、更長(zhǎng)葉片會(huì)讓尾流效應(yīng)更明顯。當(dāng)前陸上風(fēng)電機(jī)組最大風(fēng)輪直徑達(dá)160m,海上機(jī)型甚至已超過200m,如此大的掃風(fēng)面積勢(shì)必讓尾流影響的區(qū)域大幅增加,而下游機(jī)組還會(huì)持續(xù)對(duì)風(fēng)速造成疊加尾流的影響。有研究顯示,在機(jī)組間距為7倍風(fēng)輪直徑,入流風(fēng)速6m/s的情況下,下游機(jī)組的風(fēng)速將受尾流影響降低10%-13%不等,并在下游所有機(jī)組位置保持相同的損失水平。湍流強(qiáng)度作為描述風(fēng)速隨時(shí)間變化的程度的變量,在尾流中也明顯地出現(xiàn)增強(qiáng)。這一系列影響也就直接導(dǎo)致了下游風(fēng)電機(jī)組功率明顯降低、疲勞載荷顯著增加,下面這張關(guān)于尾流效應(yīng)得圖相信大家都不陌生。

尾流效應(yīng)仿真圖
  
  高精準(zhǔn)解決尾流難題
  
  實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)發(fā)電量最優(yōu)
  
  當(dāng)前,精準(zhǔn)規(guī)劃風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)位點(diǎn)排布,是尾流效應(yīng)的主要解決手段,即通過建模仿真選擇最優(yōu)機(jī)位點(diǎn),從而降低尾流影響。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用,通過大數(shù)據(jù)手段提升整體發(fā)電量是必由之路,其關(guān)鍵點(diǎn)是針對(duì)每臺(tái)機(jī)組的機(jī)位點(diǎn)坐標(biāo)、地形環(huán)境信息、實(shí)際運(yùn)行載荷、功率數(shù)據(jù)庫建立相應(yīng)的模型,通過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析得出風(fēng)場(chǎng)特征,根據(jù)風(fēng)場(chǎng)特征對(duì)上游機(jī)組進(jìn)行主動(dòng)偏航的控制策略優(yōu)化,一定程度上有效避開下游機(jī)組,進(jìn)而減小對(duì)下游機(jī)組的尾流影響,這一策略本質(zhì)上是犧牲部分上游機(jī)組的發(fā)電量,提升下游機(jī)組的發(fā)電量,以確保整場(chǎng)發(fā)電量達(dá)到最高值。同時(shí),減小尾流效應(yīng)后,機(jī)組的載荷也得到了降低,使得風(fēng)電機(jī)組擁有更長(zhǎng)的壽命,進(jìn)而創(chuàng)造更多價(jià)值。
  中國(guó)海裝尾流效應(yīng)解決方案思路
  
  
  
  中國(guó)海裝尾流效應(yīng)解決方案效果圖
  
  智慧風(fēng)場(chǎng)猶如一個(gè)茁壯成長(zhǎng)的少年,需要我們用海量的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)去不斷地培養(yǎng)、充實(shí),讓他不斷地學(xué)習(xí)進(jìn)步,變得更加智慧、更加友好,從而在未來的風(fēng)電領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

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