我國風電場效率僅為75% 風電系統優化是關鍵

    近日，德勤發布《2014清潔能源行業報告：穩步多元化發展》。報告在描述我國風電行業現狀時指出，預計到2020年，我國風電發電量可滿足約6%的用電需求，但目前的一大問題是風電利用效率低下，棄風率嚴重。

    風電利用效率和風電消納是業界長期存在的難題，涉及的原因復雜多樣，而優化風電系統，提高風電機組運行效率，增大投入產出比，在一定程度上可以緩解風電利用效率不高、“棄風”等頑疾，也為風電機組更為穩定長久的運行創造條件。

    效益最大化是風電系統優化前提

    從國內已建成的風電場來看，幾位專家指出，其實際運行效果往往低于設計的指標。例如，國際上風電場效率可達到95%~98%，而我國只有約75%。產生這一情況的原因有很多，包括風電場設計時風資源評估結果與實際的偏差，但其中一個主要原因是對風電機組的選型優化較為粗糙。

    風電系統的優化是風電開發中的一個重要環節。首先涉及到風電機組的優化選型，這需要根據風電場的具體情況，結合風電機組的功率特性，以及一些特定條件，比如臺風、溫度等，綜合考慮。華北電力科學研究院副總工程師范偉等專家認為，目前風電機組優化選型中，一般以容量系數、發電量、單位千瓦掃風面積等技術經濟指標作為優化目標，再建立相應模型進行分析，從而在現有機型中作出選擇，實際上，這些方法應該從風電場整個壽命周期的效益最大化角度進行考慮。

    風電系統的優化，其實從風電發展一開始就受到關注，也可以說是風電最基礎的一個方面。優化風電機組及其系統的運行、控制、維護等等，使其獲得更高的效率，產生更大的效益，始終是業界致力的主要目標之一。

    近期海上風電呼聲很高，但它同樣離不開系統優化。據中國科學院院士王錫凡介紹，海上風電系統包括風電機群、集電系統和輸電系統，從內容上看，海上風電系統優化規劃包括系統評估、優化模型與算法，從規劃層次看，海上風電系統優化規劃可分為三個層次：風電機組布局優化、集電系統網絡接線規劃、輸電系統規劃。優化的目標是綜合經濟效益最優，而綜合經濟評估主要包括成本核算、收益分析、網損及可靠性評估等。

    三個層次的優化重點各有不同。王錫凡指出，風電機組布局優化以收益分析為主，集電和輸電系統規劃以成本核算為重點。比如，風電機組布局優化是指在給定風電場區域、風能情況、風電機組臺數和型號后，優化各臺風電機組的布局位置，使尾流效應的影響盡可能降到最低。

    但在王錫凡看來，當前海上風電系統規劃尚未形成完整體系，可靠性評估較為粗略，缺乏完善的評估方法與指標，適用于海上風電系統規劃的優化方法還需要探索。

    利用激光雷達優化風機性能

    “針對風電的各個階段，開發、調試、運維等，有地面的激光雷達、掃描的激光雷達，還有漂浮的激光雷達等，可以說涵蓋了風電場的整個生命周期。在優化風機性能、實現風機監控等方面，激光雷達大有用武之地。”法國萊維塞爾科技有限公司產品市場主管DavidLangohr說。

    作為一種高科技產品，激光雷達的應用，使得風電機組的智能控制技術越來越細化。新疆金風科技有限公司的一位工程師在談到風電單機時，認為可以使用先進的激光雷達測風技術，對風機及其周圍的風速進行實時測量和分析，用于實現智能預測控制，偏航位置校正及風電場的協調控制。同時對關鍵部件載荷實施監控，對載荷計算數據進行對比，使得風機的控制更加智能。在此基礎上，還能實現風電機組的集群協調控制，并且基于大量的海量歷史數據，對風機的運行和控制進行優化�？傊�，這樣可以帶來更多發電量，創造更多的利潤。

    即使是在一些比較惡劣的天氣情況下，激光雷達照樣不會受到大的影響，同時也增加了數據的可靠性，節省了時間，降低了成本。

    “風電機組開始運行之后，通過激光雷達和CFD技術等可以降低能源損耗，提高每臺風機的發電量，延長風機的壽命。基于激光雷達，能夠使風電系統發電量功率得到優化�！狈▏�明波公司(MeteoPole)首席執行官卡卡說。

    在分析風電機組發電量不足的原因時，卡卡認為是風機葉片的偏航誤差導致，通過實驗，荷蘭的風能研究中心已經確認偏航誤差和發電量損耗的關系。這就需要用激光雷達來校正。

    “用一臺激光雷達可以優化很多臺風力發電機。原本需要通過5天不斷去測量偏航誤差，使用激光雷達，只需幾分鐘，風機控制系統因策就優化了。一臺激光雷達一年之內可以優化50臺以上的風力發電機，投資回報率很高很快�！笨�卡說。

    隨著風力發電在我國越來越廣泛，風電系統優化必將越來越受重視。<