7月初，在上海國際海上風(fēng)電及風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈大會上，泰勝風(fēng)能技術(shù)的蔡濤分享了用激光測風(fēng)設(shè)備進行偏航控制。泰勝風(fēng)能技術(shù)是泰勝風(fēng)能裝備的一個全資子公司，泰勝在國內(nèi)的塔架生產(chǎn)方面有知名度，在國內(nèi)各地有它的生產(chǎn)基地。泰勝風(fēng)能技術(shù)主要是針對于提高風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)能效率，致力于這方面的風(fēng)能技術(shù)服務(wù)的業(yè)務(wù)，除了我是負責(zé)中國方面的業(yè)務(wù)之外，我們在澳洲、北美、印度這些也都在籌備相關(guān)的業(yè)務(wù)，我們有一批在國內(nèi)國外資深的一些專家來做這方面的服務(wù)，泰勝風(fēng)能技術(shù)不是一個貿(mào)易公司，主要是一個風(fēng)電的服務(wù)公司，我們叫360度風(fēng)電運營效率改進，也就是說對一些風(fēng)電場的改進，幫助業(yè)主提升管理水平以及技術(shù)水平，提高風(fēng)機的效率來提升風(fēng)電場的運行效率。我們用激光測風(fēng)設(shè)備來進行靜態(tài)、動態(tài)的偏航控制，另外還有風(fēng)力發(fā)電機動態(tài)變槳測量。
風(fēng)力發(fā)電機應(yīng)該說偏航誤差很普遍，幾乎每臺風(fēng)機上面都有或多或少的偏航誤差，它的產(chǎn)生原因是多種多樣，我們傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機方向測量的設(shè)備都是裝在風(fēng)力發(fā)電機的尾部，無論是機械的還是超聲波，都是裝在尾部，槳葉的擾動干擾，另外還有機艙的外形而造成風(fēng)機在外形上擾流的作用造成偏航誤差，也是非常重要的作用。還有安裝上的誤差，制造上的誤差，也是偏航誤差的原因，這不是主要的，主要是氣動上造成的誤差。原來在傳統(tǒng)技術(shù)上不能測到偏航誤差偏多少度，大家都知道有偏航誤差，但是到底偏航多少沒有多少，現(xiàn)在我們有了激光設(shè)備，應(yīng)該說有了這樣一個測量手段，也使我們這個矯正有了可能。偏航誤差造成風(fēng)力發(fā)電機發(fā)發(fā)電量的損失，以及額外的風(fēng)力載荷，以及風(fēng)機因為載荷的增加造成故障率的提高?，F(xiàn)在更重點的關(guān)注與偏航誤差帶來的直接發(fā)電量的損失，這是一條COS平方的曲線，我們在歐洲做了很多隨機調(diào)查，隨機抽取了一些風(fēng)力發(fā)電機，可能只有20-25%的風(fēng)機的偏航誤差在2度以內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電量0.2-0.5%的損失，大部分風(fēng)機偏航誤差在6度以上，會造成2%的損失。
這里面每一個藍點就是一次測量絕對誤差的測量點，我測量點的時候風(fēng)向與風(fēng)機主軸的偏差到底是多少，我們以前經(jīng)常跟業(yè)主交流的時候，業(yè)主說我們這個風(fēng)機很先進，我們風(fēng)機出廠時候都校準(zhǔn)的很準(zhǔn)，所以沒有偏航誤差，但是實際上這個偏航誤差無關(guān)于這個風(fēng)機是國產(chǎn)的還是進口的，早期的還是現(xiàn)在的，我們發(fā)現(xiàn)都或多或少存在偏航誤差，這個是國產(chǎn)風(fēng)機的偏航誤差，達到了10度，相當(dāng)于3%的發(fā)電量損失。對于偏航誤差我們可以怎么來矯正呢，用激光的設(shè)備怎么來矯正，首先對一個風(fēng)機來講，我們在風(fēng)機的頂上面安裝激光測風(fēng)雷達，經(jīng)過2-4周左右的測量，我們會得到這樣一個閃點圖，我們通過調(diào)整測風(fēng)儀或者修改風(fēng)機的參數(shù)，把它糾到0度或者1度以下，在調(diào)整完以后，這個激光測風(fēng)設(shè)備就可以拆除，移到下一臺風(fēng)機進行測量，這時候風(fēng)機在矯正好的情況下進行運行。大部分已經(jīng)安裝的風(fēng)機都可以用這種來進行服務(wù)。我們還有一種服務(wù)模式，叫做動態(tài)風(fēng)機偏航誤差控制，這是一種永久的安裝，也是經(jīng)過兩周左右的測量，測量到這個風(fēng)機平均的偏航誤差，對這個偏航誤差我們進行矯正，矯正到0度，這個時候我們并不拆卸激光設(shè)備，而是我們安裝一個轉(zhuǎn)換箱的這樣一個設(shè)備，把原來測風(fēng)儀的接線轉(zhuǎn)接到轉(zhuǎn)換箱，把激光設(shè)備的信號接入到這個轉(zhuǎn)換箱里面，把風(fēng)機控制輸入信號接入轉(zhuǎn)換箱的信號，平時以激光來控制。由于風(fēng)機能夠接收到風(fēng)機方向的風(fēng)向信號，所以對于風(fēng)機的偏航控制能夠更精確，能夠使風(fēng)機更好的對準(zhǔn)風(fēng)向，風(fēng)機的絕對誤差離散性變好了，風(fēng)機能夠更好的對準(zhǔn)風(fēng)，風(fēng)機的發(fā)電量有所提高。這是我們信號轉(zhuǎn)換箱的原理圖，在這個里面我們把以前的控制信號也接到這個控制箱里面，把激光器的信號也接入到控制箱里面，控制箱有控制的邏輯，能夠在激光設(shè)備極端的情況下面，信號可以切換到傳統(tǒng)的風(fēng)向儀上面，使風(fēng)機繼續(xù)運行。
這個激光測風(fēng)儀是丹麥的，比目前市場其他的測風(fēng)儀價格低，大概是測風(fēng)設(shè)備20%左右的價格，所以具有很好的價格性價比。在風(fēng)機上面我們可以用傳統(tǒng)三腳架的方法，也可以用特殊的支架，像金鳳和遠景的風(fēng)機，由于安裝的限制，所以我們用了一個專門的支架來進行安裝。激光偏航校正來講有它的普遍性，能夠提高風(fēng)機發(fā)電量，能對的更準(zhǔn)，能夠提高發(fā)電量。他安裝了偏航校正以后能夠提高發(fā)電量。因為我們不會改變控制邏輯和控制參數(shù)，所以對風(fēng)機來說實現(xiàn)簡便，另外因為風(fēng)對的更準(zhǔn)，載荷更低，對于風(fēng)機來講提升了發(fā)電量以后降低了載荷，所以它是非常安全的提升發(fā)電量的手段，對于任何的風(fēng)機都可以實施。另外這個激光設(shè)備只有現(xiàn)在市場上激光設(shè)備的五分之一左右，成本低廉，有比較高的性價比。另外激光設(shè)備，在風(fēng)機發(fā)展的過程當(dāng)中，激光技術(shù)在風(fēng)機發(fā)展過程當(dāng)中扮演了非常重要的角色，在風(fēng)機今后發(fā)展的技術(shù)當(dāng)中可以風(fēng)機的提前變槳、變速以及獨立變槳這樣一些功能，來更多的提升風(fēng)機的發(fā)電量，來降低風(fēng)機的載荷，降低風(fēng)機的制造成本，目前來講很多的國內(nèi)外廠商已經(jīng)開始考慮把激光設(shè)備作為風(fēng)機的標(biāo)配來提供。
對于一個風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電量的提升，很重要的一點是如何來評價這個效果，最有效的也是最準(zhǔn)確、最直觀的是功率曲線的測量，藍色這一條是沒有經(jīng)過校正的，紅色的這條是經(jīng)過偏航誤差校正的曲線，越是平均風(fēng)速低的風(fēng)場，通過校正提升的百分比越高。但是功率曲線測量由于費用比較高，時間也比較長，所以我們不可能在每一個風(fēng)場來實現(xiàn)。在一個風(fēng)場當(dāng)中我們選取一部分風(fēng)機先進行偏航校正，然后把這一部分校正的風(fēng)機和沒有校正的風(fēng)機，在校正之前和校正之后同時期的發(fā)電量進行比較，因為它接受的風(fēng)況是一樣的，它們相對發(fā)電量的提升也就是它改進所帶來的收益，相對發(fā)電量的比較在任何風(fēng)電場都可以進行。第三個，在歐洲現(xiàn)在也是一個比較成熟的理論，COS平方曲線，2000年由Rosie實驗室提出來的，2002年國際電工學(xué)會做了認證，這條曲線在歐洲作為偏航誤差提升發(fā)電量數(shù)值計算上面的一個依據(jù)，當(dāng)你計算到偏航多少以后，提升發(fā)電量提升多少拿這個來計算。在我們現(xiàn)實當(dāng)中也有一定的意義，因為我們不可能每一臺風(fēng)力發(fā)電機來進行比較，雖然可能，但是現(xiàn)在很長的時間。
投資回報來講，偏航誤差直接帶來的是發(fā)電量的提升，所以所有的成本我們并不是說我們風(fēng)電場來承擔(dān)，其實所有的成本從長期來講是電網(wǎng)在支付這筆費用，也就是說我多賣了電，我投資部分的投資通過多賣電來收回。上面這部分是動態(tài)安裝的情況，激光測風(fēng)儀永久安裝的情況。對于小風(fēng)機來講，因為它的臺數(shù)多，提升相同發(fā)電量情況下面它的經(jīng)濟性相對比較低。對于大風(fēng)機，發(fā)電量要好于靜態(tài)改正的模式。對于1.3兆瓦以下的風(fēng)機，通過剛才講的靜態(tài)校正，也就是說用激光測風(fēng)儀來校正傳統(tǒng)風(fēng)機的模式，大概半年到一年可以收會校正的投資。這個是我們使用的激光測風(fēng)儀，可能有很多人在我們的展臺上已經(jīng)看到過了，它包括兩部分，這個是風(fēng)機機艙頂上安裝的部分。這是我裝載機艙內(nèi)部的控制盒，整個重量只有十幾公斤，安裝非常容易，任何風(fēng)機都可以安裝，里面有加熱器，透鏡上面我們使用了納米料的涂層，不會結(jié)冰，在寒帶地方都可以使用。這個設(shè)備進行了各種實驗，防振動、干電子干擾都經(jīng)過了一系列測量?，F(xiàn)在我們拿這個做偏航誤差的校正，從長期來講，風(fēng)機會對使用激光做更多的應(yīng)用，在提前變速變槳應(yīng)用上面，使風(fēng)機有更低的載荷，更多的發(fā)電量，來使風(fēng)機的性能更高，謝謝。
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