探寻首个高原示范风电项目成功的奥秘

 

　　当金山，位于甘肃省酒泉市阿克塞哈萨克族自治县，东、西连接祁连山与阿尔金山。翻越海拔3800米的当金山口，就进入了素有“世界屋脊”之称的青藏高原。由于海拔高、山势陡峻、常年气温低，当地植被稀疏、人迹罕至。有人曾如此形象地描述:“抬头不见鸟，低头不见草；风吹石头跑，六月穿皮袄。”当金山地区的环境之恶劣，由此可见一斑。

 

　　10年前，一群逐风而动的“拓荒者”来到这片戈壁滩，凭借“敢为人先”的精神克服重重困难，开发了全国首座高原示范型风电场——甘肃华电福新能源有限公司阿克塞分公司阿克塞当金山风电场（下称“当金山风电场”），总装机容量为9.9万千瓦。投运以来，项目整体运营状况逐步趋好，66台由中车株洲电力机车研究所有限公司（下称“中车株洲所”）提供的高海拔风电机组性能稳定，2018年发电2.4亿千瓦时，创历史新高。2019年，这一纪录有望被打破。

 

　　日前，本刊组织的“最美风电场”活动报道组深入一线，循着这座高原示范风电场的发展足迹，多角度呈现其运营效果以及取得的经验。

 

 

　　公开资料显示，当金山风电场于2010年11月开工。彼时，高原地区的风能资源开发较少受到关注，这意味着没有成熟的经验可供借鉴，一切都要摸着石头过河。

 

　　复杂的地形和恶劣的气候进一步加大开发难度。中国华电集团公司甘肃分公司副总经理董小泊清晰记得，建设伊始，场区的道路尚未完全修通，路况很差，设备运输困难。输电线路需要经过平均海拔超过4000米的当金山，架设难度极大。同时，当地气候寒冷，冬季最低温度会降至零下30摄氏度，甚至更低，叠加上海拔高引发的高原反应，现场人员经受了极大的身心考验。

 

　　“整个过程值得细细回味，大家都付出很多心血。”他动情地说。

 

　　最终，在当地政府部门的大力支持下，通过提前制定周密计划，施工中合理安排资源、充分发挥参建方的优势等措施，项目一期33台风电机组（装机容量为4.95万千瓦），于2011年11月全部投运；2012年5月，二期（33台机组、4.95万千瓦）全场并网发电。

 

　　经过数年的持续优化，当金山风电场的运营渐入佳境。本刊记者在采访中获悉，2018年，面对西北地区弃风限电严重的不利条件，在6.4米/秒的年平均风速下，年发电量达到2.4亿千瓦时，年利用小时数为2416小时，比甘肃省平均值的1772小时高出36.3%，位居中国华电集团甘肃分公司的所有风电场之首。在中国电力企业联合会发布的“2018年度电力行业风电运行指标对标结果”中，当金山风电场还被评为了3A级项目。

 

　　基于运行数据对比来判断，2019年的发电量有望超过2.6亿千瓦时。前10个月，在平均风速为6.55米/秒的条件下，发电量突破了2.35亿千瓦时，比2018年同期高出0.15亿千瓦时。

 

　　在董小泊看来，作为示范项目，开发当金山风电场的初衷已经基本达到。

 

　　“选择在阿克塞地区建设全国首个高原示范风电项目，一方面是因为我们希望探索在更多条件相对艰苦、风能资源和电力送出较好的地区开发风电，从而避免大家扎堆在热点区域带来的一系列问题，并由此在业务布局上做到‘人无我有，人有我精’，增强自身的核心竞争力；另一方面，则希望通过发展新能源产业，推动当地经济发展。”他解释道。

 

　　据了解，通过当金山风电场的开发，华电集团积累了大量高原风电开发经验，并初步组建起能够适应高原风电场运营管理需要的团队，为这家企业进军青海、云南、贵州等地区的风电市场奠定基础。

 

　　在带动地方发展方面，当金山风电场的价值也逐渐显现。阿克塞自治县属于少数民族聚居区，经济基础薄弱。当金山风电场的建成，拉开了阿克塞发展新能源的序幕，在这张“名片”的成功示范下，一批风电和光电项目纷纷落户当地，新能源成为该县的支柱产业之一。

 

　　据董小泊透露，目前，华电集团在甘肃地区积极储备资源，并推进部分已核准项目的建设。“虽然存在很大困难，不确定因素也较多，但是这些都是发展中出现的阶段性问题，我们仍很看好开发前景，对国家的新能源政策也充满信心。”

 

　　针对甘肃的风电开发，有业内专家建议，企业仍需保持谨慎。“甘肃的弃风限电局面，短期内难以得到根本性转变，再加上在推行电力市场化交易过程中出现的‘保量不保价’，甚至是‘量价齐跌’问题，以及‘两个细则’考核日益严格，企业投资稍不谨慎，就有可能导致现金流紧张，出现亏损。”

 

　　董小泊指出，解决好上述问题的关键是，各方应当站在国家战略的高度看待发展风电的重大意义，规划产业布局时做到全国一盘棋，实施的政策也要更加贴合产业发展所需。

 

 

　　同样从当金山风电场开发中收获颇丰的，还有作为整机设备供应商的中车株洲所，这是其参与的首个高原风电项目。

 

　　“通过对示范项目运营过程中出现的问题进行分析、总结，为我们的整机技术优化迭代、其他同类型地区风电场的建设和运营提供了借鉴。”中车株洲所当金山风电场服务经理沈文表示。

 

　　在当金山风电场，66台单机容量为1.5MW的中车株洲所第一代高海拔风电机组投运至今，各项关键性能指标保持在很高的水平上，2018年的平均可利用率（TBA）达到99.61%，平均无故障运行时间（MTBF）为5535小时，均在中国华电集团甘肃分公司的所有风电项目中排名第一。沈文告诉记者，中车株洲所一直将当金山风电场作为标杆项目推广，依靠在首次应用中建立的良好口碑，1.5MW高海拔机组后来为该公司赢得大量高原风电场整机供货订单，贡献了可观的市场业绩，还获得从国家到省、市级的多项荣誉。

 

　　在谈到高海拔风电机组的研发情况时，中车株洲所风电事业部客服中心副总经理赵少伟感慨万千：高海拔风电机组能取得如此好的业绩，实属不易。早在2009年，基于对未来市场走势的研判，中车株洲所即启动了高海拔风电机组的研发。此时，业内对在高原地区开发风能资源的技术要求缺乏深刻认知，相关设计标准也是一片空白。面对这种情况，中车株洲所研发团队依然决定成立项目组，开始进行高海拔风电机组的研发工作。借鉴中车株洲所参与建设青藏铁路时积累的高原机车设计经验和标准，并广泛咨询具有高原电气研究、试验经验的研究院所，制定出初步的高海拔风电机组技术方案。再结合现场调研，根据收集到的信息对方案进行完善，最终实现技术突破，在其既有机型的基础上研制出了1.5MW高海拔风电机组。

 

　　针对高原地区具有的空气密度低、高湿度、强雷暴、易凝露、强紫外线照射等特殊气候和环境特点，该机型采用了大量针对性设计。比如，机舱罩和轮毂罩选用抗紫外线性能好的胶衣材料；增加防雷接闪点的数量，扩大叶片中防雷下引导线的截面积；提高机舱控制柜和塔基柜内加热器的功率；对动力系统进行降容处理。从实际运行来看，这些措施达到了预期的效果。此后，中车株洲所对高海拔风电机组的相关技术和施工要求进行了深度的归纳和总结，最终形成了国家标准《高海拔型风力发电机组GB/T37921-2019》，并将于2020年3月实施。该标准对高海拔风电机组适用的外部条件、技术要求、试验方法、检验规则、运输、安装、调试、运行和维护都做了相应的阐述。

 

　　在第一代机型推向市场取得不错反响后，中车株洲所又陆续开发了第二代、第三代高海拔风电机组，单机容量覆盖1.5MW、2MW、2.5MW、3.6MW。这些机组被安装到甘肃、青海、云南、贵州等地的风电场，整体运行表现不俗，在云南五子坡风电场甚至创造出“单台机组年利用小时数达5300小时，全场平均超过4000小时”的纪录，引发广泛关注。

 

 

　　一个好的风电项目，背后必定有一套高效的运维体系作为支撑，当金山风电场也不例外。

 

　　据了解，当金山风电场目前共配备17名运维人员，均已通过职业技能鉴定中级工考评，5人通过高级工考评。

 

　　被问及在运维管理方面有哪些好的经验时，当金山风电场场长李生林给出的答案是，“我们始终坚持‘应修必修，修必修好’的原则，以状态检修为主，定期检修和故障检修为辅，运用风电机组振动在线监测、故障诊断平台等，结合监控数据的实时统计与分析，使检修工作从过去传统的以‘修’为主，转变到以‘管’为主上来。”

 

　　“正如李生林场长所说，目前，中车株洲所对客户服务的总体定位就是要更好地为客户创造价值。所以，我们在运维过程中将这种理念与服务工作进行了高度的融合，主要体现在四个方面：第一，通过持续不断地进行技术改造来提升风电机组运行的效率和安全。例如，我们与业主方共同开展了电池柜加热器和高电压穿越等方面的技改。第二，对运维技术进行了创新，分别开发了SIS（集控系统）、PHM（健康管理系统）、EAM（资产管理系统）三个平台，最终实现机组监控、故障预警、故障分析与诊断、系统自动派工、人员管理等的一体化。第三，推动服务模式的转变。中车株洲所对所有风电场进行了区域化管理，设置区域经理，由其对所辖项目进行管理。同时设置了区域库房，在人员管理、备品备件调配等方面可以更加快速地响应客户的需求。第四，建立健全了服务工程师的晋升和考核标准与机制，确保由优秀的人员为客户开展优质的服务。”赵少伟说。

 

　　沈文以电池柜加热器技改为例向记者介绍，改造前，电池柜通过加热板从电池组底部加热，电池受热不均匀，因低温引起的电池故障较多。技改后，将原来的电池加热板拆除，在电池组周围安装两个加热器，用风扇向相对方向吹风散热，在柜内形成气流环，确保柜内的温度均衡，改善了电池整体运行环境，使电池使用寿命延长，大幅降低维护工作量。

 

　　凭借在长期合作中的良好表现，中车株洲所的技术实力和服务能力得到了业主方的认可。“他们现场人员的响应速度快，服务质量也好，消缺很及时，每次都能够及时解决各种疑难问题。”李生林说。

 

　　正是基于彼此间的高度互信，2018年1月，当金山风电场一期出质保期后，业主方决定将设备的维护工作继续交由中车株洲所负责。

 

　　谈及原因，董小泊表示，“主要有两个方面的考虑，一是中车株洲所的团队之前确实做得不错，设备交给他们，我们放心；二是希望在与他们的交流、学习中，我们的团队能够持续提升技能水平。”

 

　　随着两期项目陆续出质保期，中车株洲所在当金山风电场的运维工作也进入到一个新的阶段，但其落脚点依然是提升服务质量。参与一个风电项目，就必须全力建设好这个“家”，这是中车株洲所对其所有现场人员的基本要求，在当金山风电场服务长达9年的沈文或许对此有着更为深刻的理解。