新疆金风科技股份有限公司节能事业部总监刘登峰：风电场节能技术的思考与实践

 

 

　　刘登峰：大家下午好，我今天分享的这个题目是“风电节能技术的思考与实践”。风电大家都不陌生，可能今天来的人都是专业人士，都是做风电的；节能这一块大家也不陌生，我们日常生活中可能接触到节能的产品非常多，包括节能冰箱、节能空调等等，有一系列节能的产品。风电节能具体是怎么做的，这一块大家我不知道过去有没有听说过，今天就是围绕风电节能做一些分享。

 

　　我的分享主要围绕两部分，一部分围绕风电场来分析，第二方面主要是对工厂、园区的探索。

 

　　首先介绍一下风电场是怎么做的。这是整个风电场的国际框图，可以看到整个风电场我们以右边这块为例，它相当于是极电线路，风电场有两部分，一部分是风力发电机，还有一部分是风电场的电网。

 

　　这部分是综合场用电量，有两部分，一部分是风机，风机的发电量加上网购电量，也会向机电线路注入能量，再减掉我们的上网电量就是综合场用电量。作为风电场主要考虑的问题就是需要有更多的上网电量输送到网上，中间偏差部分是我们不想要的，我们希望越小越好，这个是综合用电的定义。

 

　　说了这么多，综合场用电由哪些构成？有三部分，第一部分是场用电，包括集电线路损耗、箱变损耗、主变损耗、无功补偿装置损耗；第二部分是站用电，生活耗电量，办公耗电量，继保室等机房耗电量；第三部分是风机待机耗电。

 

　　看一下综合场用电情况什么样的。我们把各个省的综合场用电最高的和综合场用电最低的放到一张图里面，发现最高值和最低值之间有很大的空间，最低不到2%，最高的可能达到10%。我们就有了右边这张图，就取了中间值就是3.2%，是全国的平均值，我们就希望把蓝色部分全部削减掉，这就是我们的降耗空间，这个就是降综合场用电的目标。

 

　　它的价值有多大我们也做了一下分析。我们发现2016年全国已经装机的综合场用电达到了83亿千瓦时，按照2020年装机的考虑，能够达到141亿千瓦时这样一个比较大的数字，虽然每个场的损耗都是很小，但是一旦把它放到一起我们可以看到它是非常大的。

 

　　整个综合场用电怎么分布从这里也可以看到一些情况，我们以风力发电的发电机出口为梳理，后面每一度电会经由变流器、箱变等等，我们假设以风机发电机出口为一百份能量，最后发现按照这种传递，最终上网电量是93-97份之间，剩余的3-7份全部在总监被耗掉了，这个就是我们要去工作的目标。

 

　　由此我们更进一步找了两个风电场，一个是山西风电场，我们分析了一下他的综合场用电的构成情况，发现它的集电线路及箱变是53.45%，站用电是16.92%，风机自耗电是4.5%，主变损耗是11.58%，无功补偿装置13.45%；右边是新疆达坂城的，风机自耗电比较低。

 

　　由上面这些数据怎么样去做，我们也做了一些实验，主要是围绕了四个方面，这一部分就是我们要跨界的思路，把节能的一些思路应用到我们风电场。我们首先要先摸清情况，就是用能状况，因为每一个风电场它的不同的位置、不同的季节、不同的年代，它的场外电用能情况都是不一样的，我们以第一个为例就是风电场的能效管理平台。摸清家底以后就要看它的场用电到底合理不合理、合适不合适，那么我们就要进行风电场能源审计，就要看哪些地方有提升空间，要明确我们的方向。第二部分就是我们的建筑损耗，就是机房我们有很多地方有设备机房的冷却，我们需要用更节能的方式给它进行冷却。第三部分就是针对网损做了无功节能群控，主要是场机群控降低网损。第四部分高效电机方案，通过综合的方法来提高我们的收益，降低损耗。

 

　　这个就是我们场用电网损的分析，我就不展开了，这一块就是我们节能群控的简介。简单来讲其实就是过去我们只有一个补偿点，就是并网点这个地方SVC、SVG集中补偿，现在以1.5为例我们有33个点加上SVG一共是34个点在集中补偿，我们的原则就是就近补偿，来实现我们整体的网损是最低的这样一个效果。最终我们在一个风电场做完实验以后我们发现仅仅做这一项节能的提升每年节约电费就是24-40万之间，可以看到它是有实际经济效益的。

 

　　第二个就是我们做的机组的节能待机，左边这张图可以看到在晚上的4点钟到上午的1点钟之间，我们可以看到它的功率是负的，也就是说这些风机实际上是一个耗电设备。由此我们就引入了右边这张图，我们就把这一部分把分成两部分，一部分是有效待机和无效待机时间，把无效待机直接进入无效状态、低功耗状态，就是让整个风电场进入低功耗状态。当我们预测到起风的时候再把风机切入到待机状态，这样就达到了待机部分的节能。

 

　　这部分就是针对风电场审计完发现最严重的地方是SVC和SVG机房，一年紧紧围绕这些设备的散热就要耗电达到20万-30万千瓦。我们用得是什么？我们是用空调和热管机房联合运行，热管的特点就是它在低温情况下效率是非常高的，在高温情况下它的效率就会下降。但空调它耗电是比较大的，在任何时候都能稳定的输出，那我们就他做了一个联合的运行，来达到既能满足散热需求又能够达到降低我们的这一部分散热损耗的效果。这就是一个热管的原理，它主要的特点就是不需要循环，在这个过程中不需要任何外力输入，所以它是比较高效的。

 

　　这个就是风电场的能源审计，主要就是围绕我们风电场的标准进行对标来找到这个风电场的损耗薄弱点，来对它有针对性的提高，主要就是诊断的一个过程。

 

　　这个就是我们风电场级的能效管理平台，不可能所有东西都通过人工的方式，这样效率非常低。我们通过数字化，信息平台的方式，首先对它的整个能耗进行一个可视化，还有对它进行能耗分门别类进行分析，最后出具管理报告，给出改进的提升的办法，经过整个循环持续降低产业链。

 

　　这是我们的高效电机的方案，高效电机主要是从两部分，一部分利用永磁无刷的直流电机，它的效率比平常的高；其次是优化冷却系统的控制，我们实现按需的控制方式，而不是说过去我们凭经验的这种方式。

 

　　上一部分介绍了在风电场做得一些能效提升的探索，接下来我想讲一下我们针对上下游链条的这些工厂、园区做的一些探索，主要就是我们金风现在主导的绿色工艺链。这个活动我们已经开展了两届，也取得了一些效果，它主要的特点就是以核心企业为纽带推动我们链上的上下游企业绿色转型，来实现我们整个链条的这种能耗是最低的，也是节水的，减排的，资源是循环的，来达到可持续发展的这样一个效果。

 

　　我们做这个工作它对工厂有什么样的一些价值？一个是提高负荷侧清洁能源渗透比，其次我们是持续降低用户用能成本。对企业来讲每一分钱省下都是利润，从每个点上都是希望去做这个精细化提升的。第三点就是支持客户实现100%的碳排放指标，来满足环保的要求，因为现在环保的压力也是越来越大。通过这些方面来实现我们绿色制造。

 

　　针对工厂我们也开发了SEP3.0智慧能效管理平台，在座各位也不陌生，因为有很多平台，但是很多平台我们通过调研都是针对建筑的，是比较简单的，但是实际上对工厂这些建筑平台是不适用的，我们也发现有一些做工厂的效果也不是很好。我们针对我们的工厂专门开发了我们针对工业极的能效管理平台，它具有哪些功能？主要的点有五个方面：一是用能管理，我们工厂里面其实每个工厂对能源都是有管理的，很多工厂它年耗电量都是在几千万度甚至上亿度，那么它肯定是在做管理的，但是它的管理是比较粗放的，可能每周抄一次表或者每月抄一次表，数据不精确也不实时，没有办法落地，现在我们是通过对它的能源，整个能源管控体系给它进行一个分解，然后有针对性的给它配置，最终能够实现它能源管理的落地。二是设备管理，很多工厂买了很多设备，一台设备就上百万。作为老板肯定心里想我这些设备第一效能有没有发挥最大，它的效率是不是最大的。第二它的使用率是不是最大的，让我的资产能够发挥它的效能。三是绿能管理。现在很多工厂的屋顶，还有我们有资源的地方实际上都做了很多分布式能源，这些分布式能源和我们的工厂生产，分布式能源的这些资产有没有达到资产效能最大？实际上它完全是割裂的，我们这个平台就是把它全部整合在一起。四是收益管理，每个企业很多企业家都做过这种收益，这种节能的技改，节能的一些方案，一些措施来降低我们用能成本，到底这些东西降低了没有，实际上他没有一个动态的评估和评价，我们这套系统能够实现一个动态的实时的评估和评价。五是购能管理，这一块可能在座的都不陌生，就是我们现在的电改红利，电改放开了我们要去直接参与电交易，买便宜的电，但是也有一个问题就是我们慢慢的会有偏差考核，如果买多了或买少了会有一些偏差考核，这一块怎么办？就需要我们对负荷情况了解的很清楚，知道负荷曲线，我们这个平台就有这个功能，就是能够预测负荷曲线，知道负荷曲线是什么样，参与整个电厂交易，通过这五个维度综合降低用能的成本。

 

　　这个产品是我们针对一些园区发现整个办公环节最大的一个消耗实际上是空调部分的消耗，比如说我们可以看到每一个空调实际上它都是在一块钱电价的时候高速运转，在晚上3毛钱电价的时候是关着的，我们发现这个是非常不合适的，于是我们做了一个水蓄冷的产品，我们希望它达到在晚上3毛钱的时候空调是高速运转的，在白天1块钱电价的时候空调是关着的，以这种做法来降低供热供冷部分的能耗。

 

　　电机节能，金风机组主要是永磁直驱的，我们把这部分的思路来嫁接到企业的驱动部分，也用永磁直驱的方案，用系统的思路提高能效。这是电机节能的价值，从系统的角度电机节能能带来10-20%的效率提升，从电机本身的效率来讲，它能够达到2-8%的效率的提升。

 

　　这一块就是我们做得一些项目，就是空压机预热回收，我们每个企业里面都会用到空气能，而空压机就是空气能的来源，空压机的特点它只有20%的电力，比如说100度电有20度电是转化为我们有用的压力，剩余的80份全部变成了热的形式散发掉了，那我们就做了几个项目把这个预热全部把它回收起来，回收起来一个是给生产工艺上去用热，从而减少我们天然气的消耗，另外也给我们的生活用水供热，来提升我们员工的体验，把这些废料再回收，这是空压机余热回收。

 

　　这部分实际上是结合现在金风也在做互联网微电网，这一块也欢迎大家到我们金风二期去参观，这一块我们做得也是非常好的，它有好几种形式，最后就是我们的经验分享，这一条曲线就是我们在达坂城天翼做的项目，可以看到这个项目投用以后稳定运行了三个月，仅仅无功节能群控这个点就可以给我们带来10-12%的节约，可以看到它的效果非常好。

 

　　这个是我们对三塘湖风电场做的能源审计，最后也帮他做到一些问题，最后他也通过这些问题的解决提升了他们的效益。这是我们在达坂城天翼做得我们风电场的能效管理平台的展示界面。这个是我们金风的办公区，我们这个办公区目前可再生能源的占比客观达到32%，有风电、光伏、微燃机等等，能耗相对于2013年已经下降了15%，我们每年都是在上一年的基础上提升这个能效。这个是我们的欧伏电气的智慧能效的项目，这个是我们高澜的项目。

 

　　我认为我们一方面是通过可再生能源，另一方面是提高我们用能环节的能效，来通过这两点一起在进行能源转型。因为今天时间关系很多地方没展开，也欢迎大家下来以后随时交流，谢谢！