风电场智能化维护技术研究综述

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1、风电场智能化维护技术研究综述文

2、白恺，宋鹏，邓春，刘少宇，李娜摄影：王勇近几年，风电场通过提高风电机组低电压穿越能力、风电场无功补偿装置性能使其电网友好性显著提高，电网通过建设大型新能源基地的电网配套送出工程，加强了网架结构，结合区域电网有功、无功功率控制技术、风功率预测技术和调度技术的进步，因送出问题导致的风电场弃风有所缓解。同时，风电场场内设备故障或缺陷导致发电量降低的问题也不容忽视。根据近年来冀北地区风电机组运行小时数和发电量的统计分析，因场内设备故障或缺陷导致发电量平均损失超过8%，其中因风电机组和场内输变电设备导致的损失大约各占一半。另外，统计分析还表明，风电机组主动维护时间只

3、有故障停机时间的十分之一，说明风电场主动维护明显不足。因此，如何通过先进维护技术避免风电场运行小时数和发电量损失，已逐步成为风电行业关注的热点。本文将介绍目前我国风电场维护现状以及主要维护技术研究现状，并在此基础上综合分析风电场智能维护技术发展趋势。我国风电场维护现状一、总体情况在电网全电量接纳和地区输电网无故障的前提下，风电场运营效益主要取决于风能资源、风电机组可靠性、发电性能以及场内输变电设备可靠性。其中风电机组的发电性能主要取决于机型，即机组本身的风能捕捉和转换能力，性能优异的主控和变桨等控制技术，可以在相同风能资源条件下提高机组发电量。另外，风电机组和场内输变电设74风能Wind

4、EnergyIndustry

5、产业备可靠性除取决于设备本身可靠性外，还取决于维护是否合理、能否提前发现缺陷和避免故障、以及故障后能否及时修复等方面。我国运行中的风电场集中投运在2011年－2012年，目前大量风电机组面临出质保。由于运营商缺乏有效的维护技术和管理经验，而风电机组故障预测和诊断等先进维护技术尚在发展阶段，不具备形成技术标准的条件，风电场如何实现设备的高效维护面临巨大挑战。二、场内输变电设备维护现状风电场维护涉及的设备除风电机组外，还有风电机组升压变、汇集线路、汇集线路开关柜以及风电场升压站的各类高压电气设备，这些变电和输电设备的维护、试验和检修等可以参照我国已有高压电气设备

6、的相关标准进行，这类标准是成熟和完备的。然而，部分风电场处于环境恶劣地区，汇集线路以及箱变的设计、选型均没有充分考虑雷击、飓风、覆冰等恶劣天气问题，另外汇集系统中的箱变、开关柜、电缆等设备在制造、安装、调试过程中遗留缺陷较多，导致风电场投运后频繁发生故障。变电站设备故障通常将导致全场风电出力送出限制，汇集线路故障将导致接入该线路的所有风电机组停机，造成风电机组陪停率很高，故障风险代价是极为高昂的。因此，如何针对风电场内输变电设备有效开展运维，提高设备抗自然灾害能力，并且最大程度降低设备故障率，也成为一个重要的研究方向。（1）风电机组维护现状一是在产品质量方面。从运行统计数据看，国产机组整

7、体产品质量明显低于进口机组，大量国产风电机组的设计和制造在全寿命周期成本方面缺乏考虑，特殊环境条件的适应性设计欠缺，可靠性低，易维护性差，频繁故障导致机组可利用率下降，发电量损失严重。二是维护人员专业素质方面。风电场人员专业素质和管理能力尚处于积累阶段，预判设备缺陷的技术手段不足，运维工作缺乏规范和标准文件指导，导致维修恢复周期普遍偏长，进一步损失发电量。三是先进维护技术方面。目前风电机组的维护模式主要是定期维护和故障检修，定期维护内容主要是定性检查，缺乏准确反映设备准确状态的预防性和诊断性试验技术，在线监测技术匮乏，尚未形成基于SCADA监控数据、在线监测数据、离线试验数据的综合故障预

8、测技术体系，不利于故障早期发现，导致大部件损坏事故损失严重。四是在技术标准方面。一般大型设备维护可参考的标准主要包括四大类：整机及其主要部件的技术条件，可靠性和经济性等运行评价体系标准，整机及其主要部件的试验、评估和故障诊断方法（包括在线监测技术标准），整机及其主要部件的维护和检修标准。而目前，指导机组制造的整机及其主要部件的技术条件标准相对完备，可靠性和经济性等运行评价体系标准和可用于指导维护的标准相当不完备。国家电力监管委员会电力可靠性管理中心已经颁布《风力发电设备可靠性评价规程（试行）》，其中规定了风电机组的状态划分依据，但未根据风电机组和风电场的特殊情况提出平均检修间隔时间（Me

9、anTimeBetweenInspection,MTBI）、维修服务团队的维护计划能力等可靠性指标，与国际上可靠性分析尚有差距。风电机组是风电场最核心的电气设备，其安全、可靠、经济运行需要全过程技术和管理标准的支持，而目前可参照执行的主要是国家标准GB/T25385－2005《风力发电机组运行及维护要求》，该标准中突出的主要是半年和全年检查项目，缺乏更定量化的检测，造成很多技术细节缺失。用于整机及其主要部件的现场试验、评估和故障诊断