增功組件的安裝工藝流程
分別選定某風電場306 機組、103 機組作為改造機組。同類增功組件采用批次安裝方法,以便分析單一種類增功組件的作用效果。即,首先在306 機組上安裝渦流發生器;然后安裝103 機組的三類增功組件,同時收集306 機組的實時數據;最后安裝306 機組的T 型擾流板和格尼襟翼。
安裝施工采用吊籃作業方法,未使用大型吊裝設備,節省了成本和時間。開工前對安全措施、原材料、工具、施工機械進行了檢查。通過劃線、打磨、粘貼、烘干、膠衣修復、固化等作業工序,用10 天時間完成了2 臺風電機組的增功組件安裝。
一定位與粘貼的質量控制葉片安裝增功組件的工藝難點在于確定安裝位置和保證粘貼質量。葉片表面是曲率變化的曲面,為了精確找到設計的安裝點,現場制作了專用的測量工具,用于在葉片上定位。為保證粘貼質量,施工對粘接劑的厚度和均勻程度均進行了控制,其中對渦流發生器、阻力板和格尼襟翼的膠層厚度均進行了不同標準限定,并對烘干溫度和固化時間進行了嚴格規定。這些數據均來源于地面上預先進行的粘貼試驗和拉力測試。
二施工環境條件控制施工期為10 月27 日至11 月12 日,施工期間某風電場的氣溫均在10 ℃以上,滿足施工條件。施工方案中針對下雨采取了防范措施,為保證葉片原有纖維的強度,表面打磨和膠衣修復工作均控制在晴朗天氣條件下進行。部分施工過程及安裝效果見圖6。11 月12 日,成功完成了2 臺風電機組的增功組件安裝。
安裝前后數據對比分析
一機位選擇試驗風電場位于沿海灘涂區,裝機容量49.5MW ,安裝有33 臺1.5MW 風電機組。其中,19 臺使用昆山華風葉片,12 臺使用丹麥艾爾姆LM37.3P2 型葉片,其余2 臺使用東汽自產葉片。改造風電機組和對比風電機組的選擇原則為:
(1)風電機組運行情況良好且無限電,發電能力接近。
(2)風電機組位置在風電場具有代表性,與對比風電機組間距大于5 倍-6 倍風輪直徑。
(3)風電機組主風向10 倍風輪直徑內無其他風電機組或障礙物。
(4)風電機組所處地形平坦。
綜合考慮以上因素及施工場地條件,確定在臨海一側的306 機組和風電場西南邊緣的103 機組上安裝增功組件。在對比風電機組的選擇上,306 機組與臨近307 機組對比,103 機組與臨近102 機組對比。其中,306 機組和307 機組采用昆山華風葉片,102 機組和103 機組采用LM 葉片。
二提效情況分析
(一)306 風電機組改造前后數據分析
圖7 給出了改造前后的發電量曲線。需要指出的是,盡管采用了批次安裝增功組件的方式以便分離各類組件的增升作用,由于SCADA 系統的數據記錄及安裝時間問題,僅收集到部分風速段下單獨安裝渦流發生器后的發電量。
根據某風電場代表年的風頻威布爾分布數據圖,結合增功組件安裝前后各風速段的發電量計算結果,計算得出306 風電機組改造前后的年發電量提升了3.37% 。其中,改造后采樣點不足處,按照風速高于12.5m/s 后發出額定功率計算。
(二)103 風電機組改造前后數據分析
按照目前的運行情況,利用某風電場風電場代表年的風頻威布爾分布數據,計算得出103 風電機組改造后的年度發電量提升3.63% ,如圖8。
(三)改造風電機組與鄰近風電機組的對比
科學的數據分析方法是驗證風電機組提效結果的重要因素。因此在進行同一臺風電機組改造前后的縱向對比后,研究小組還進行了與鄰近機組的橫向數據對比。在進行橫向對比中,主要考慮了以下幾方面因素:
(1)忽略可能的尾流影響區域。根據IEC61400 -12 標準計算,307 機組在306機組北偏西方向15 °,兩風電機組直線距離590 m ,需剔除風向(340°-350 °)及
(160°-170 °)的兩臺風電機組互相影響扇區內的功率點;103 機組在102 機組的西偏北10 度,因此剔除風向(275°-285 °)及(95°-105 °)扇區的功率點。