(内蒙古龙源新能源发展有限公司 安全监督部 内蒙古呼和浩特 010000)
摘要:科学技术的发展迅速,我国的风力发电建设的发展也有了改善。全世界能源供给种类较多,如石油、煤炭等化石燃料,风力、太阳能、核能、天然气等清洁能源。其中,使用占比大的为化石燃料,但因其为不可再生资源,且大肆使用对环境污染危害大,导致全球温室效应逐年加剧,需严格管控对其的开采和使用。风力发电作为一种绿色能源,其研发利用和推广应用早已成为各国关注的热点。但是,风力发电电能和发电效率直接取决于风力发电设备的性能和运行状态。因此,风力发电企业应注重对风力发电设备的安全管理和运行维护,提高其在线安全运行周期,从而为社会提供安全、可靠的电能。
关键词:风力发电;安全生产管理;行业思考
引言
风力发电行业属于资金技术双密集型,特别是技术创新的独特性非常明显。虽然我国风力发电行业发展速度相对较快,但是由于国内风力发电起步较晚,在很多产业技术方面相对于国外仍旧有着明显的差距。因此,全面推动风力发电产业技术创新能力评价工作对于提升我国风力发电行业提质增效发展非常关键。
1风力发电设备安全运行现状
因风力发电环境多处于高原地区和沿海地区,其气候特征和地理特点对风力发电设备安全运行的影响不可忽视。此外,风力发电基站为单一离散式、全线集控方式。风力发电设备安全管理和运行维护需克服复杂的地理位置、多变的气候环境,这对风力发电设备和运行维护人员都是极大的考验。风力发电设备的工作原理为,风轮将风能转化为机械能,再由主轴、齿轮箱等传动系统与发电机组连接,发电机组在机械能驱动下输出电能。设备包括叶片、风轮、传动装置、对风装置、发电机组、塔架以及高低压控制柜等。极易出现问题的设备多与使用地理环境和气候有极大关联。例如,高原地区进入十月后多为风雪天气,叶片和风轮存在冰冻现象,导致发电机组停机或不规律运转,无法保证电能质量,也会影响设备的使用寿命。风力发电设备管理运行维护工作执行者和设备安全管理和运行维护人员,因知识储备和技能水平限制,使得各类制度不够全面。维护人员不能严格遵守规定进行操作,且不够重视风力发电设备的管理和维护,缺乏对复杂工作环境的工作信心和积极性。特别在暴风雪环境下,风力发电设备需要及时维修时,人员不敢承担维修工作,致使风力发电设备掉线而影响发电质量。
2电力电子技术在风机发电机中的应用实践
2.1对风力发电系统进行改造
在传统风机发电机中,主动失速或失速风机发电机的关键运行方式,但这种运行方式存在着输出功率的稳定性和可靠性较差的问题,而电力电子技术的应用则实现了对风机发电机系统的优化。比如,变速恒频风力发电机系统的应用,该系统中的变速恒频变桨距调节能够在双馈感应电机被配置在内部的情况下,提高整体的输电质量,同时降低能耗。
2.2对储能的优化
在风力发电系统中,如何解决风向和风速的不稳定性,是提高风力发电系统效率的重要课题,面对这一问题,可以通过强化对风能有效存储的方式来提高发电和供电的稳定性。目前较为通用的储能方式是使用蓄电池,蓄电池的优势在于能够较快地进行储能,且蓄电池的安装过程也较为简单。此外,通过超导线圈也能够实现对风能的储存,但就现有技术条件而言,该技术尚且不够成熟,还无法实现普遍应用。
2.3风力发电滤波和补偿的应用
风机发电机组在运行时有时会出现闪变、电源波动和配电网络谐波的问题,为了尽可能避免这些问题对风力发电系统的干扰,就需要进行相应的补偿和滤波处理。现阶段最常用的两种滤波补偿技术分别是有源电力滤波器和静止无功补偿器,其中,有源电力滤波器的核心工作原理是通过电力电子器件中的相关可关断组件,按照坐标变换的原理实现瞬时无功的有效控制,最终达到补偿的目的。
而静止无功补偿器是当下一种较为先进的技术,利用该技术能够改善明显的电压波动,推动电能整体质量的提高。
3风力发电集控中心的信息化建设要点
3.1为集控中心提供准确的信息数据
目前,风力发电集控中心信息化管理系统主要有三大分支系统,分别是监控系统、能量管理系统和数据信息查询系统,这三大分支系统所安置的位置各不相同,因此,能够互相独立,发挥各自的功能,不会互相影响。风力发电集控中心信息化管理系统会对这三大分支系统进行统一化管理,获取所有信息,实现对数据资源和指令的安全输送。需要注意的是,不同分支系统通常是由不同厂家所设计,因为各厂家所参考的说明书和行业协议存在差异,所以后期设计的系统兼容性不尽相同,这样必然会影响各系统信息的共享和无障碍交流。对此,当代风力发电厂引进了Web服务软件,从而成果开发了综合性服务管理平台,能够有效促进不同分支系统的数据沟通与共享。据调查了解,当前Web服务软件是借助SOAP技术来收集各区域风力发电厂的原始数据信息,同时,Web服务软件能够制定并执行同一化标准,完成不同系统、不同区域的数据处理工作。此外,Web技术能实现多种操作系统与通信协议的同步使用,确保数据信息的安全传输,不会影响各分支系统的独立功能。
3.2数据挖掘技术在风电系统建设中的安全应用
从根本上分析,数据挖掘技术是大数据技术的重要分支,该技术在风电系统建设中发挥的作用至关重要。对于风电系统信息化建设作业来讲,数据挖掘是收集和寻找数据的重要过程,其数据信息来源是数据库,数据挖掘技术能够从数据库中获取有潜力、有价值的最新信息。不可忽视的是,当前在风电系统运行过程中,有大量的内部原始数据被沉淀于系统之中,这些数据资源拥有巨大潜力,能在后期起到完善安全运行系统的作用。其次,这些数据对风电系统的信息化建设至关重要。不少风力发电厂只能在系统中搜集和整理层次较低的信息资源,虽然能够满足最基本的使用,却无法深度挖掘更为价值的数据资源,缺乏信息系统整理、分享和预测功能。对此问题,必须充分利用数据挖掘技术和数据分布规律挖掘深层次的数据资源,准确预测和分析可能会出现的问题,并制定相应的解决对策。与此同时,风电系统维护工作人员能够根据数据挖掘技术所指定的范围做好数据网络和所有设备的重点监管工作。另外,数据挖掘技术能准确探索电力系统的运行规律,自动设置安全参数,从而使风电设备处于安全运行状态,有效提高风力发电效率,降低发电成本和设备维修成本。
3.3变频器运行维护
变频器作为风力发电设备中的电控设备,应用原理为:当风轮转速低于设定值时,变频器从电网交流电变成直流电存储到基站电容,再转变成交流电送至发动机转子;反之,亦然。它的应用优势是可变桨调节,优化电能。常见变频器故障包括过电流故障、过载故障、过压故障以及温度故障等,但因变频器种类和形式较多,其故障代码不一,解决措施不一。维修人员若掌握不熟悉,将导致变频器故障排除时间长,影响风力发电机组的运行质量。以温度故障排查为例,当风力发电机并网出现冷却风扇不工作、冷却循环泵不打压、有对应的故障代码时,可判定是因变频器温度过高导致设备停机。解决措施:(1)排查冷却风扇风叶是否损坏和电机电源是否有欠压现象;(2)检查冷却循环泵电机及其密封性。一般冷却液散热片损坏,冷却电机无电源输入,或电机内损坏情况较多。排查故障原因后,及时更换新的散热片或电机,同时对供电电源做冗余处理。
结语
风力发电设备是风力发电的基础,必须以安全生产为基础,以设备安全管理和运行维护为侧重点,以快速诊断和排查隐患为检修手段,同时各类作业指导书力求做到有效防控和快速解决,确保风力发电设备在线安全运行,提升风力发电电量和企业经济效益,为社会提供安全、可靠的电能。
参考文献:
[1]吴亚飞.浅谈风力发电机的维修与保养[C].中国农业机械工业协会风能设备分会2012年度论文集(上),2012.
[2]廖燕坂,林海珊.浅谈风力发电机组的检修策略[J].能源与环境,2013,(1):70-71.