4风力发电机组运行控制参数的调整优化技术研究课题申请书20130508(修改稿)

附件3中国华能集团公司科学技术课题申请书项目名称：风力发电机组运行控制参数的调整优化技术研究申请单位：华能集团公司安全监督与生产部起止年限：2013年1月～2014年12月通讯地址：邮政编码：联系电话：申请日期：2012年10月传真：编号-1-简表课题名称风力发电机组运行控制参数的调整优化技术研究课题负责人姓名马剑民单位西安热工研究院有限公司性别男年龄50专业金属材料职称研究员课题分类技术攻关新技术开发新产品试制技术引进消化吸收应用理论基础研究软科学研究推广√课题组人数23其中高级18中级5研究生初级协作单位华锐风电科技（集团）股份有限公司中国明阳风电集团有限公司南京南瑞继保工程技术有限公司研究起止年月2013年1月至2014年12月申请金额（万元）150万元批准金额（万元）其中资助150万元其中资助自筹自筹贷款贷款课题内容、意义和预期成果摘要课题内容、意义：本课题通过在集团公司所属风力发电场范围内，考虑平原（陆地）、海边、高海拔，南方温暖、北方寒冷地区、风资源、机型、限电和不限电等因素，选取代表性的风力发电场，通过对不同风电场风机切入/切出风速、偏航（偏航延迟时间、次数、角度设定）等运行参数定值的调整优化试验研究，研究确定针对集团公司不同地域、环境、海拔、主力机型风电场，提高风力发电机组发电量（可利用率），减少风力机的启停次数（切入/切出次数）最佳运行控制参数，编制风机最优化运行控制技术导则，以达到提高风力发电场发电量，降低运行维护费用，提高风力发电机组长期运行安全可靠性和寿命的目的。本课题预期成果：通过试验验证，制定出集团公司范围内不同地域、环境、海拔、主力机型风电场风力机的运行参数优化调整技术导则。-2-一、本研究课题的科技依据（包括科技意义和应用前景，国内外研究概况、水平和发展趋势；应用理论基础研究课题应阐述学术思想，立论依据，特色或创新之处，主要参考文献目录及出处；推广项目说明成果成熟程度，适用范围，以及成果的知识产权等问题）[课题背景]功率曲线是风电场风电机组选型、设计、制造的依据，也是风力发电机组运行方式和控制策略确定的主要依据，是考核机组性能和评估机组发电能力的一项重要指标。制造商提供的功率曲线确定了风电场机组的切入/切出风速、额定功率和额定风速、偏航等主要运行参数。目前，集团公司内部已投运的风力发电场，由于实际风电场区域的自然风的风速、风向、风密度和风功率的影响因素多而复杂，存在不确定、无规律、多变化的动态特点，制造商提供的风机切入/切出风速、偏航（偏航延迟时间、次数、角度设定）等运行参数定值，以及功率曲线不能完全、正确的指导风机在最优（最安全、经济）状态下运行。如果按照制造商提供的风机切入/切出风速、偏航（偏航延迟时间、次数、角度设定）等运行参数定值运行，存在风机启停频繁（切入/切出次数多），机组塔筒、机械部件频繁遭受疲劳应力或较高、乃至过负荷疲劳应力的冲击，易损件损耗速度快、更换周期短，明显提高了风机故障率，降低了机组的寿命，增加了风机检修维护成本费用，同时也存在风能未充分利用而弃风，造成风机发电量低（利用率低），降低投资者投资回报率和延长投资收回周期。为了有效地提高风力发电机组的发电量（利用率），降低运行维护费用，提高风力发电机组的运行稳定性、安全可靠性、经济性和寿命，降低风电机组机械部件和电器部件的损伤、损耗率等。必须通过实际风电机组的运行调整试验验证研究，对风机的相关运行定值调整优化。研究制订出针对不同地域、风况、温度、海拔、机型情况下风电场机组的最佳运行控制参数和最优化运行控制技术导则，指导风电场风电机组在最优模式下运行，以最大限度的提高集团公司风电场风机发电量（利用率），减少机组的损伤和部件损耗，降低运行维护成本。[应用前景]本课题研究成果为国内首创，课题选取的风电机组机型装机容量占集团公司风电装机总容量的59.9%，其中华锐机组占34%，东汽占13.7%，广东明阳占12.2%，课题成果可在集团公司各风力发电场风场得到大规模推广应用，同时国内其它风力发电公司将借鉴应用。其将为国内风电场风力发电机组运行参数和功率曲线优化提供依据和指导，将有效提高风力发电机组的发电量（可利用率），减少风机启停次数，降低易损耗件的损耗率、检修维护费用、投资收回周期，提高风力发电机组的运行稳定性、安全可靠性、经济性和寿命、投资回报率，为社会和企业创造可观的经济效益。[国内外研究概况]（1）国外研究现状国外未见类似全面、成熟的研究成果。（2）国内研究现状国内目前有报道2011年华电新能源完成了“风力发电设备状态监测与运行优化系统的研究”项目，其研究内容主要是研究传动系统振动数据采集设备和诊断分析软件，通过该系统有效诊断设备典型故障并预测故障发展趋势，为保障风电机组安全可靠运行、实现设备优化检修提供了技术支持。-3-二、研究内容和预期成果（说明课题的研究内容、技术关键和重点问题；阐述课题预期的技术经济指标、成果产出及应用所产生的社会经济效益评估）[课题内容]本课题通过在集团公司所属风力发电场范围内，考虑平原（陆地）、海边、高海拔，南方温暖、北方寒冷地区、风资源、机型的因素，选取股份公司江苏风电分公司启东风电场（东汽、上海电气），新能源内蒙古通辽（华锐、明阳）、云南大理洱源（明阳）、山东威海（华锐）、山东寿光（华锐）风电公司（风电场），北方公司龙源风电公司辉腾锡勒风电场（华锐），开展风机切入/切出风速、偏航（偏航延迟时间、次数、角度设定）等运行参数定值的调整优化试验研究，研究开发出针对集团公司不同地域、环境、海拔、主力机型风电场，提高风力发电机组发电量（可利用率），减少风力机的启停次数（切入/切出次数）最佳运行控制参数和技术导则。课题主要研究内容如下：1、资料的调研、收集、分析①调研、收集、分析参与试验风力发电场风资源等气象历史资料；②调研、收集、分析参与试验风力发电场的规划，设备设计、试运行和验收试验、运行、检修维护资料和记录、报告等；尤其是风电场机组功率曲线和验收检测结果，机组的发电量、可利用率、利用小时数、易损件、故障率指标数据的收集和统计，风机运行参数、功率曲线优化工作开展情况；③国内其它公司及同类型风电场机组的发电量、可利用率、利用小时数、易损件、故障率指标数据的收集和统计、分析；以及风机运行参数、功率曲线优化工作开展情况。2、风机运行参数优化调整试验技术方案的研究制定针对不同风电场季节性风速、风功率密度的不同和变化调研结果，以及风电场机组的功率特性，组织研究制定不同风电场、机型、凤况下风机切入/切出风速、偏航等运行参数优化调整试验技术方案。3、风机运行参数优化调整试验技术方案的实施和试验验证按照针对不同风电场、机型、凤况下风机切入/切出风速、偏航等运行参数优化调整试验技术方案，开展风机运行参数优化调整试验研究工作；4、风机最佳运行参数和技术方案的确定通过对试验机组同期发电量（可利用率）、利用小时数、机组启停次数（机组切入/切出次数）的统计对比分析，确定风机不同风况下最佳运行参数和技术方案；5、风机最佳优化运行技术方案的制定在试验验证得出的风机最优化运行参数和技术方案的基础上，制定出针对不同风电场、机型、凤况下的最优化运行控制技术导则。[技术关键]1、风机运行参数优化调整试验技术方案的针对性、操作性、安全性、可靠性、经济性；2、运行优化效果的可测量性。[技术经济指标]1、试验机型的优化（最佳参数）运行调整控制技术导则；2、试验风电机组的发电量提高1%；3、启停次数减少15%；4、课题研究报告。-4-三、拟采取的研究方法和技术路线本课题研究拟采用资料调研收集和分析、技术方案的制定和现场试验验证、结果和效果统计、对比分析的研究方法，研究开发出针对集团公司不同地域、环境、海拔、主力机型风电场，提高风力发电机组发电量（可利用率），减少风力机的启停次数（切入/切出次数）最佳运行控制参数和技术导则。具体的研究方案和技术路线如下：1、资料的调研、收集、分析调研、收集、分析参与试验风力发电场风资源等气象历史资料。试验风力发电场的规划，设备设计、试运行和验收试验、运行、检修维护资料和记录、报告等，尤其是风电场机组功率曲线和验收检测结果，机组的发电量、可利用率、利用小时数、易损件、故障率指标数据的收集和统计，风机运行参数、功率曲线优化工作开展情况。国内其它公司及同类型风电场机组的发电量、可利用率、利用小时数、易损件、故障率指标数据的收集和统计、分析，以及风机运行参数、功率曲线优化工作开展情况。2、风机运行控制参数优化调整试验技术方案的研究制定在对调研资料分析的基础上，针对不同风电场季节性风速、风功率密度的不同和变化调研结果，以及风电场机组的功率特性，组织研究制定不同风电场、机型、凤况下风机切入/切出风速、偏航等运行参数优化调整试验技术方案。3、风机运行参数优化调整试验技术方案的实施和试验验证按照针对不同风电场、机型、凤况下风机切入/切出风速、偏航等运行参数优化调整试验技术方案，开展风机运行参数优化调整试验研究工作；4、风机最佳运行参数和技术方案的确定通过对试验机组同期发电量（可利用率）、利用小时数、机组启停次数（机组切入/切出次数）的统计对比分析，确定风机最佳运行参数和技术方案；5、风机最佳优化运行技术方案的制定在试验验证得出的风机最优化运行参数和技术方案的基础上，制定出针对不同风电场、机型、凤况下的最优化运行控制技术导则。-5-四、实现本课题预期已具备的条件（包括过去的研究工作基础，现有的主要仪器设备、研究技术人员及协作条件，从其他渠道已得到、已申请或申请的经费情况及金额等）[课题负责人]马剑民，西安热工研究院有限公司，研究员，部门副主任，本科学历，金属材料及热处理专业，曾获部级科技进步奖二等奖一项，省级科技进步奖三等奖一项，热工院院级一等、二等、三等成果奖多项。负责主编了DL/T937-2005《热交换器管声脉冲检测技术导则》；参与编写了DL/T939-2005《火力发电厂锅炉受热面管监督检验技术导则》；2009年作为负责人之一，负责组织编写完成了华能集团公司《电力技术监督管理办法》和华能集团公司火力发电厂绝缘、电测、继电保护、励磁、节能、环保、金属、化学、热工、电能质量、汽轮机共11项监督技术标准的制定工作，其中负责主编完成了华能集团公司《火力发电厂金属监督技术标准》；2010年主编完成了华能呼伦贝尔能源开发公司《供热技术监督导则》、《风扇磨煤机技术监督导则》；2012年作为主要负责人，负责组织编写完成了华能集团公司风力发电场绝缘、电测、继电保护、金属、化学、监控自动化、电能质量、风力机8项监督技术标准，其中负责主编完成了华能集团公司《风力发电场金属监督技术标准》，同时作为负责人之一负责编写完成了集团公司《风力发电场技术监督管理办法》。同时负责开展了北方公司辉腾锡勒风电场、海南公司文昌风电技术监督服务工作。研究团队中部分主力人员负责或参与编写集团公司风力发电场运行、检修维护导则。[已具备的条件]本课题研究团队的主要人员负责或参与完成了集团公司风力发电场绝缘、电测、继电保护、金属、化学、监控自动化、电能质量、风力机8项监督技术标准，《风力发电场技术监督实施细则》和九项反事故措施征求意见稿的编写工作。课题组主要成员长期从事风力发电场的建设、运行和检修管理和一线工作人员，有丰富的风电场建设、运行、检修经验。其中如启东等风电场已经开展了相关运行控制参数的优化调整试验工作，积累了大量的运行参数优化调整的经验，并取得了明显的效果和经济效益。同时东汽、华锐、明阳、上海电气、南瑞集团公司是全国风电机组及监控系统设计、制造的知名企业。本课题组人力资源和技术资源能够确保课题研究内容全部如期完成和课题技术经济指标的实现。-6-五、工作总体安排和年度进度序号时间段内容12013年1月至5月完成调研收资、资料分析22013年6月至8月完成技术方案的研究制定工作32013年9月至2014年8月完成技术方案的实施和试验验证工作42014年9月至10月完成技术导则的制定52014年10月至12月完成课题研究报告六、研究课题组成人员情况序号姓名