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一年一场风从春刮到冬他们坚守世界风口把脉风电机组安全并网阳春

2019-09-09 14:52:25 风口    电机    阳春    

玉门地处甘肃省河西走廊西部,是古丝绸之路重镇。唐代诗人王之涣的《凉州词》“羌笛何须怨杨柳,春风不度玉门关”,使玉门声名远扬、流传千古。而现在,玉门是甘肃风电产业的发源地、我国首个千万千瓦级风电基地的所在地和主战场、全国重要的新能源示范基地,有“世界风口”之称。

5月29日,本报记者随国网中国电力科学研究院有限公司新能源研究中心(以下简称“中国电科院新能源中心”)工作团队,赴甘肃中电国际桥湾第二风电场深入了解风电场涉网性能改造工作,并针对风电机组是否“电网友好”展开调研。

(文丨本报记者 路郑)

行业需求驱动风电检测技术发展

“长风几万里,吹度玉门关”,早在几千年前,诗人李白就赞颂过玉门地区大风的狂野和苍凉。从敦煌机场驱车近3个小时,记者来到中电国际桥湾第二风电场。广袤的戈壁,风吹石头跑,黄沙漫天飞,四周满是棕黄的土丘以及零星的骆驼刺。车辆颠簸间,一台台洁白的风机映入眼帘,为苍茫戈壁带来生机。

“一年一场风,从春刮到冬”,甘肃风资源丰富,风电开发具备优越的自然和地理条件,但甘肃本地工业经济不够发达,风电很难在本地完全消纳,富裕的风电需要通过特高压直流输电项目输送到中东部地区。风电尽管是清洁电力,但风的间歇性、随机性及风机自身的敏感性对电网的安全运行也造成了较大挑战。

“2011年,就是在这片区域,发生了数起风电机组由于不具备低电压穿越能力而大规模脱网的事故,风电场大规模脱网后导致电网频率异常波动,严重影响电网安全。”中国电科院新能源中心检测工程师刘旭东告诉记者。

“这是我国风电产业大干快上、粗放式发展导致的必然结果。”中国电科院新能源中心检测工程师陈晨补充道,“我国风电机组的技术来源于欧美国家,早期发展阶段不掌握核心技术,玉门这个地方风电并网规模大,电网又相对薄弱,电网扰动时风电机组便会脱网,为了解决风电机组因为电网短时故障而大规模脱网的问题,我们配合风电机组制造企业开展风电并网技术研究,提出技术改造方案,并对改造后的机型进行验证,2012年以后甘肃地区就再也没有发生过大规模风电脱网事故。”

“等特高压输电项目建成投运后,我们这就不限电了,风机也不用晒太阳了。”风电场工作人员向记者解释。

然而,良好的愿景实现起来还面临新的挑战。

据悉,为提高风电消纳水平,国家电网公司建设了数条特高压输电项目,将“三北”等地区富裕的风电远距离输送到华中、华东等用电量大的地方。

资料显示,玉门地区规划的祁绍特高压直流输电项目配套的火电厂等电源规划被取消或推迟了,而特高压项目投运前的仿真分析及调试运行时发现,没有火电厂等常规电源的支撑,特高压直流换流站在换相失败等故障期间会产生暂态过电压,达到额定电压的1.3倍,而目前大部分风电机组的过电压保护水平仅为额定电压的1.1倍。这就意味着,风电在特高压直流故障引起的暂态过电压期间存在潜在的大规模脱网风险,特高压直流输送大规模风电存在安全隐患。

为高效解决消纳问题,避免特高压运行的安全风险,风电开发企业、风电制造企业和中国电科院等单位开展了特高压直流近区风电涉网性能提升工作。风电场发出的清洁电力,通过特高压直流线路源源不断的流入华中、华东地区的千家万户。

检测技术助力风电机组走出国门

开展风电机组检测并不是件简单的事,与其他行业的检测模式相比,风电检测门槛极高。首先,检测的目标是对风电机组在实际运行中表现出的行为能力达到设计与电网要求的程度进行判断,所有检测参数指标必须是真实发生的,因此被检测的风电机组必须已经架装在风电场或检测场地中实际运行。

据统计,截至2018年底,中国电科院新能源中心已完成国内外200多个型号的风电机组并网测试项目,推动了我国多个风电机组制造企业成功打入国际市场,促进了我国风电设备技术水平的提升和风电产业的可持续健康发展。如今,经过新能源中心检测的风电机组目前已经出口到美国、瑞典、西班牙、澳大利亚等27个国家。

“海外检测项目对团队的外语水平及专业能力的要求较高,每次出国测试工程师都要精心准备,克服时差、饮食、语言等方面的困难,展示专业、高效的测试能力和严谨的工作作风,向欧美风电同行介绍国内的风电产业发展情况及具体的标准要求。” 据刘旭东介绍,2013年11月,中国电科院成为国际风电检测机构组织measnet(measuring network of wind energy institutes)的会员,这是欧美国家以外首个获得此资质的风电检测机构。

与国际一流检测机构同台竞技

“当前,新能源中心可开展的风电检测项目由两大部分组成,一是风电机组性能试验,包括风电机组功率特性、电能质量、噪声、载荷,针对的是风电机组本体质量。二是风电机组并网检测,包括风电机组功率控制能力、低电压穿越能力和电网适应性,针对风电机组是否‘电网友好’。”陈晨解释道,拿到国际互认资质只是一个起点,走到国际舞台,最关键的是企业手中持有的检测报告,结果准不准,对方认不认,这才是真正考验实验室检测能力与接轨国际的能力,而检验检测能力与水平的战场就是国际上先进实验室间开展的循环比对式的“比武大赛”。

质量提升,标准先行。为保障风电并网安全,新能源中心主导编制了数十项风电测试领域国家、行业标准。以高、低电压穿越能力测试标准为例,先后主导gb/t 36995-2018 《风力发电机组故障电压穿越能力测试规程》、《nb/t 31111-2017风电机组高电压穿越测试规程》和nb/t 31051-2014《风电机组低电压穿越能力测试规程》等系列标准。自主研发的高电压穿越能力装置采用的阻容升压原理,也得到了欧美同行的认可,写入了最新出版的iec 61400-21-1:2019标准。

此外,检测团队内有多人在国际电工委员会(iec) tc88标准委员会内任职,在电能质量、故障电压穿越能力、功率特性等标准的编制过程中献言献策,提升了我国在风电国际标准编制过程中的话语权和影响力。

记者手记

戈壁风机下的检测人

结束甘肃之行,踏上回京之路,记者有感,在那一望无际的沙碛上、戈壁滩上,见不到绿树,见不到碧草,更见不到繁花。布满的只有星星点点、一丛一丛的骆驼刺,从古到今,绵延不绝。

去过沙漠的人,脑海里或许会浮现“大漠孤烟直,长河落日圆”的美景。走近后,你才发现,戈壁的那头还是戈壁,唯有风机与风沙、骆驼刺为伴。

记者在到达甘肃中电国际桥湾第二风电场时,见到了从事风电检测的工作人员,中国电科院新能源中心检测工程师刘旭东。面对记者的采访,戴着黑色粗框眼镜的刘旭东显得有些局促,时不时用手推一推眼镜,拿起手机给记者介绍戈壁风电基地上的检测情况,然而记者却被刘工手机壳上的照片所吸引,那是一个自制的手机壳,照片里是一位戴着花环,身着蓝色公主裙的小女孩。刘旭东的同事陈晨告诉记者,那是刘工的女儿,刘工是出了名的工作狂,去年一整年,他有200多天都在风电检测现场,几个月才能见女儿一面,为此,他媳妇儿没少埋怨他。

▲工程师刘旭东几个月才能见女儿一面,用女儿照片自制成手机壳。

“孩子的成长只有一次,错过了再也没有机会了,女儿还小,她只知道爸爸经常在遥远的地方工作,哎,真愧对孩子……”

思女之情,溢于言表。

戈壁滩上风沙大,直到今天,当地还流传着“一年一场风,从春刮到冬”的说法。刚刚还是晴空万里,下一刻便沙尘肆虐。风沙大的时候,能见度不足2米,打得人脸颊生疼,眼睛睁不开,双腿站不稳。

得知记者是第一次来到戈壁风电基地时,刘工叮嘱记者,下次再来风电场一定要带个围巾,不然一天下来,脸容易过敏起红疹。加之没有植被遮挡,风力常常达到6-7级,而沙漠昼夜温差大的特点,让一年四季温差超过70℃。

从采访中记者获悉,检测团队成立至今已经13年了,常年出差在外的有十几人,基本上每人每年出差都在200多天以上。团队成立以来,他们几乎完成了全国所有量产风电机组的型式试验和并网检测,大规模脱网事故发生的概率大幅度降低,电网运行的安全稳定性极大提高。

风电场一般都建设在风能资源丰富的地方,而这些地方一般地处沿海、内陆荒原或者沙漠地带,检测工作有时候甚至险象环生,他们中有遇上沙暴的,有遇上暴雨引发泥石流导致车辆被困的,有遇到大雪封山的,有被牛虻叮咬过的……

然而,说到梦想,刘工告诉记者,选择从事新能源行业,选择做一名检测工程师,就是希望通过自己的努力能少消耗一点儿化石能源,能让更多的绿色电能并网,能为绿水青山贡献微薄之力。

采访归来,戈壁滩上的风机仍在脑海里久久萦回。打开电脑,登录网络,搜寻“骆驼刺”,出现陈忠实先生如下一行文字:骆驼刺,短而又细的枝,针状的叶,无媚无娇,仅仅只是一个绿色的生命体。骆驼刺,开一种细小到几乎看不出的花,和孕育它的沙地一样的颜色,也应是花中最不起眼的色彩了。然而它的功能却与任何花相比毫不逊色,授粉,结籽,在沉静的等待中迎接雨水,便发芽了。

end

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责编 |闫志强

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