2020年底，西南某風電場與金風慧能合作完成了6臺2.5MW機組換型改造。
今年上半年，技改機組的單臺平均發電量達到344.5萬千瓦時，是其余32臺未改造機組平均發電量的2.1倍，發電效率提升顯著。
機組發電量翻倍的背后，有著哪些技術創新點和方案設計上的考量？請跟隨該項目負責人——金風慧能風機優化產品線高級解決方案經理張辰源，一同抽絲剝繭，洞察其中的奧秘。
問：該風電場的機組出現了哪些問題，是由什么原因導致的？
張辰源：據SCADA數據顯示，在2014至2017年，這家風場的年等效可利用小時數，與項目可行性研究報告中的設計小時數相比，低了16.3%，可視為低效機組。
發電效率與設計指標發生較大偏差，最主要的原因是機組本身就存在設計缺陷和可靠性差的問題，這些問題隨著運行年份的增長逐漸暴露，發電機、變槳、偏航和主控系統均出現不同程度的故障及非正常磨損，導致停機次數增多，嚴重影響發電收入。
問：針對此類故障，部件級修復能否解決問題？
張辰源：風電場目前遇到的問題，已經嚴重威脅到風場的安全運行，而且機組故障點多、維修價值不大，從長遠看，部件級修復的有效性和經濟性并不高，難以徹底改變現狀。
問：做“上大壓小”是否可行？
張辰源：理論上，做舊機改造，直接替換為當前主流的大兆瓦風機，經濟性最佳。但在實際操作中，如果風場容量發生變更，需要按照新建風電場重新審批，審批時間漫長，且存在不確定性；
二是審批過后，原風電場享受并網時補貼電價，改造后的新風電場執行何種電價政策，目前還不明朗。
因此，這家風電場做“上大壓小”存在一定的可行性風險。
問：金風慧能為業主提供了怎樣的解決方案？
張辰源：這所風電場的基礎和塔筒設計冗余較大，做換型改造可以充分利舊，避免機位廢棄，減少風機爆破成本及不必要的土地問題。
統籌考慮以上因素，慧能團隊與項目業主共同商定，在充分利舊、全場并網容量不變的前提下，利用金風GW2500機組產品平臺對6臺停機次數較多的機組優先實施換型改造，盡早恢復正常運行，創造發電收入。
問：在技改方案的制定中，有哪些考慮因素？
張辰源：在方案制定過程中，我們做了大量、細致的技術評估，目的就是在保障安全的前提下，最大限度地減少業主投入成本，縮短實施周期，竭盡所能提升發電量。
參照設計圖紙和載荷分析結論，方案中保留了原有基礎和部分塔架，將輪轂高度從80米提升至82米，僅增加2米的過渡段，將原93米葉片替換為121米葉片。
這是在滿足載荷安全性要求下，最短的過渡段，以及可承載的直徑最大的葉片。
問：對于西南地區，有哪些特殊工況需要應對？
張辰源：我國西南地區，氣象條件多變，地形地貌復雜，尤其是該項目風場地處高海拔山地，空氣密度和壓強偏低、雷暴多發，相對濕度高、易產生冰凍、凝露現象，對機組的環境適應性構成嚴峻挑戰。
因此，在機組選型時采用了防冰凍、防雷、絕緣性能加強的高海拔機型，并針對散熱和防潮性能，進行了結構優化和配置加強。
首先，在制定塔基平臺改造方案時，新安裝的變流器、水冷器和主控等裝置集成在同一平臺，可提升機組維護的便利性；同時選用絕緣等級高的電氣元件，并安裝除濕系統。
在該項目中，為保障除濕效果、增加安全冗余，我們專門增大了除濕機的安裝密度，在機艙和箱變內部都安裝了除濕機，加強柜體密封，可以更好地保障機組穩定運行。
解決濕度問題，在做好基本的塔筒除濕和柜體密封之后，視項目情況和業主的需要，還可以對柜內的除濕設備升級，強化除濕效率。
強化除濕效率的進階解決方案
其次，在原有箱變重新利舊的基礎上，為提升機組安全性，將箱變外置到塔筒外的房艙內，與中壓柜和低壓開關柜集中放置，將電網高壓線路接入房艙，集裝箱接出690V電纜，連通塔筒內變流器。
問：除了硬件方面的技改，在軟件層面還有哪些技術升級？
張辰源：我們對原有風場的中控系統進行了整體升級，新增金風中央監控系統（SCADA）V5.0、能量管理平臺和協議轉換系統，把技改機組和原有機組的數據全部接入到金風中央監控，實現整個風場運行狀態的實時監視，以及自由報表生成、數據統計分析等功能，其智能化水平較原有中控系統有著“代差”級的提升。
而舊有的2.5MW機組拆除后，可作為其余未技改機組的備件進行保留，實現充分利舊。
原有機組拆除
問：該項目的技改方案能否應用在其他風場？
張辰源：當前的存量風電市場，大批兆瓦級以上風機已達到服役的中后期階段，因機組大部件發生老化、磨損，造成風場發電量損失的情況屢見不鮮，亟待增功提效。
與“拔舊換新”相比，這所風場所采用的等容更新技改形式，審批手續簡單，實施周期短，能從根本上解決低效機組故障率高、發電能力差、安全隱患多等問題，并最大限度減少項目業主的一次性投入，充分享受并網時補貼電價，縮短投資回收期，從而盤活低效資產，實現提檔升級。
