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“一年一場風,從春刮到冬”,他們堅守“世界風口”,把脈風電機組安全併網

玉門地處甘肅省河西走廊西部,是古絲綢之路重鎮。唐代詩人王之渙的《涼州詞》“羌笛何須怨楊柳,春風不度玉門關”,使玉門聲名遠揚、流傳千古。而現在,玉門是甘肅風電產業的發源地、我國首個千萬千瓦級風電基地的所在地和主戰場、全國重要的新能源示範基地,有“世界風口”之稱。

5月29日,本報記者隨國網中國電力科學研究院有限公司新能源研究中心(以下簡稱“中國電科院新能源中心”)工作團隊,赴甘肅中電國際橋灣第二風電場深入瞭解風電場涉網效能改造工作,並針對風電機組是否“電網友好”展開調研。

(文丨本報記者 路鄭)

行業需求驅動風電檢測技術發展

“長風幾萬裡,吹度玉門關”,早在幾千年前,詩人李白就讚頌過玉門地區大風的狂野和蒼涼。從敦煌機場驅車近3個小時,記者來到中電國際橋灣第二風電場。廣袤的戈壁,風吹石頭跑,黃沙漫天飛,四周滿是棕黃的土丘以及零星的駱駝刺。車輛顛簸間,一臺臺潔白的風機映入眼簾,為蒼茫戈壁帶來生機。

“一年一場風,從春刮到冬”,甘肅風資源豐富,風電開發具備優越的自然和地理條件,但甘肅本地工業經濟不夠發達,風電很難在本地完全消納,富裕的風電需要通過特高壓直流輸電專案輸送到中東部地區。風電儘管是清潔電力,但風的間歇性、隨機性及風機自身的敏感性對電網的安全執行也造成了較大挑戰。

“2011年,就是在這片區域,發生了數起風電機組由於不具備低電壓穿越能力而大規模脫網的事故風電場大規模脫網後導致電網頻率異常波動嚴重影響電網安全。”中國電科院新能源中心檢測工程師劉旭東告訴記者。

“這是我國風電產業大幹快上、粗放式發展導致的必然結果。”中國電科院新能源中心檢測工程師陳晨補充道,“我國風電機組的技術來源於歐美國家,早期發展階段不掌握核心技術,玉門這個地方風電併網規模大,電網又相對薄弱,電網擾動時風電機組便會脫網,為了解決風電機組因為電網短時故障而大規模脫網的問題,我們配合風電機組製造企業開展風電併網技術研究,提出技術改造方案,並對改造後的機型進行驗證,2012年以後甘肅地區就再也沒有發生過大規模風電脫網事故。”

“等特高壓輸電專案建成投運後,我們這就不限電了,風機也不用晒太陽了。”風電場工作人員向記者解釋。

然而,良好的願景實現起來還面臨新的挑戰。

據悉,為提高風電消納水平,國家電網公司建設了數條特高壓輸電專案,將“三北”等地區富裕的風電遠距離輸送到華中、華東等用電量大的地方。

資料顯示,玉門地區規劃的祁紹特高壓直流輸電專案配套的火電廠等電源規劃被取消或推遲了,而特高壓專案投運前的模擬分析及除錯執行時發現,沒有火電廠等常規電源的支撐,特高壓直流換流站在換相失敗等故障期間會產生暫態過電壓,達到額定電壓的1.3倍,而目前大部分風電機組的過電壓保護水平僅為額定電壓的1.1倍。這就意味著,風電在特高壓直流故障引起的暫態過電壓期間存在潛在的大規模脫網風險,特高壓直流輸送大規模風電存在安全隱患。

為高效解決消納問題,避免特高壓執行的安全風險,風電開發企業、風電製造企業和中國電科院等單位開展了特高壓直流近區風電涉網效能提升工作。風電場發出的清潔電力,通過特高壓直流線路源源不斷的流入華中、華東地區的千家萬戶。

檢測技術助力風電機組走出國門

開展風電機組檢測並不是件簡單的事,與其他行業的檢測模式相比,風電檢測門檻極高。首先,檢測的目標是對風電機組在實際執行中表現出的行為能力達到設計與電網要求的程度進行判斷,所有檢測引數指標必須是真實發生的,因此被檢測的風電機組必須已經架裝在風電場或檢測場地中實際執行。

據統計,截至2018年底,中國電科院新能源中心已完成國內外200多個型號的風電機組併網測試專案,推動了我國多個風電機組製造企業成功打入國際市場,促進了我國風電裝置技術水平的提升和風電產業的可持續健康發展。如今,經過新能源中心檢測的風電機組目前已經出口到美國、瑞典、西班牙、澳大利亞等27個國家。

“海外檢測專案對團隊的外語水平及專業能力的要求較高,每次出國測試工程師都要精心準備,克服時差、飲食、語言等方面的困難,展示專業、高效的測試能力和嚴謹的工作作風,向歐美風電同行介紹國內的風電產業發展情況及具體的標準要求。” 據劉旭東介紹,2013年11月,中國電科院成為國際風電檢測機構組織MEASNET(Measuring Network of Wind Energy Institutes)的會員,這是歐美國家以外首個獲得此資質的風電檢測機構。

與國際一流檢測機構同臺競技

“當前,新能源中心可開展的風電檢測專案由兩大部分組成,一是風電機組效能試驗,包括風電機組功率特性、電能質量、噪聲、載荷,針對的是風電機組本體質量。二是風電機組併網檢測,包括風電機組功率控制能力、低電壓穿越能力和電網適應性,針對風電機組是否‘電網友好’。”陳晨解釋道,拿到國際互認資質只是一個起點,走到國際舞臺,最關鍵的是企業手中持有的檢測報告,結果準不準,對方認不認,這才是真正考驗實驗室檢測能力與接軌國際的能力,而檢驗檢測能力與水平的戰場就是國際上先進實驗室間開展的迴圈比對式的“比武大賽”。

質量提升,標準先行。為保障風電併網安全,新能源中心主導編制了數十項風電測試領域國家、行業標準。以高、低電壓穿越能力測試標準為例,先後主導GB/T 36995-2018 《風力發電機組故障電壓穿越能力測試規程》、《NB/T 31111-2017風電機組高電壓穿越測試規程》和NB/T 31051-2014《風電機組低電壓穿越能力測試規程》等系列標準。自主研發的高電壓穿越能力裝置採用的阻容升壓原理,也得到了歐美同行的認可,寫入了最新出版的IEC 61400-21-1:2019標準。

此外,檢測團隊內有多人在國際電工委員會(IEC) TC88標準委員會內任職,在電能質量、故障電壓穿越能力、功率特性等標準的編制過程中獻言獻策,提升了我國在風電國際標準編制過程中的話語權和影響力。

記者手記

戈壁風機下的檢測人

結束甘肅之行,踏上回京之路,記者有感,在那一望無際的沙磧上、戈壁灘上,見不到綠樹,見不到碧草,更見不到繁花。佈滿的只有星星點點、一叢一叢的駱駝刺,從古到今,綿延不絕。

去過沙漠的人,腦海裡或許會浮現“大漠孤煙直,長河落日圓”的美景。走近後,你才發現,戈壁的那頭還是戈壁,唯有風機與風沙、駱駝刺為伴。

記者在到達甘肅中電國際橋灣第二風電場時,見到了從事風電檢測的工作人員,中國電科院新能源中心檢測工程師劉旭東。面對記者的採訪,戴著黑色粗框眼鏡的劉旭東顯得有些侷促,時不時用手推一推眼鏡,拿起手機給記者介紹戈壁風電基地上的檢測情況,然而記者卻被劉工手機殼上的照片所吸引,那是一個自制的手機殼,照片裡是一位戴著花環,身著藍色公主裙的小女孩。劉旭東的同事陳晨告訴記者,那是劉工的女兒,劉工是出了名的工作狂,去年一整年,他有200多天都在風電檢測現場,幾個月才能見女兒一面,為此,他媳婦兒沒少埋怨他。

工程師劉旭東幾個月才能見女兒一面,用女兒照片自制成手機殼。

“孩子的成長只有一次,錯過了再也沒有機會了,女兒還小,她只知道爸爸經常在遙遠的地方工作,哎,真愧對孩子……”

思女之情,溢於言表。

戈壁灘上風沙大,直到今天,當地還流傳著“一年一場風,從春刮到冬”的說法。剛剛還是晴空萬里,下一刻便沙塵肆虐。風沙大的時候,能見度不足2米,打得人臉頰生疼,眼睛睜不開,雙腿站不穩。

得知記者是第一次來到戈壁風電基地時,劉工叮囑記者,下次再來風電場一定要帶個圍巾,不然一天下來,臉容易過敏起紅疹。加之沒有植被遮擋,風力常常達到6-7級,而沙漠晝夜溫差大的特點,讓一年四季溫差超過70℃。

從採訪中記者獲悉,檢測團隊成立至今已經13年了,常年出差在外的有十幾人,基本上每人每年出差都在200多天以上。團隊成立以來,他們幾乎完成了全國所有量產風電機組的型式試驗和併網檢測,大規模脫網事故發生的概率大幅度降低,電網執行的安全穩定性極大提高。

風電場一般都建設在風能資源豐富的地方,而這些地方一般地處沿海、內陸荒原或者沙漠地帶,檢測工作有時候甚至險象環生,他們中有遇上沙暴的,有遇上暴雨引發泥石流導致車輛被困的,有遇到大雪封山的,有被牛虻叮咬過的……

然而,說到夢想,劉工告訴記者,選擇從事新能源行業,選擇做一名檢測工程師,就是希望通過自己的努力能少消耗一點兒化石能源,能讓更多的綠色電能併網,能為綠水青山貢獻微薄之力。

採訪歸來,戈壁灘上的風機仍在腦海裡久久縈迴。開啟電腦,登入網路,搜尋“駱駝刺”,出現陳忠實先生如下一行文字:駱駝刺,短而又細的枝,針狀的葉,無媚無嬌,僅僅只是一個綠色的生命體。駱駝刺,開一種細小到幾乎看不出的花,和孕育它的沙地一樣的顏色,也應是花中最不起眼的色彩了。然而它的功能卻與任何花相比毫不遜色,授粉,結籽,在沉靜的等待中迎接雨水,便發芽了。

End

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出品 | 中國能源報(ID:cnenergy)

責編 |閆志強

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Reference:科技日報

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