沒有測(cè)風(fēng)塔就沒有風(fēng)電場(chǎng),這是最霸道的風(fēng)電邏輯。但如何用好測(cè)風(fēng)塔仍是風(fēng)電開發(fā)和運(yùn)維中值得關(guān)注的價(jià)值創(chuàng)造問(wèn)題。
立它就要管它,管它就要愛它,愛它就要讓它的一生都在為風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)控制和收益率提升護(hù)航。趙宏亮在和記者提及測(cè)風(fēng)塔時(shí)表示,對(duì)風(fēng)電工程師而言,測(cè)風(fēng)塔是一座燈塔。
趙宏亮是北京東榮盛世科技有限公司的總經(jīng)理,他旗下的公司在國(guó)內(nèi)測(cè)風(fēng)市場(chǎng)的份額超過(guò)了20%。在接受《風(fēng)能》采訪時(shí),他沒有拿國(guó)內(nèi)風(fēng)電巨頭的背書來(lái)說(shuō)明公司在測(cè)風(fēng)領(lǐng)域的技術(shù)服務(wù)能力,而是向《風(fēng)能》強(qiáng)調(diào)他對(duì)國(guó)內(nèi)測(cè)風(fēng)市場(chǎng)現(xiàn)狀的憂慮,一個(gè)現(xiàn)象級(jí)的數(shù)據(jù)是,至少有50% 以上的測(cè)風(fēng)塔被荒廢或被拆除了,即便活下來(lái)的測(cè)風(fēng)塔,有些也沒有得到足夠的重視,這讓原本的價(jià)值創(chuàng)造被大打了折扣。
那么,測(cè)風(fēng)行業(yè)的痛點(diǎn)究竟在哪里呢?
歷經(jīng)多個(gè)層面采訪,記者將此歸結(jié)為兩點(diǎn),一點(diǎn)是缺乏全生命周期的測(cè)風(fēng)規(guī)劃,在測(cè)風(fēng)塔的樹立上顯得過(guò)于隨意,導(dǎo)致測(cè)風(fēng)塔成為“短命鬼”;有的測(cè)風(fēng)塔僅為業(yè)主搶占風(fēng)資源而來(lái),所在位置根本就不具有代表性,成為被業(yè)主遺忘甚至拋棄的“孩子”。
另一點(diǎn)是測(cè)風(fēng)塔維護(hù)不到位,由此導(dǎo)致的數(shù)據(jù)失真、丟失以及傳輸和處理不當(dāng),給風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)巨大的投資風(fēng)險(xiǎn)和收益損失。
測(cè)風(fēng)行業(yè)的痛點(diǎn)在于缺乏全生命周期的測(cè)風(fēng)規(guī)劃,以及測(cè)風(fēng)塔維護(hù)不到位。
需要溫習(xí)的是,每座風(fēng)電場(chǎng)都要經(jīng)歷“宏觀選址—樹立測(cè)風(fēng)塔—漫長(zhǎng)的測(cè)風(fēng)過(guò)程—可行性研究—工程設(shè)計(jì)—項(xiàng)目建設(shè)—運(yùn)行維護(hù)”這般系列復(fù)雜的過(guò)程。而對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)商來(lái)說(shuō),拿到意向資源后的首筆投資就是樹立測(cè)風(fēng)塔,那么測(cè)風(fēng)塔對(duì)于一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)來(lái)說(shuō)究竟意味著什么呢?
遠(yuǎn)景能源相關(guān)部門負(fù)責(zé)人對(duì)《風(fēng)能》這樣描述測(cè)風(fēng)塔市場(chǎng)的現(xiàn)狀:雖然市面上出現(xiàn)了越來(lái)越多的中尺度數(shù)據(jù),部分產(chǎn)品也能夠指導(dǎo)投資者快速準(zhǔn)確地初步選定風(fēng)資源,也就是業(yè)內(nèi)所說(shuō)的宏觀選址階段,由于受限于中尺度數(shù)據(jù)的產(chǎn)品原理及精度,即便是目前最優(yōu)秀的中尺度產(chǎn)品,其單點(diǎn)的風(fēng)速誤差超過(guò)0.1m/s 也是很正常的。但問(wèn)題是,對(duì)于低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)來(lái)說(shuō),0.1m/s 的風(fēng)速誤差就意味著超過(guò)2% 的投資回報(bào)率誤差,而更大的風(fēng)速誤差甚至?xí)绊懙斤L(fēng)電場(chǎng)的機(jī)組選型。
也正因此,上述負(fù)責(zé)人強(qiáng)調(diào),“準(zhǔn)確的測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)是風(fēng)電場(chǎng)投資決策不可或缺的重要依據(jù)。”也就是說(shuō),測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)是風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃階段的決策依據(jù)。實(shí)際上,這便是測(cè)風(fēng)塔對(duì)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)價(jià)值創(chuàng)造。
然后呢?風(fēng)電場(chǎng)建成以后,測(cè)風(fēng)塔和風(fēng)電場(chǎng)之間就形成了很親密的關(guān)系,想想看:風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行期內(nèi),你要實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的精細(xì)化管理,那就要用生產(chǎn)測(cè)風(fēng)塔的數(shù)據(jù)來(lái)標(biāo)定整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的流體模型,讓機(jī)組工作得更好、讓風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)更加和諧。
實(shí)質(zhì)性一點(diǎn)說(shuō),生產(chǎn)測(cè)風(fēng)塔的數(shù)據(jù)是風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)階段風(fēng)功率預(yù)報(bào)和能量管理系統(tǒng)的初始輸入,可問(wèn)題是就目前來(lái)看,進(jìn)行能量管理的風(fēng)電場(chǎng)還沒有形成氣候,但從目前用好生產(chǎn)測(cè)風(fēng)塔的角度看,至少有兩方面的價(jià)值是可以實(shí)現(xiàn)的。
一方面,測(cè)風(fēng)塔的實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)傳送至功率預(yù)測(cè)系統(tǒng), 定期向電網(wǎng)調(diào)度上報(bào)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。
按照《NBT 31046 -2013 風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)功能規(guī)范》要求,風(fēng)功率預(yù)報(bào)必須采用實(shí)時(shí)傳輸測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù),比如測(cè)風(fēng)塔至風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)傳送時(shí)間間隔應(yīng)不大于5分鐘;測(cè)風(fēng)塔宜在風(fēng)電場(chǎng)外1 千米至5 千米范圍內(nèi)且不受風(fēng)電場(chǎng)尾流效應(yīng)影響,宜在風(fēng)電場(chǎng)主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向,位置應(yīng)具有代表性;采集量應(yīng)至少包括10 米、50 米及輪轂高度的風(fēng)速和風(fēng)向以及氣溫、氣壓等信息,應(yīng)包括瞬時(shí)值和5分鐘平均值;測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)可用率應(yīng)大于99%。
僅從規(guī)范的要求,你就會(huì)看出生產(chǎn)測(cè)風(fēng)塔是多么不可或缺,這也不難理解為什么有些“風(fēng)電工程男”把立好測(cè)風(fēng)塔看得像娶對(duì)“老婆”一樣重要。
可是,實(shí)際情況有些令人失望。
有些缺乏生產(chǎn)測(cè)風(fēng)塔的風(fēng)電場(chǎng)其風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)往往會(huì)采用機(jī)艙風(fēng)速儀數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。但問(wèn)題是,機(jī)艙風(fēng)速儀安裝在風(fēng)輪之后,本身受到風(fēng)機(jī)尾流影響和風(fēng)輪擾動(dòng)影響,而且機(jī)艙風(fēng)速儀的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如測(cè)風(fēng)塔傳感器的精度,其天然的缺陷必然會(huì)導(dǎo)致風(fēng)功率預(yù)測(cè)產(chǎn)生巨大的誤差,那么這樣的風(fēng)功率預(yù)測(cè)會(huì)準(zhǔn)嗎?因此被電網(wǎng)方面罰款也就再正常不過(guò)了。
另一方面,測(cè)風(fēng)塔可以為風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行后評(píng)估和閉環(huán)考核提供基準(zhǔn)標(biāo)尺。
用好測(cè)風(fēng)塔至少能實(shí)現(xiàn)兩方面價(jià)值:一是可以定期向電網(wǎng)調(diào)度上報(bào)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù);二是能夠?yàn)轱L(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行后評(píng)估和閉環(huán)考核提供基準(zhǔn)標(biāo)尺。
需要說(shuō)明的是,由于受葉片轉(zhuǎn)動(dòng)引起的擾流影響,風(fēng)機(jī)安裝的測(cè)風(fēng)設(shè)備并不能表征風(fēng)輪前真實(shí)捕獲的自由流風(fēng)速,因此就需要通過(guò)生產(chǎn)測(cè)風(fēng)塔提供的數(shù)據(jù),建立由SCADA 采集的機(jī)艙風(fēng)速與風(fēng)輪前自由流風(fēng)速的回歸關(guān)系,從而獲得校準(zhǔn)后的風(fēng)輪前風(fēng)速,進(jìn)而通過(guò)對(duì)能量可用率的計(jì)算,實(shí)現(xiàn)對(duì)各類電量損失的精確分解及管理。
那么問(wèn)題來(lái)了,既然SCADA 系統(tǒng)的風(fēng)速“不準(zhǔn)確”,那么系統(tǒng)中顯示的功率曲線也會(huì)跟著“失真”嗎?這可是個(gè)價(jià)值不菲的問(wèn)題。遠(yuǎn)景能源相關(guān)部門負(fù)責(zé)人和《風(fēng)能》分享了一個(gè)案例:某風(fēng)電機(jī)組廠商SCADA 系統(tǒng)中的機(jī)組功率曲線,其實(shí)際和理論功率曲線表現(xiàn)“嚴(yán)絲合縫”,基本沒有性能損失。但通過(guò)該機(jī)組附近的生產(chǎn)測(cè)風(fēng)塔提供的數(shù)據(jù),按照IEC61400 -12 -1 規(guī)范對(duì)功率曲線進(jìn)行標(biāo)定,“從瑞利分布的計(jì)算結(jié)果來(lái)看,功率曲線在不同風(fēng)速下的吻合度僅在73% 到89% 之間”,因設(shè)備性能不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致的平均電量損失將達(dá)到20% 以上。
“基于生產(chǎn)測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù),可有效還原機(jī)組艙前風(fēng)速,從而精確量化機(jī)組性能、可靠性等設(shè)備相關(guān)損失,以及場(chǎng)內(nèi)外受累、限電等電量損失,及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。但前提是,這座測(cè)風(fēng)塔必須要有足夠的代表性和及時(shí)維護(hù),而且要陪護(hù)風(fēng)電場(chǎng)完成20 年的生命歷程,即便風(fēng)電場(chǎng)退役了,也還能守護(hù)這片風(fēng)資源歷史數(shù)據(jù)的完整性和真實(shí)性,迎接新風(fēng)電場(chǎng)的誕生。”上述負(fù)責(zé)人這樣描述測(cè)風(fēng)塔的一生。
回到用好測(cè)風(fēng)塔的問(wèn)題,最為關(guān)鍵的一點(diǎn),是要對(duì)它的代表性進(jìn)行定義。遠(yuǎn)景能源相關(guān)部門負(fù)責(zé)人透露,他和同事在格林云平臺(tái)上用算法邏輯就測(cè)風(fēng)塔的代表性原則進(jìn)行了定義。比如“范圍代表”原則,通過(guò)大量項(xiàng)目分析經(jīng)驗(yàn)、CFD 適用性以及運(yùn)行項(xiàng)目的后評(píng)估驗(yàn)證,他和他的同事發(fā)現(xiàn)一個(gè)測(cè)風(fēng)塔在平坦地形代表范圍可以達(dá)到10 千米甚至更遠(yuǎn),在簡(jiǎn)單山地地形可以達(dá)到4 千米至6 千米,而在復(fù)雜山地則只有2 千米至3 千米。
再如“海拔代表性”原則,測(cè)風(fēng)塔應(yīng)代表區(qū)域內(nèi)規(guī)劃?rùn)C(jī)位的平均海拔,并能夠完全覆蓋擬布機(jī)區(qū)域的極限海拔。海拔落差過(guò)大區(qū)域,應(yīng)在不同區(qū)域分別設(shè)塔進(jìn)行代表。
在提及“粗糙度代表性”原則時(shí),遠(yuǎn)景能源相關(guān)部門負(fù)責(zé)人強(qiáng)調(diào),在每個(gè)粗糙度等級(jí)范圍內(nèi)應(yīng)該分別立測(cè)風(fēng)塔,或者優(yōu)先將其立于區(qū)域內(nèi)布置機(jī)組更多的粗糙度區(qū)域。
值得一提的是,上述負(fù)責(zé)人提到了“高度配置代表性”原則。他提醒說(shuō),立測(cè)風(fēng)塔時(shí)應(yīng)結(jié)合風(fēng)剪切大小和擬采用機(jī)型配置,來(lái)選取測(cè)風(fēng)塔高度和配置,以覆蓋輪轂高度風(fēng)速和風(fēng)輪面風(fēng)切變。
此外,這位負(fù)責(zé)人還特別提到“功能性測(cè)風(fēng)塔”,比如生產(chǎn)塔、特殊地形測(cè)風(fēng)塔等等。他解釋說(shuō),考慮風(fēng)電場(chǎng)后評(píng)估及風(fēng)機(jī)艙前風(fēng)速矯正,“功能性測(cè)風(fēng)塔”應(yīng)立在主風(fēng)向無(wú)遮擋且能保證足夠的自由扇區(qū)、地勢(shì)變化平緩的規(guī)劃?rùn)C(jī)位上風(fēng)向2 至4 倍風(fēng)輪直徑距離處。比如為評(píng)估海邊風(fēng)速衰減,應(yīng)在近海和遠(yuǎn)海端分別立測(cè)風(fēng)塔。
立測(cè)風(fēng)塔時(shí)應(yīng)結(jié)合風(fēng)剪切大小和擬采用機(jī)型配置,來(lái)選取測(cè)風(fēng)塔高度和配置,以覆蓋輪轂高度風(fēng)速和風(fēng)輪面風(fēng)切變。
遠(yuǎn)景能源相關(guān)部門負(fù)責(zé)人的“測(cè)風(fēng)塔代表性”說(shuō)法也得到了趙宏亮的認(rèn)同,但除了測(cè)風(fēng)塔方案,趙宏亮也看重測(cè)風(fēng)塔的維護(hù)。他說(shuō),測(cè)風(fēng)塔的價(jià)值在于收集各種數(shù)據(jù),但由于惡劣天氣、信號(hào)傳輸中斷、儀器故障等因素的影響,都可能造成數(shù)據(jù)缺失和異常,最終會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺乏完整性,數(shù)據(jù)的質(zhì)量和有效性也會(huì)隨之變差,這會(huì)給風(fēng)資源評(píng)估帶來(lái)巨大困惑和不確定性。“要避免這類問(wèn)題的發(fā)生,數(shù)據(jù)管理人員就必須實(shí)時(shí)對(duì)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。”趙宏亮也能體諒公司測(cè)風(fēng)塔管理和維護(hù)人員的苦衷,“面對(duì)幾千座測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)的下載和檢查事宜,數(shù)據(jù)管理工程師要付出超量的工作負(fù)荷”,因此他也注意到格林云平臺(tái)上的測(cè)風(fēng)塔自動(dòng)管理功能,它可以自動(dòng)進(jìn)行測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)的郵箱下載,并采用代碼化的缺失數(shù)據(jù)、冰凍數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)和傳感器故障數(shù)據(jù)判斷邏輯進(jìn)行自動(dòng)判斷,出現(xiàn)任何類別的問(wèn)題都會(huì)自動(dòng)向管理工程師發(fā)送提醒信息或發(fā)送郵件至管理人員報(bào)修,將數(shù)據(jù)損失降到最低。
作為為測(cè)風(fēng)塔安家立業(yè)的操盤者,趙宏亮格外關(guān)心測(cè)風(fēng)塔的一生,無(wú)論它被荒廢還是被拆除,都讓他心疼和心痛。也許是對(duì)測(cè)風(fēng)塔的人文關(guān)懷,遠(yuǎn)景能源相關(guān)部門負(fù)責(zé)人特別能夠理解趙宏亮對(duì)測(cè)風(fēng)塔的“心疼和心痛”,好在該負(fù)責(zé)人和他的同事可以在格林云平臺(tái)上規(guī)劃測(cè)風(fēng)塔的一生,不僅要讓它生好養(yǎng)好,還要好好回報(bào)投資人。
從技術(shù)層面看,格林云平臺(tái)能夠?qū)y(cè)風(fēng)塔進(jìn)行全生命期的管理,當(dāng)一切還沒進(jìn)入場(chǎng)地時(shí),作為風(fēng)資源工程師,你就可以基于中尺度數(shù)據(jù)選定資源較好的場(chǎng)址;當(dāng)一座風(fēng)電場(chǎng)的場(chǎng)址定了以后,你就可以快速做一個(gè)宏觀選址的規(guī)劃,包括安裝多少臺(tái)機(jī)組、大概在什么位置,那么為配合機(jī)組的機(jī)位,測(cè)風(fēng)塔應(yīng)立在哪里、有無(wú)足夠的代表性,都可以有解。更重要的是由此延伸出一個(gè)測(cè)風(fēng)方案設(shè)計(jì),這樣就能保證設(shè)計(jì)出來(lái)的測(cè)風(fēng)塔不僅能代表風(fēng)電場(chǎng),而且能夠長(zhǎng)期測(cè)風(fēng),從風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)到投產(chǎn)運(yùn)行,數(shù)據(jù)有了很好的傳承。
一個(gè)有趣的問(wèn)題是,在格林云平臺(tái)上測(cè)風(fēng)塔還能做什么?
想想看,通過(guò)測(cè)風(fēng)塔的視角可以看清機(jī)組的性能,這是因?yàn)樗鼈兊臄?shù)據(jù)同在一個(gè)模塊,兩者的相通意味著測(cè)風(fēng)塔的數(shù)據(jù)可以對(duì)機(jī)組的能量利用率(EBA)進(jìn)行有效的評(píng)估,而EBA恰恰反映的是風(fēng)電場(chǎng)的整體運(yùn)行水平,那么機(jī)組設(shè)備和整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的好壞便清清楚楚。
如果你關(guān)心某個(gè)風(fēng)資源區(qū)域的地形和植被變化情況,而那兒正好有測(cè)風(fēng)塔可以代表到那個(gè)區(qū)域,那么你只要讀懂由測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)在不同分析維度擬合而成的曲線,你就知道那兒有陡坡,那兒的地表植被有多高,對(duì)潛在的風(fēng)電場(chǎng)有個(gè)譜。
需要提醒的是,也別完全忽略了測(cè)風(fēng)塔上那些有關(guān)溫度、濕度、氣壓的裝置,它們的數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的精確評(píng)估非常有幫助,你不妨試一試,數(shù)據(jù)應(yīng)用和挖掘總是有益的。
所以,還是要問(wèn)一句:你那兒用好測(cè)風(fēng)塔了嗎?
(審核編輯: 滄海一土)
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