早期投运的风电场往往位于风能资源丰富的地区,但由于机组容量小、技术落后,未能充分利用这些资源,而且老旧的小型的机组存在设备老化、故障率升高、发电效率低下的问题,新安装的大型风力发电机组相比小型机组不仅能够更好地捕捉风能,提高风能资源的利用率,且具有更高的发电效率和更低的度电成本。通过“
以大代小
”改造,用更大容量、技术更先进的风电机组替换老旧机组,可以显著提高风电场的发电效率。
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正 文
在风电场“以大代小”改造的线路设计中,新安装的大容量风力发电机组发电能力更强,可能超出原有线路的输电能力,需要对线路相应改造以适配新机组。考虑到改造经济性,需要从以下四个思路分别讨论其改造方式。
01
应用耐热导线
耐热导线具有耐热性能强、输送容量大、机械荷载小等特点,其连续运行温度可达到150°C以上,可以在不改变导线截面的前提下显著提高其载流量。
例如,原输电线路路径上共连接12台850kW机组,风电场集电线路输送电压为35kV时,其额定电流约为168.3A,原输电线路采用120mm2钢芯铝绞线,其载流量可满足电流输送要求。进行“以大代小”改造时,机组更换为6250kW大型机组,仅2台机组,其额定电流即可达到309.3A,载流量超过了普通的120mm2钢芯铝绞线的承受能力,使导线过热、加速老化,甚至发生电气火灾等。此时,如果将导线截面更换为240mm2截面,导线荷载将成倍增加,必然带来铁塔结构更改需求。但采用120mm2耐热导线其载流量同样能满足需求,也解决了荷载问题。
耐热导线的初始投资可能稍高,但由于导线截面没有发生改变,原有铁塔可满足其载荷要求,无需更换,从整体上降低了改造成本。此外,耐热导线采用低膨胀系数的钢芯,可有效消除弧垂增加的问题,降低维护成本。
02
进行铁塔加强
在“以大代小”改造中,线路输送情况的变化有时要求我们必须增加铁塔荷载,此时进行加强改造,在原有铁塔结构上进行补充,可以提高线路荷载能力,并提高在极端天气条件下的安全性,提高风电场的可靠性。
例如在某项目改造设计中,对铁塔结构进行验算,发现其斜材部分结构强度不满足要求;针对对该部位斜材进行更换、加强后反复验算,可以使铁塔结构强度验证。在针对该铁塔的改造中,仅涉及两处斜材调整,在保证安全性的同时,大大降低了改造成本。除此之外,还有以下两种线路改造方式,便于使用各种改造需求,不同程度地进行风电场线路改造。
这两种线路改造方式,适用于上述改造需求,不同程度地帮助风电场线路改造。
03
更换铁塔,基础利旧
更换铁塔的成本相对较高,但利用旧有基础可以降低整体成本。在“以大代小”改造中,如果需要更换铁塔,则需要对基础载荷进行校验,可以在基础载荷满足线路输送的新要求的条件下,仅更换铁塔,保存并利用旧有基础。
04
全塔改造
全塔改造涉及到铁塔、基础和附件的全面更换。可以确保线路的全面升级,提高风电场的整体性能和可靠性。在风电场运行时间较长、设备老化严重的情况下,全塔改造可能是必要的。
结束语
风电场“以大代小”改造是出于提高风电场发电效率和经济效益、充分利用风能资源和土地资源、降低运维成本和风险以及推动风电行业技术进步和产业升级等多方面的考虑。“以大代小”改造是对风电场的一次技术升级,将改造设计做细做实,不断探索和应用新技术、新材料和新工艺,才能够保证设计质量,有效降低改造项目成本,提高收益率。
