位于中國西北地區的河西走廊，綿延近千公里，因位于黃河以西，為兩山夾峙而得名。自古以來便是中原地區通往西域的要道，絲綢之路西去的咽喉，經略西北的軍事要地。
公元前121年，雄才大略的漢武帝劉徹派遣派驃騎將軍霍去病，出隴右、擊匈奴，使整個河西走廊首次納入華夏版圖。
如今，在這塊承載了中華民族數千年光輝歷史與燦爛文化的土地上，一張新的發展藍圖正徐徐展開。
再造西部“陸上三峽”
——甘肅的“小目標”
據公開資料，整個河西走廊的風能資源理論儲量約兩億千瓦時，其中甘肅省以風能資源“量大質優”著稱。2006 年，甘肅省委、省政府提出了“建設河西‘風電走廊’、再造西部‘陸上三峽’”的戰略構想，位于河西走廊東端的某大型風電場即是這一戰略實施的關鍵棋子。
該風電場分兩期建成，一期風電場安裝55臺900kW電勵磁直驅型風機，裝機容量49.5MW，于2012年8月全部投產發電；二期風電場共安裝25臺同品牌2MW永磁直驅型機組，項目容量50MW，于2013年8月全容量并網發電。
隨著時間的推移，二期風電場的部分2MW機組的變槳系統故障率攀升，且風機廠家已退出市場，機組核心部件面臨有效保障難題，此類故障若不能及時消除，一旦誘發變槳系統癱瘓，將導致飛車、倒塔等嚴重事故；加之主控系統及變流器可靠性不足，機組的可利用率也出現下滑。
而中央監控系統在數據感知能力、智能化水平上的短板，已無法滿足項目業主對于風電場精細化運營管理的需要，對機組實施綜合性改造已迫在眉睫。
針對以上課題，項目業主與金風科技全資子公司北京金風慧能技術有限公司（下稱：金風慧能）建立聯系，希望能對二期風電場存在的問題，提供對癥下藥、一步到位的整體解決方案，全面提升機組的安全性和可靠性，保障風電場的安全運行與可持續發展。
一場拯救“孤兒”風機、護航電力生產安全的保衛戰就此打響。
“全身體檢”，探尋問題根源
技改項目組（下稱：項目組）的技術專家抵達現場后，首先對各機組的運行狀況和故障點進行評估。
前期評估是一項不可或缺的重要環節，它既是制定技改方案的前提，也關系到整個項目實施的科學性和有效性。
在對二期風電場的25臺機組的故障頻次和故障分布進行統計分析后，金風慧能與項目業主共同確定了對變槳系統實施定制化改造、對變流系統進行穩定性升級的技改路線。
同時，對主控系統軟件進行替換，對中控系統進行國產化升級改造，實現機組的全方位提質增效。
辨證施治，保障技改行之有效
2021年7月，項目組全員進駐現場，對兩臺已停機的機組實施樣機技改。
01變槳系統技改
結合歷年故障分布的統計分析，項目組發現，原機組變槳系統存在兩方面的問題：
一是變槳備電系統采用鉛酸蓄電池供電，該備電方式故障率高、壽命短、性能不穩定；二是變槳控制系統的軟硬件故障較多，這些故障消耗了大量備件物資和人力維護成本，同時影響到機組安全，具備很大的優化空間。
超級電容+專業充電器（內置）
在技改實施過程中，選用超級電容和專業充電器對原有的備電系統進行升級。超級電容是目前并網機組所采用的主流配置，具有充電速度快、循環使用壽命長、功率密度高和超低溫特性好等特點，它的應用使備電系統的安全性和可靠性獲得全面提升，顯著降低了維護和更換頻率。
針對變槳系統頻繁報故障以及備件損壞多、采購困難的問題，金風慧能技改團隊利用主流的變槳控制系統與技改機組實現定制化的匹配，使得問題得到根本解決。
02變流系統技改
由于原機組變流器廠家已退出中國市場，有可能面臨備件供應斷檔的風險；同時，2MW機組變流器功率較大，散熱和變流系統都屬于原廠設定，局部更換變流模塊無法從整體上解決機組技術和備件供應問題。
因此，采用以主流本土品牌全功率變流器為核心的變流系統，對原變流柜體進行了國產化替代。
替換后，機組在可靠性和電網適應性上獲得大幅提升，可實現“高低電壓穿越”及“一次調頻”，為保證電能輸出質量、功率傳輸和變換，以及電網系統的穩定控制創造了有利條件。
03主控及中控系統技改
原機組的主控和中控系統同樣存在不同程度的問題。
其中，主控系統變槳控制邏輯存在不合理項，易導致故障錯報；主控系統與中控系統數據通訊功能弱，無法滿足大數據通訊要求。通過技改，采用金風機組成熟的控制邏輯，從根源上解決了原主控系統在設計上存在的問題。
原中控系統則缺乏數據采集和統計功能，給故障判斷和數據查詢分析帶來困難。升級為功能更加完備的金風SCADA中央監控系統后，不僅能兼容金風能量管理平臺和集控系統，還具備各類數據查詢和統計功能，為風電場的精細化運營管理提供助力。
金風SCADA-電場監控頁面
金風SCADA-歷史告警頁面
“中控系統的國產化替代，也同時滿足了電網對于能源安全保障工作的指導性要求”，金風慧能高級解決方案工程師李中明補充道。
技改圓滿完成
安全風險得到妥善消除
2021年10月，兩臺技改樣機順利完成調試，成功并網。
并網運行至今，金風SCADA中央監控系統忠實記錄了機組的各項運行數據。
與技改前相比，變槳和變流系統故障率分別同比下降95%和97%，機組安全風險得到妥善消除；機組可利用率顯著提高，發電量較技改前提升6%以上。
并網后的2MW技改機組
對于主控軟件的國產化升級，項目業主也予以充分肯定。
如今，中控室的工作人員足不出戶，即可對機組的運行狀況了如指掌；通過輕點鼠標，即可實現發電量、發電功率等數據的直觀呈現，使得風電場的數據監控和精細化管理水平邁上新臺階。
據不完全統計，在全國范圍內，與該風電場存在類似問題的同品牌直驅機組有近700臺，都存在安全性和可靠性不足的通病，是威脅電力生產安全與發電收益的共性問題。
因此，金風慧能在此類直驅機組綜合性改造的率先實踐，不僅為存量資產提質增效提供了行之有效的實施路徑，也將成為同類風電場改造的藍本與典范。
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