近日，由金风慧能实施的双馈机组提质增效项目交付满一周年，据SCADA抽取的数据显示，与同风场未实施技改的6台对标机组相比，变流器及主控故障率分别下降91%和95%，累计发电量提升近6%，达成了安全性与可靠性提升的改造初衷。

该风电场位于我国“三北”地区，与国内较早建成的风电场相似，具有优质风资源的先天优势，项目核准电价较高（0.58元/ kW·h），当地有效风能密度达268~348瓦/㎡，年平均风速在6米/秒以上（20米高），是该省风能储量具开发潜力的地区。

风电场共安装30余台1.5MW/82型双馈机组，自2009年全场投运至今，每年可向电网输送超过0.9亿千瓦时的清洁电能，能够满足3.6万个三口之家一年的生活用电。

由于机组在设计理念和配套件技术上存在瑕疵，随着运行年份的增长，这些问题逐渐暴露，导致机组运行安全风险加大，发电收益下降、运维成本增高。

据统计，该风电场近5年的年均可利用小时数不足1600小时，远低于设计可研值，与当地年有效运行时间2100小时的平均水平也存在较大差距，亟需进行深度技改与治理，实现对优质风资源的利用。

在此背景下，风电场运营方与金风科技全资子公司北京金风慧能技术有限公司（下称：金风慧能）携手展开了一次风电场深度技改的合作。

某风力发电场现场

前期调研，有的放矢

该项目涉及的技改机组，与金风慧能在甘肃、内蒙古等地实施的批量机组改造（相关链接：变流器故障率下降100%，双馈机组技改筑牢安全“防火墙”），为同品牌、同型号的1.5MW/82型双馈机组，但生产批次、运行年份和核心配置有所不同，在具体的故障现象上既有共性问题，也存在个性问题，需要重新梳理技改方向，定制个性化的技改方案。

首先是对各机组故障现象的根因分析。

经过对全场30余台机组，连续20个月内，49种故障子类，16000余次故障报警的数据分析可知，变流器类故障无论在故障次数还是故障时间上都“高居榜首”。

究其原因，在于原机组采用的变流器在保护与绝缘方面存在设计缺陷，导致现场故障频发，甚至多次出现IGBT击穿，仅2018年就损坏8台之多，严重影响风电场的安全运行。

大部件及齿轮油检测报告

除变流器故障外，变桨类故障的原因为滑环质量缺陷；绝大多数自检类、主控类、转速类、安全链类、振动类故障均由主控程序缺陷引起；电气类故障则集中在电池类和温度类故障；齿轮箱类故障多为油温高，导致限功率运行或停机损失。

基于科学严谨的故障分析结论，技改项目组与项目业主共同决定对故障率高的6台机组优先进行系统性深度技改。技改方案以可靠性、安全性改造为先导，兼顾发电量和精细化管理水平提升；同时提出了安全、的整体解决方案和分步实施计划，以期让这些“带病”运行的老旧机组重焕生机。

以较小代价，实现预期效果

在技改方案的实施中，主要包括变流器、主控、齿轮箱散热和SCADA技改，以及其他多个技改子项。

·变流器技改

从经济性考虑，整体替换变流器代价较高，选择使用主流厂商新一代变流器板件对原部件进行替换，并做全面的硬件优化和程序升级，彻底消除原有驱动板件和机网侧过流故障，解决保护功能不完善和电磁兼容性问题。

配合主控程序升级和电气技改后，机组可具备故障电压穿越功能。

·主控技改

由于原主控PLC（可编程逻辑控制器）已停产，且在控制功能上存在局限性，故将其替换为技术更加成熟、稳定的主流品牌主控PLC，可解决故障率高、备件获取难的问题。

新的主控PLC上搭载了金风新一代控制策略，可有效降低故障率、提升发电效能，并降低传动链的高频疲劳载荷。

·齿轮箱散热技改

采用串联式大功率散热片，配合主控技改时优化的散热逻辑，可满足机组全生命周期的散热需求，杜绝因齿轮油过温导致的机组限功率运行和停机。