國家能源局最新數據顯示,截止2020年底,我國風電累計并網裝機達2.81億千瓦。2020年風電新增并網裝機7167萬千瓦,其中陸上風電新增裝機6861萬千瓦,海上風電新增裝機306萬千瓦,均居全球首位。
風電產業在取得輝煌成績的同時,也遺留下一系列問題,風電防雷便是其中最突出的隱患之一,如何進行安全、高效、可靠防雷已成為行業亟待解決的難題。
北極星風力發電網有幸與風電防雷龍頭企業DEHN集團的中國全資子公司德和盛電氣(上海)有限公司總經理Alexandre LICINA先生交流溝通,深入探討風電防雷技術創新與經驗。
雷擊隱患突出
風電產業需要更高效防雷
我國風電產業發展初期,風場大部分集中建設在年均雷暴日較少,雷擊風險較低的新疆和內蒙古地區,且采用風電機組較小,雷擊問題并不突出,在防雷方面沒有給予足夠重視,隨著我國風電產業發展速度不斷加快、規模不斷擴大,風機越來越高,風電機組雷擊問題日益突出。
風電場大多位于開闊、空曠、海拔相對較高的地理位置,且風電機組“擎天一柱”式的特殊結構設計,導致風機及風電場設備和線路極易遭受雷電襲擊。直擊雷可能使風機葉片遭到嚴重損毀,感應雷還會讓發電機、變壓器、變流器等電氣設備和控制、通信、SCADA等電子系統遭到災難性損壞。
Alexandre LICINA先生表示,中國在役風電機組超15萬臺, 4000多個風電場,有的風場甚至每年會因為雷擊導致2,3支葉片損壞,需要大修甚至完全替換,還有風場一次雷擊過后多臺風機的箱變損壞和起火報廢。
一支葉片成本約為50-60萬元左右,加上運輸成本、吊裝成本以及廢棄葉片的回收成本,更換一支新的葉片成本可能達到200萬元左右。
其次是風機系統的損壞,雷擊時,雷電所產生的高強度雷電流通過機組可能會對風機電氣、控制、驅動、偏航、變槳等系統造成沖擊,導致風機故障停機,期間風機不能正常運行,造成大量的發電量損失。
并且隨著風電系統向著數字化、智能化發展,越來越多的精密電子設備被廣泛應用于風電產業。而越是精密的設備,抗過電壓、過電流及電磁脈沖的能力就越低,越容易被電路中的電涌損壞,雷電災害對其造成的威脅和危害就越大。
Alexandre LICINA先生強調道,隨著中國風電產業的蓬勃發展,風電已迎來平價時代,低電價意味著投資回收周期變長,對業主來說,風機發出的每一度電價值都更高,這就對風電防雷提出了新的挑戰,中國風電需要更安全、更高效、更可靠的防雷技術及方案。
突破風電防雷技術瓶頸
降低風電維護成本
DEHN集團深耕防雷領域100余年,可以為風電產業提供全套的切實有效且經過檢驗的專業防雷解決方案,有效破解風電防雷難題。
DEHN集團在全球有將近2000名員工,擁有1000多項發明專利,并且DEHN集團在防雷領域不斷的進行產品革新,一直保持技術領先,德和盛電氣是DEHN集團在中國成立的全資子公司,成立于2005年,致力于服務包括風電用戶在內的全產業用戶。其業務覆蓋了中國所有主要地區,擁有近100名員工和9個地區銷售辦事處。為客戶提供可靠的防雷解決方案、技術培訓、服務支持和設計咨詢等業務,同時作為整個大中華區的物流中心,更加及時有效保證用戶系統及設備的運行安全。
Alexandre LICINA先生表示,“一直以來,DEHN集團都非常重視產品技術創新變革,在歷史長河中,DEHN集團已完成多項全球首創,且仍在不斷推出革命性的創新技術及產品,致力于持續引領整個雷擊和電涌防護市場向著更加安全,高效和數字化、智能化的方向發展?!?/p>
在降低雷電對風機葉片的損害方面,DEHN新推出的DEHNdetect雷電監測系統可以對風機所遭受到的雷電流,尤其是初始連續電流進行精確監測,從而對風機葉片的雷擊損害情況進行評估,實現可預測性維護,大大減少風機計劃外停機,大幅降低風機葉片維護成本。
針對風機和風電場的不同子系統,如主控,變流,變槳,箱變和升壓站等,DEHN集團都有針對性的系統解決方案,考慮到不同應用場景對于方案設計及產品需求的不同, DEHN會有專業的技術人員為客戶做方案設計及產品推薦選型,幫助客戶提供全方位的防雷保護。
海上風場雷擊發生頻率遠大于陸上風場,造成的損失也更大。由于海上風電的特殊性,海上風機的運維難度和費用遠超陸上風機,一旦出現雷擊,由于海況條件等原因,有時需要等待十幾甚至幾十天,運維人員才可能登上風機進行故障排查,這意味著風電場將面臨著巨大的停機損失。
針對該問題,DEHN新推出的BCO系列信息系統電涌保護器(SPD),克服了信息系統電涌保護器普遍不具備遙信功能的弊端, 能夠準確判斷信號通路故障位置,電涌保護器如果出現故障,整機無需停機就可排查故障,極大程度上提高了海上風機及陸上偏遠地區風機可預測性維護的可及性,降低了海上風電的運維成本。
參與國際風電防雷標準制定
助力30·60“碳中和”目標
作為全球雷擊和電涌防護領域的領導者,DEHN集團在IEC的防雷標準體系的建立上都起到了舉足輕重的作用。
IEC是國際上最權威的電氣標準化組織,國內絕大部分電氣電子領域標準都直接來源于IEC標準,從1990年IEC歷史上第一部關于防雷的國際標準,到最新版的風力發電機組防雷標準IEC61400-24:2019 ,DEHN集團都有深入參與,不但是標準的起草者,制定者和參與者,更是標準的引領者。
Alexandre LICINA先生表示,中國承諾力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和,這是中國推動落實應對氣候變化《巴黎協定》所邁出的重要一步,在此背景下,以風電為代表的可再生能源將迎來更大的發展前景,而一個產業要想健康可持續發展,其前提條件是行業標準的完善和規范。近年來DEHN積極投身于國內的國家、行業以及團體標準的制定,先后參與了GB/T 18802.11, GB/T 18802.21等標準的編制,也與各個認證機構和相關組織進行密切合作,制定了一系列的先進技術應用規范。
目前,DEHN集團與國內幾乎所有風電整機廠,風機系統配套廠家和風電場業主都有深入和長期的合作關系,已成為國內各個整機廠和系統配套廠電涌保護器(SPD)的最主要供應商。
未來,DEHN集團還將不斷加大產品國產化的力度,擴大在中國的產能,持續向客戶推廣防雷咨詢和服務業務,以客戶需求為導向,不斷加強在國內的技術研發力度,為客戶提供高質量、高效率的防雷服務,助力風電產業降本增效,為中國“碳達峰·碳中和”目標貢獻一份力量。
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