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風電機組增功提效技術應用案例風力發電作為一種新興的清潔、高效、可再生能源，是改善能源結構、實現可持續發展的有效手段之一，與其它新興能源相比，風力發電是最經濟最容易實現大規模生產的。
背景
風力發電作為一種新興的清潔、高效、可再生能源，是改善能源結構、實現可持續發展的有效手段之一，與其它新興能源相比，風力發電[1]是最經濟最容易實現大規模生產的。我國風力資源豐富，作為一種自然資源，風力發電受到國家高度重視，國家出台了一系列政策，我國的風電發展呈現出一種前所未有的蓬勃景象。據統計，截止到2020年我國風電併網總裝機容量已經高達210GW，躍居世界第一。
但目前國內風電行業形勢嚴峻：1、風電開始競價上網，上網電價補貼逐漸減少，並將於2021年實現零補貼上網；2、棄風率依然高企，2016年棄風率高達17%，2017年超10%；3、補貼延遲，應收賬款增加，企業現金流壓力增大。
所以機組發電量為行業及業主關注的重點，所以制定一套精度高、實施方便、不影響機組停機的機組增功提效技術，具有重要的現實意義。
應用案例
2.1項目概述
風力發電機組增功提效技術包括YADA算法的偏航控制優化、啟動控制優化、自耗電優化，具體如下：
（1）運用YADA算法，修改偏航啟停控制參數，修正偏航誤差，降低無效偏航，提高偏航對風精度。
（2）啟動控制優化主要為通過降低機組的啟動風速，使機組在低風速的情況下也能發電，提高發電量；
（3）自耗電優化為修改齒輪箱潤滑泵、冷卻水泵[2]、冷卻風扇，發電機冷卻水泵、冷卻風扇以及軸流風機的啟停策略參數，減少自耗電（不影響機組正常運行）；
通過此技術，能有效的提高機組的發電性能。目前已在我司2MW機組風場中得到廣泛應用，共運用了20多個風場，500多台機組。
2.2項目效益分析
貴州某風場的10台2.0MW機組應用了增功提效技術，在2020年通過第三方認證機構的分析及驗證，最終機組的發電量平均提升了3%。
整個增功提效技術不涉及硬件成本，如葉片加長、空氣密度儀等技術，都需要增加硬件成本，此技術只是軟件技術優化。以一個5萬kW容量的機組，年平均發電量為100000000kW.h，運用增功提效技術後，可提升發電量3000000kW.h。將帶來巨大的經濟效益。
技術要點
（1）YADA算法的偏航控制優化
在理想對風情況下，風電機組風輪的中軸線與風向的夾角為0°，但由於風向儀製造、安裝、調試過程中存在不可避免的誤差，使得機組無法完全正對風，導致機組發電量下降。根據空氣動力學的貝茲理論，風電機組捕獲的功率P表達式如下：
P=(ρCpAv3)/2，
式中:P為風輪吸收的功率；ρ為空氣密度；A為風輪掃風面積；Cp為風能利用係數；v為風速。
風向夾角是指測風儀所測的絕對風向與機艙中軸線的夾角，取為θ。若機組偏航存在系統誤差，即機組始終無法正對風，則風電機組損失的功率Ps=P(1－cos8θ)，例如偏航誤差為6°，則可計算得到發電損失達1.63%。
YADA算法是偏航角度穩瞬態偏差實時跟蹤與動態控制算法的簡化名詞。YADA算法需要結合偏航傳動控制、偏航角度測量、載荷安全、運行狀態和風況數據等信息，通過MATLAB程序計算機組偏航誤差，提高偏航對風精度。
通常情況下，風電機組風向夾角θ超過一定角度(海裝機組為±8°)時機組才開始偏航，將－θ～θ之間劃分若干個區間，區間角度取為α。基於風向區間的模型如圖6所示(為直觀地顯示，模型省略了葉片、機架、塔基等部件)。
按照風向角劃分區間的方式將機組功率、風向、風速、發電機轉速、變槳角度進行區間化處理，並剔除干擾數據，數據篩選原則參考IEC標準。若－α/2～α/2區間的功率曲線最優，則認為該機組不存在偏航誤差，若α/2～3α/2區間的功率曲線最優，則認為該機組偏航存在α的誤差。理論上講，α越小，偏航誤差越小。
海裝機組風向夾角θ超過±8°時機組開始偏航，故將－8～8之間劃分若10個風向區間，區間角度取為2，十個區間分別為：<-8、[-8,-6)、[-6,-4)、[-4,-2)、[-2,0)、[0,2)、[2,4)、[4,6)、[6,8)、≥8。篩選數據後，繪製出每個區間的功率曲線，選取最優功率曲線區間。若[-2,0)、[0,2)區間的功率曲線最優，則認為該機組不存在偏航誤差，若區間的功率曲線最優，則認為該機組偏航存在2度的誤差，以此類推。
（2）優化啟動風速
根據風電機組設計規範，一般啟動風速設計為3m/s，但結合實際運行數據，風電機組在不到3m/s的風速也具備切入發電條件，通過優化啟動風速風機提前啟機來提升發電量。
（3）自耗電優化
海裝自適應節能控制技術，在保證機組安全和穩定工作基礎上，綜合機組主要耗電設備的工作特性和風場氣候等因素，利用自適應、預控制、間歇控制、冗餘控制、模式識別等技術優化輔助供電系統設備的控制策略，包括節能優化發電機冷卻系統控制參數、節能控制優化齒輪箱低速油泵、節能優化齒輪箱高低速油泵啟停切換等控制參數、節能優化齒輪箱冷卻系統控制參數、節能優化控制軸流風機等。
經過風場驗證結果表明採用節能降耗控制策略：在風速＜5m/s時，節能效果高達48.2%；在5m/s＜風速＜8m/s時，節能效果達到35.5%；在風速＞8m/s時，節能效果達到23%。提高發電量百分比為0.512%，降低綜合場用電率1.8%。由此可得節能降耗控制策略安全穩定，節能效果明顯。
應用前景
目前龐大的風電存量催生後運維市場。早期建設的風機，其設計理念、工藝、技術相對落後，為了發掘風機的最大潛力，達到建設資源合理利用的目的，增功提效技術因其成本低、精度高、通用性強的特點，適用於所有帶偏航裝置的水平軸風力發電機組。目前，市面上提高偏航對風精度大都採用激光雷達的方式，存在測試周期長、費用高的缺點，而且無法實現動態跟蹤控制；而YADA算法不僅可縮短測試分析時間95%、減免部分激光雷達測試費用,還能夠實時動態調節對風精度，具有更高的經濟性和有效性。