Farmy wiatrowe: stare turbiny, ślady, limity żywotności

Regulator nie jest dostosowany po wymianie łopat lub przekształtnika

Co się dzieje. Turbina dostaje nowe łopaty albo nowy przekształtnik, a regulator zachowuje stare nastawy. Maszyna pracuje, ale jej reakcja na wiatr, podmuchy i sieć nie jest już taka, pod jaką nastawy zrobiono.

Ile to kosztuje. Traci się uzysk, a obciążenia konstrukcji są wyższe, niż trzeba. Takie niedopasowanie często wychodzi dopiero wtedy, gdy pojawi się usterka, hałas albo gorszy od oczekiwanego wynik.

Dlaczego zwykłe rozwiązanie nie działa. Pierwotny dostawca może już nie wspierać starego regulatora, a ogólne ponowne strojenie na próbę kosztuje czas produkcji. Przepisanie nastaw z bliźniaczej turbiny pomija różnice w maszynie.

Jak sprawdza to zdalna diagnoza w stałej cenie. Na podstawie danych z eksploatacji (moc, prędkość wirnika, kąt nastawienia łopat, obciążenia tam, gdzie je mierzono, zdarzenia sieciowe) i kart katalogowych nowych części buduję model turbiny i sprawdzam, jak bardzo regulator odbiega od tego, czym być powinien. Zdalna diagnoza w stałej cenie mówi, czy ponowne strojenie z modelem opłaca się w Państwa turbinach i co by obejmowało.

Więcej: Sterowanie, które dostosowuje się do dryfu i zużycia

Konstrukcje mogą przenosić tylko ograniczone obciążenia, jeśli mają pracować dłużej

Co się dzieje. Starsza turbina może pracować poza projektowanym okresem życia tylko wtedy, gdy konstrukcja ma jeszcze zapasy. Aby zachować pozwolenie, obciążenia, które przenosi, muszą mieścić się w limicie, a nikt nie wie, ile zapasu zużył każdy rok pracy.

Ile to kosztuje. Trzeba wybierać między produkcją a żywotnością. Prowadzona jak dotąd, zużyje zapas za wcześnie; ograniczona dla bezpieczeństwa, traci uzysk rok po roku.

Dlaczego zwykłe rozwiązanie nie działa. Ogólne ograniczenie mocy odejmuje ten sam procent każdej turbinie, bez względu na miejsce. Tensometr na wieży informuje o jednym punkcie, a wiele tensometrów zawodzi.

Jak sprawdza to zdalna diagnoza w stałej cenie. Na podstawie danych z eksploatacji turbiny (wiatr, moc, prędkość wirnika, nastawienie łopat, przyspieszenia) sprawdzam, czy obciążenia da się obliczyć za minione lata i na następne. Zdalna diagnoza w stałej cenie mówi, czy sterowanie ograniczające obciążenia, które zmniejsza je dokładnie tam i wtedy, gdy mają znaczenie, może utrzymać turbinę w ruchu dłużej.

Więcej: Sterowanie, które dostosowuje się do dryfu i zużycia

Turbiny z przodu zabierają uzysk tym, które stoją za nimi

Co się dzieje. Każda turbina zostawia za sobą ślad wolniejszego, burzliwego powietrza. Turbiny stojące za nią pracują w tym śladzie i produkują mniej, a każda mimo to próbuje optymalizować się sama.

Ile to kosztuje. Farma daje mniej niż suma jej maszyn, a turbiny z tyłu znoszą więcej burzliwości i obciążenia. Strata zależy od kierunku wiatru i jest największa w kierunkach, w których turbiny stoją w rzędzie.

Dlaczego zwykłe rozwiązanie nie działa. Praca każdej turbiny w jej własnym optimum nie jest optimum farmy. Kierowanie śladem przez ręcznie ustawione odchylenia działa na papierze i można je sprawdzić tylko długimi seriami pomiarów.

Jak sprawdza to zdalna diagnoza w stałej cenie. Na podstawie danych z eksploatacji farmy (moc na turbinę, prędkość i kierunek wiatru, kąty ustawienia) sprawdzam, ile mocy kosztuje ślad i czy inne ustawienie turbin z przodu podniosłoby sumę. Zdalna diagnoza w stałej cenie mówi, czy kierowanie śladem warto wypróbować na Państwa farmie i czego wymagają sprawdzenia.

Więcej: Ekonomiczne sterowanie predykcyjne

Ograniczanie pracy ze względu na hałas i nietoperze kosztuje produkcję

Co się dzieje. Pozwolenia wielu turbin wymagają ograniczenia pracy w nocy, przy pewnych prędkościach wiatru i temperaturach, aby chronić sąsiadów lub nietoperze. Reguła to zwykle stała tablica prędkości wiatru, godziny i pory roku.

Ile to kosztuje. Rezygnuje się z produkcji w każdą noc, w którą reguła obowiązuje, także w noce, gdy żaden nietoperz nie lata i żaden sąsiad nie jest dotknięty. Reguła jest celowo ostrożna, a strata powtarza się co roku.

Dlaczego zwykłe rozwiązanie nie działa. Zmiana tablicy bez dowodów to ryzyko dla pozwolenia. Dodanie czujników lub badań to osobny koszt i nie mówi sterowaniu, co robić w następnej godzinie.

Jak sprawdza to zdalna diagnoza w stałej cenie. Na podstawie Państwa zapisów ograniczeń, szeregów wiatru i temperatury oraz warunków pozwolenia sprawdzam, ile produkcji kosztuje reguła i kiedy. Zdalna diagnoza w stałej cenie mówi, czy zoptymalizowane ograniczanie, które spełnia cel ochronny pozwolenia przy mniejszej utraconej produkcji, jest wykonalne i jakiego dowodu wymagałby organ.

Więcej: Optymalne trajektorie, harmonogramy i plany wartości zadanych

Oblodzenie łopat wykrywa się późno

Co się dzieje. Lód tworzy się na łopatach i zmienia ich kształt oraz masę. Turbina traci moc, pracuje z niewyważeniem i może zrzucać lód. Wiele turbin wykrywa to późno, po spadku krzywej mocy lub po odczycie czujnika, który sam jest oblodzony.

Ile to kosztuje. Przestoje i utracony uzysk oraz ryzyko dla ludzi w pobliżu turbiny. Turbina, która zatrzymuje się na podejrzenie, zatrzymuje się też w dni, gdy mogłaby pracować.

Dlaczego zwykłe rozwiązanie nie działa. Osobny czujnik oblodzenia to kolejny element, który zawodzi właśnie w pogodzie, do której go przeznaczono. Reguła oparta na temperaturze i wilgotności zatrzymuje turbiny bez lodu i pomija te, które go mają.

Jak sprawdza to zdalna diagnoza w stałej cenie. Na podstawie danych z eksploatacji (moc względem wiatru, prędkość wirnika, nastawienie łopat, drgania, temperatura) sprawdzam, czy lód da się odróżnić od innych przyczyn niedoboru mocy dość wcześnie, by działać. Zdalna diagnoza w stałej cenie mówi, czy oszacowanie lodu z sygnałów, które turbina już ma, jest wiarygodne w Państwa lokalizacji.

Więcej: Obliczanie niemierzonych wielkości na potrzeby sterowania

Usterki wychodzą dopiero przy przeglądzie

Co się dzieje. Wiele usterek turbiny, takich jak powoli zużywający się napęd nastawiania łopat, dryfujący czujnik czy coraz bardziej chropowata przekładnia, widać przy następnym przeglądzie albo po zatrzymaniu turbiny.

Ile to kosztuje. Nieplanowane przestoje, dźwig i ekipa wzywane w krótkim terminie oraz szkody następcze w częściach, które można było uratować. W starszych farmach monitoring jest skromny.

Dlaczego zwykłe rozwiązanie nie działa. Więcej przeglądów kosztuje i pomija to, co dzieje się między nimi. Limity alarmowe na pojedynczych sygnałach dzwonią cały czas albo dopiero po szkodzie.

Jak sprawdza to zdalna diagnoza w stałej cenie. Na podstawie zapisów z eksploatacji turbiny (sygnały, alarmy, zatrzymania, raporty serwisowe) sprawdzam, które usterki zostawiają ślad w danych, zanim zatrzymają maszynę. Zdalna diagnoza w stałej cenie mówi, czy diagnostyka z danych eksploatacyjnych, bez nowego sprzętu, znajduje ich dość wcześnie, by planować naprawy.

Więcej: Sterowanie, które dostosowuje się do dryfu i zużycia

Do farmy dodaje się baterię

Co się dzieje. Przy farmie wiatrowej instaluje się baterię, ale farmę i baterię prowadzi się jako dwie osobne rzeczy. Bateria idzie za własnymi regułami cenowymi, a farma za własną prognozą.

Ile to kosztuje. Utracona wartość: bateria ładuje się, gdy wiatr jest już ograniczany, albo rozładowuje się, gdy cena jest niska, a przyłącze do sieci nie jest w pełni wykorzystane.

Dlaczego zwykłe rozwiązanie nie działa. Proste reguły („ładuj z nadwyżki, rozładowuj w wieczornym szczycie”) nie uwzględniają jednocześnie błędu prognozy, ograniczeń przyłącza i starzenia baterii. Zakup większej baterii to droga naprawa problemu sterowania.

Jak sprawdza to zdalna diagnoza w stałej cenie. Na podstawie szeregów produkcji farmy, cen, prognoz i warunków przyłącza modeluję farmę i baterię razem. Zdalna diagnoza w stałej cenie mówi, ile zarobiłaby wspólna dyspozycja w porównaniu z obecną pracą i czy optymalizację warto wbudować w sterownik.

Więcej: Ekonomiczne sterowanie predykcyjne

Nowe turbiny w starych układach

Co się dzieje. Gdy stare turbiny zastępuje się większymi (repowering), nowe maszyny często stoją tam, gdzie stały stare, a układ rysowano pod mniejsze wirniki. Ślady sięgają dalej, a sąsiednie turbiny częściej w nich tkwią.

Ile to kosztuje. Straty od śladu zjadają dodatkową produkcję, dla której kupiono większą maszynę, a obciążenia rosną na turbinach w śladzie. Farma daje mniej, niż obiecywały karty katalogowe.

Dlaczego zwykłe rozwiązanie nie działa. Przesunięcie turbiny ograniczają pozwolenia i grunt. Prowadzenie każdej nowej turbiny w jej własnym optimum, jak dotąd, nie wykorzystuje wiedzy o układzie.

Jak sprawdza to zdalna diagnoza w stałej cenie. Na podstawie planowanego układu, danych o wietrze w lokalizacji i, o ile są, danych z eksploatacji starej farmy modeluję ślady i testuję strategie sterowania. Zdalna diagnoza w stałej cenie mówi, co dałaby optymalizacja układu i sterowania oraz czy powinna wejść do planowania, zanim pozwolenie stanie się ostateczne.

Więcej: Ekonomiczne sterowanie predykcyjne

Turbiny starsze niż dwadzieścia lat muszą wykazać zapasy konstrukcyjne

Co się dzieje. Turbiny, które po około dwudziestu latach wychodzą ze stałego wsparcia za oddawanie energii, wymagają oceny zmęczenia podzespołów i stateczności konstrukcji, zanim będą dalej pracować (TÜV NORD). Jednocześnie niskie ceny rynkowe sprawiają, że wiele godzin jest nieopłacalnych.

Ile to kosztuje. Rezygnuje się z produkcji, gdy turbinę zatrzymuje się przy niskich cenach, a pozostały zapas zmęczeniowy jest nieznany. Bez przekonującej oceny operator ryzykuje zatrzymanie, nawet jeśli konstrukcja mogła pracować dłużej.

Dlaczego zwykłe rozwiązanie nie działa. Stałe ograniczenie mocy wyrzuca uzysk na turbinach, które tego nie potrzebowały. Jednorazowa ocena na papierze niewiele mówi o obciążeniach, jakie każda turbina przeniosła w swoich własnych latach pracy.

Jak sprawdza to zdalna diagnoza w stałej cenie. Na podstawie danych z eksploatacji turbiny z jej lat pracy szacuję obciążenia, które przeniosła, i pozostały zapas. Zdalna diagnoza w stałej cenie mówi, czy sterowanie zmniejszające obciążenia i ograniczanie powiązane z cenami mogą sprawić, że dalsza praca się opłaci, i co muszą pokazać dane. Pracowałem nad sterowaniem turbin wiatrowych w IAV (firmie inżynierskiej dla motoryzacji i energetyki).

Więcej: Sterowanie, które dostosowuje się do dryfu i zużycia

Moc bierna staje się rynkiem

Co się dzieje. Operatorzy sieci muszą kupować wsparcie napięcia (moc bierną) na rynku, a regiony są włączane krok po kroku (50Hertz). Farmy wiatrowe mogą zarabiać na mocy biernej ponad to, czego wymagają zasady przyłączenia.

Ile to kosztuje. Przychód istnieje tylko wtedy, gdy farma dostarcza na żądanie, w granicach przekształtników i kodeksu sieci. Farma, która traktuje moc bierną po macoszemu, zostawia pieniądze na stole albo ponosi kary za niedotrzymaną obietnicę.

Dlaczego zwykłe rozwiązanie nie działa. Przekształtnik każdej turbiny ma własną wartość zadaną mocy biernej, a sterownik farmy zwykle tylko dzieli żądanie. To pomija straty w kablach, ograniczenia na przekształtnik i wzajemne oddziaływanie z mocą czynną.

Jak sprawdza to zdalna diagnoza w stałej cenie. Na podstawie danych elektrycznych farmy (napięcia, prądy, ograniczenia przekształtników, układ kabli) modeluję, co farma może dostarczyć w punkcie przyłączenia. Zdalna diagnoza w stałej cenie mówi, czy sterowanie i dyspozycja mocy biernej na poziomie farmy są warte wdrożenia i czego wymagałyby warunki rynku.

Więcej: Ekonomiczne sterowanie predykcyjne