下圖是IEC標(biāo)準(zhǔn)定義的極限陣風(fēng)，其陣風(fēng)的時(shí)間尺度是秒級(jí)，10分鐘統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)完全不能給出陣風(fēng)的情況。一旦風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際極端風(fēng)況條件超過(guò)IEC標(biāo)準(zhǔn)定義的條件，風(fēng)機(jī)安全就存在著巨大的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是復(fù)雜地形的山地風(fēng)場(chǎng)。 　　所以，在前期風(fēng)機(jī)選型階段，如果風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)風(fēng)況和風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際風(fēng)況不匹配，可能會(huì)出現(xiàn)兩方面的問(wèn)題：一方面，會(huì)造成選型過(guò)于保守，影響風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能利用效率；另一方面，由于極端風(fēng)況信息的缺失，可能會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的安全風(fēng)險(xiǎn)，從而增加風(fēng)電場(chǎng)全生命周期的運(yùn)行成本。
　　中期風(fēng)機(jī)運(yùn)行
　　除了受到前期風(fēng)機(jī)選型的影響外，風(fēng)電場(chǎng)的盈利能力還受到中期風(fēng)機(jī)運(yùn)行的影響，其中有兩點(diǎn)最為關(guān)鍵。
　　一是風(fēng)機(jī)故障對(duì)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量的影響：從下圖國(guó)內(nèi)典型風(fēng)電場(chǎng)故障損失電量所占理論發(fā)電量的百分比看，在故障發(fā)生率高的風(fēng)電場(chǎng)，故障損失的發(fā)電量要占理論發(fā)電量的3%以上，一般風(fēng)電場(chǎng)的故障損失電量超過(guò)1%。 　　必須提醒的是，如果發(fā)生例如葉片、傳動(dòng)鏈、發(fā)電機(jī)甚至倒塔等大部件失效，對(duì)發(fā)電量的影響更大。據(jù)美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）對(duì)不同部件失效的概率以及停機(jī)時(shí)間所做統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)下圖），大部件失效引起的停機(jī)時(shí)間普遍在1周左右，對(duì)風(fēng)機(jī)可利用率影響很大。 　　二是風(fēng)機(jī)發(fā)電性能的優(yōu)化：盡管在設(shè)計(jì)階段會(huì)根據(jù)理論模型以及假設(shè)的風(fēng)況條件來(lái)確定風(fēng)機(jī)的適宜性，但實(shí)際上由于在加工過(guò)程和安裝上的誤差，導(dǎo)致了實(shí)體風(fēng)機(jī)和理論模型不一致，而且風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際風(fēng)況條件和理論假設(shè)也不完全相同，還有就是隨著風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行，葉片的氣動(dòng)性能也會(huì)產(chǎn)生變化，所有這些都會(huì)造成風(fēng)機(jī)的理論優(yōu)化點(diǎn)偏離實(shí)際的最佳工作點(diǎn)。
　　下圖描述的是某風(fēng)機(jī)在不同工作點(diǎn)運(yùn)行的功率系數(shù)對(duì)比情況，橫坐標(biāo)是風(fēng)速，藍(lán)點(diǎn)是設(shè)計(jì)階段確定的最優(yōu)工作點(diǎn)，綠點(diǎn)是根據(jù)風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化后的工作點(diǎn)。由此可見(jiàn)，設(shè)計(jì)階段確定的最優(yōu)工作點(diǎn)不是實(shí)際最優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化可以明顯提高功率系數(shù)，提升發(fā)電量2至3個(gè)百分點(diǎn)。 　　后期風(fēng)機(jī)評(píng)估改善
　　后期評(píng)估主要是評(píng)估風(fēng)機(jī)的發(fā)電性能以及實(shí)際載荷情況，這是反饋并修正風(fēng)機(jī)運(yùn)行優(yōu)化的重要一環(huán)，如果后期評(píng)估不準(zhǔn)確，就會(huì)錯(cuò)失修正和改善風(fēng)機(jī)運(yùn)行業(yè)績(jī)的機(jī)會(huì)，影響風(fēng)電場(chǎng)的盈利能力。
　　先來(lái)看風(fēng)機(jī)發(fā)電性能評(píng)估。風(fēng)機(jī)發(fā)電性能的評(píng)估主要依賴于基于測(cè)風(fēng)塔測(cè)量數(shù)據(jù)的功率曲線測(cè)量，但在復(fù)雜地形的山地風(fēng)場(chǎng)，地形條件會(huì)對(duì)風(fēng)流產(chǎn)生很大的影響，進(jìn)而影響到功率曲線測(cè)量的準(zhǔn)確度。
　　IEC61400-12-1標(biāo)準(zhǔn)定義了功率曲線測(cè)量對(duì)地形的要求（見(jiàn)下表），D表示風(fēng)輪直徑，L代表測(cè)風(fēng)塔到風(fēng)機(jī)的距離，大致要在2D-4D范圍內(nèi)，一般推薦2.5D。由此可見(jiàn)，在復(fù)雜山地地形，很難滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)要求。 　　值得注意的是，功率曲線測(cè)量只能代表一臺(tái)風(fēng)機(jī)的發(fā)電性能表現(xiàn)，不能代表所有風(fēng)機(jī)的發(fā)電性能。其他風(fēng)機(jī)的發(fā)電性能表現(xiàn)只能依賴于機(jī)艙風(fēng)速儀并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)修正后來(lái)獲得，但由于修正數(shù)據(jù)并不等同于經(jīng)過(guò)風(fēng)輪的真實(shí)風(fēng)速，這就使得風(fēng)機(jī)發(fā)電性能評(píng)估有很大的不確定性，尤其是復(fù)雜地形的山地風(fēng)場(chǎng)，這一問(wèn)題更加突出。
　　再來(lái)看實(shí)際載荷評(píng)估。實(shí)際載荷評(píng)估是重要的后期評(píng)估內(nèi)容，其結(jié)果會(huì)影響未來(lái)設(shè)備的使用壽命以及部件失效風(fēng)險(xiǎn)。目前普遍的做法是做載荷測(cè)量，通過(guò)在風(fēng)機(jī)主要受力點(diǎn)上安裝應(yīng)變片測(cè)量出風(fēng)機(jī)實(shí)際所受載荷，并根據(jù)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速數(shù)據(jù)外推到20年風(fēng)機(jī)壽命期內(nèi)的載荷，以此評(píng)估風(fēng)機(jī)壽命情況。但需要注意的是，由于年與年之間的風(fēng)況不同，風(fēng)對(duì)風(fēng)機(jī)損傷程度也不一樣，所以用“外推”方法評(píng)估風(fēng)機(jī)20年的壽命情況也存在很大的不確定性。
　　至此，我們分析了影響風(fēng)電場(chǎng)盈利能力的三大因素，那么更好的解決方案呢？遠(yuǎn)景能源工程師當(dāng)然要與業(yè)內(nèi)分享遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)解決方案。
　　問(wèn)題來(lái)了，為什么提升風(fēng)電場(chǎng)盈利能力要用遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)？
　　這要從“如果”說(shuō)起：如果風(fēng)機(jī)能夠?qū)崟r(shí)感知自身的載荷情況，做到自動(dòng)控制降低載荷，就能擴(kuò)大大葉輪風(fēng)機(jī)的適用范圍，解決前期選型的挑戰(zhàn)；如果風(fēng)機(jī)能夠?qū)崟r(shí)感知自身的氣動(dòng)性能變化，做到自動(dòng)調(diào)節(jié)優(yōu)化，就能提高風(fēng)機(jī)的發(fā)電性能，提高中期運(yùn)行的效率；如果風(fēng)機(jī)能夠?qū)崟r(shí)重構(gòu)實(shí)際風(fēng)況，做到自我評(píng)估性能以及疲勞壽命，就能優(yōu)化生命周期內(nèi)的運(yùn)行，提高后期評(píng)估優(yōu)化的效果。
　　值得欣慰是，遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)基于載荷的實(shí)時(shí)風(fēng)機(jī)控制技術(shù)完全可以讓上述“如果”成為現(xiàn)實(shí)。
　　基于載荷的實(shí)時(shí)控制是將整個(gè)風(fēng)機(jī)模型植入與風(fēng)機(jī)控制器中，作為物理風(fēng)機(jī)的數(shù)字鏡像在控制器中實(shí)時(shí)運(yùn)行，估計(jì)出物理風(fēng)機(jī)不能準(zhǔn)確測(cè)量的物理量，比如經(jīng)過(guò)風(fēng)輪平面的風(fēng)速、部件的載荷、氣動(dòng)性能的變化等等，并根據(jù)這些信息進(jìn)行自適應(yīng)的控制和調(diào)節(jié)；同時(shí)，物理風(fēng)機(jī)將傳感器測(cè)量的物理信號(hào)，反饋到控制器里進(jìn)行數(shù)字鏡像模型的修正，請(qǐng)看下圖的示意。
　　基于載荷的控制方法，通過(guò)載荷的估計(jì)，可以提早識(shí)別危險(xiǎn)工況，及時(shí)調(diào)整控制動(dòng)作，保證風(fēng)機(jī)安全，提高風(fēng)機(jī)適用范圍；同時(shí)，通過(guò)葉輪風(fēng)況的重構(gòu)，可以評(píng)估葉片的實(shí)際氣動(dòng)性能，自動(dòng)調(diào)整工作點(diǎn)，提高發(fā)電效率；通過(guò)載荷對(duì)風(fēng)機(jī)實(shí)際疲勞損傷的估計(jì)，可以掌握設(shè)備的健康情況，預(yù)防部件失效，降低風(fēng)電場(chǎng)全生命周期的運(yùn)行成本。