引领低风速技术创新 国电联合动力借王牌机型抢占低风速市场

来源:北极星电力网  发布时间:2014-01-03

    近日,来自第三方机构的监测数据显示,目前国内首台扫风面积最大的1.5兆瓦风电机组——国电联合动力技术有限公司(以下简称“国电联合动力”)生产的UP97机组性能优异,在同样低风速工况下发电量超过UP86机型20%以上,高出预期设计目标5个百分点以上。

    “UP97机组性能好得出乎意料。”国电联合动力技术总监张启应对记者表示,目前该机型已经投入批量生产,首批将为陕西、云南、宁夏等省市自治区的低风速风场供货。

王牌机型出炉

    近年来,“弃风限电”问题一直困扰着我国风电行业的发展,为了突破并网瓶颈,国家在“十二五”期间一改以往的思路,提出“集中+分散”的风电开发方式,并指出我国“十二五”规划中提到的1亿千瓦风电装机目标中,将有至少2000万千瓦的份额属于低风速风场的开发。至此,低风速风场开发大幕拉开。

    低风速风电项目一般是指风速在6~8米/秒之间、年利用小时数在2000小时以下的风电开发项目。据统计,全国范围内可利用的低风速资源区占全国风电资源区的68%,且均接近电网负荷的受端区,也就是人口密集、缺电的经济发达地区。与风电发展较发达的欧洲相比,我国低风速地区占地更为广泛。

    作为行业领军企业,国电联合动力的研发团队一直对这一领域保持着高度敏锐性,始终紧跟市场发展节奏。2013年9月13日,国电联合动力自主研发的国内首台风轮直径最大的低风速王牌机型——UP97并网发电,该机型完全由联合动力自主研发设计和生产制造。
作为目前超低风速领域的王牌机型,UP97集诸多领先技术于一身,最受关注的是其能把风机适用风速降到5.5米/秒的超低水平,使占我国风资源30%的超低风速地区也具备可开发价值。此外,该机型最优能量捕获技术能带来风电机组2%的效能提升;优化降载技术,使风机具备超强风速抵御能力;塔筒基础优化技术,使得该机型可与1.5兆瓦平台共用塔筒,从而不增加因塔筒差异增加的费用;集成于主控的健康监测系统、冷启动与自耗电优化设计……诸多全球领先的创新技术,确保了UP97的卓越性能。

    “UP97机型的成功投用,为发展用电量需求大、经济发展迅速且占地面积广的低风速地区风电做出了积极的贡献。”国电联合动力销售总监李杰兴奋地对记者表示,“UP97机型投入市场以来,反响非常好。这些天接到很多业主的电话,都是询问我们低风速王牌机情况的,很多业主要求提前预定。”

层层优化的联动效应

    实际上,一直以来让风电机组在低风速资源条件下获取更高发电效率,是摆在每一个风电设备制造商面前的重要课题。

    在研发UP97机型的过程中,联合动力研发团队面临的第一个难关就是——为增大扫风面积而特制的大叶片带来的载荷过高问题。对于如何降载,张启应解释说:“增大叶片尺寸不是改一改数值这么简单,随之而来的是进行整个机型的技术优化。要通过对几千个技术点进行重新设计优化,才能达到完美的效果。”

    追求完美,是张启应和国电联合动力研发团队的“怪癖”,他们总是力求所有的设计都能达到性能和效益的最优状态。

    作为国内风电制造行业唯一具备自主设计叶片及生产叶片能力的风电整机制造企业,联合动力充分发挥了自己的优势,用先进的高模玻纤材料设计出了一款超长的轻量化叶片,该特质叶片相比常规材质的同尺寸叶片重量轻了8%,而坚韧度提高20%、抗疲劳度增加了40%。
同时,其还为UP97机型设计了独特的“优化降载”控制策略,可显著降低停机中或阵风中超大叶轮的推力载荷。“就像为一辆急速行驶的满载加长货车,装上了一个非常灵敏而稳定的刹车系统,使其能快速而平稳地停下来”。国电联合动力风电技术中心系统设计副总工程师董礼表示,其还采用了传动链、塔筒阻尼控制策略,减弱疲劳载荷,大大增加了机组的使用寿命。

    不难发现,在UP97机型的研发过程中,国电联合动力的又一项优势——“全产业链战略”的特色也充分发挥出来。在江苏宜兴的国电联合动力发电机制造工厂,技术专家通过优化电磁设计以及改善散热系统等诸多创新改进,有效提高了发电机的效率;在内蒙古包头的国电联合动力齿轮箱制造基地,研发团队也发挥专业技术优势,制造出了适应超低风速的优化型齿轮箱,进一步提高了发电效率。

量身定制的全线平台

    在我国,低风速风区地理分布广泛,气候也呈现多样性。例如,西南及长江流域空气湿度高、雷暴天气多,中南地区冰冻多,西南地区海拔高等。为适应不同地区的气候和地理环境,国电联合动力强大的平台战略为低风速机型设计了不同的配置,并且保证了极高的品质。

    2012年初,国电联合动力在风电技术研究所的基础上,提出了全线产品的平台战略,形成1.5兆瓦、2兆瓦、3兆瓦和6兆瓦这四个产品平台和一个863项目的研发平台,实现了机型容量全覆盖,同时在使用特性上全面覆盖了平原、高海拔、海上、潮湿以及高寒地区等特殊、极端地区,适应不同地区的不同需求。通过丰富而强大的风机产品平台,国电联合动力实现了风电定制化的特色服务,为业主“量身定制”风机。

    对此,张启应表示:“低风速风机就是风机定制化服务的开始,定制服务将是国电联合动力的下一个重点发展方向。随着风电行业日益成熟,竞争将更加激烈,未来市场也将会提出更多的差异化、定制化风机需要,届时国电联合动力的全产业链战略、全线产品平台战略等综合竞争优势将发挥更大的优势,引领风电行业的发展。”

责任编辑:蔡虹
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