随着大型优质的一、二类风能区域资源逐渐被利用,风电开发利用的重心逐渐向三类及三类以下风资源区域转移。在这种情况下,低风速、超低风速风机的研发制造也成为整机制造企业发力的增长点。日前,来自第三方机构的监测数据显示,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”)自主生产的UP97机组性能突出,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。国电联合动力技术总监张启应满怀信心对记者说,“UP97机组性能好得出乎意料

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决战低风速——国电联合动力UP97机组引领低风速技术创新(附图)

2013-12-04 09:01 来源:《中国能源报》作者:贾渊培 

随着大型优质的一、二类风能区域资源逐渐被利用,风电开发利用的重心逐渐向三类及三类以下风资源区域转移。在这种情况下,低风速、超低风速风机的研发制造也成为整机制造企业发力的增长点。

日前,来自第三方机构的监测数据显示,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”)自主生产的UP97机组性能突出,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。国电联合动力技术总监张启应满怀信心对记者说,“UP97机组性能好得出乎意料!超出我们当初的设计预期。”目前,该机型已经投入批量生产,首批将为陕西、云南、宁夏低风速地区带来福音。

层层优化的联动效应

让风电机组在低风速资源条件下,获取更高发电效率。这是摆在每一个风电设备制造商面前的重要课题。国电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:“增大叶片尺寸不是简单的改一下数值,随之而来的是整个机型的技术优化。几千个技术点,都要随之重新设计优化,才能达到完美。”追求完美是张启应和联合动力研发团队的“怪癖”,研发团队总是力求所有的设计都能达到性能和效益的最优状态。

国电联合动力作为国内风电制造行业具备自主设计叶片及生产叶片能力的风电整机制造企业之一,充分挖掘自身优势。研发人员采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%。作为该项目的设计者之一董礼说,我们为97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。另外,我们还采用了传动链、塔筒阻尼控制策略,减弱疲劳载荷,大大加长了机组的使用寿命。

与此同时,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。在宜兴的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。在包头的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。

众望所归的王牌机型

在中国风电产业发展进入成熟期后,低风速技术逐渐引起关注。所谓低风速项目,一般是指风速在6到8米/秒之间、年利用小时数在2000小时以下的风场地区。通俗来讲,就是风资源不够好的风场。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。在与风电发展较发达的欧洲相比,我国低风速地区地域更为广阔。因此,发展低风速技术,可以说是中国特色的风电发展必经之路,也是各风电制造企业必争之地。作为风电行业领军企业,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和责任感,始终紧随市场发展节奏。

9月13日,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成功并网发电。该机型机组是完全由国电联合动力自主研发设计和生产制造。UP97机型的成功研制及并网发电,不仅是在国电联合动力强化管理的同时,而且也是抓好技术创新和强大研发实力的又一次验证。

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,最优能量捕获技术,单项技术即带来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1.5MW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,也确保了UP97的卓越性能。

UP97机型的成功投用,将为经济发展迅速用电量需求大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说:“UP97机型投入市场以来,业主反响非常好。近期接到大多数业主的电话,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。真是印证了那句话,好产品永远不愁市场!”

全产业平台特色服务

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,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。

早在2012年初,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。通过强大的技术平台和多型号丰富风机产品,联合动力实现了风电定制化的特色服务,为业主所需“量身定制”风机。

为此,国电联合动力负责人对本报记者表示:“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。”

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