2013年風(fēng)電技術(shù)進步概述
發(fā)布時間：
2014-01-17 13:54
文章來自：風(fēng)電網(wǎng) 日期: 2014-01-10
自上海東海大橋海上風(fēng)電場示范項目建設(shè)完成以后，我國海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)緩慢。但是，國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)在大容量風(fēng)電機組研制方面一直在積極有序進行，這些大容量機組將主要應(yīng)用于海上風(fēng)電場。目前，已經(jīng)投入試運行的功率超過3MW的風(fēng)電機組有上海電氣的3.6MW機組、華銳風(fēng)電的5MW機組和6MW機組、聯(lián)臺動力的6MW機組、湘電風(fēng)能的5MW機組、重慶海裝的5MW機組和東汽的5.5MW機組，還有一些企業(yè)的大容量機組尚在研發(fā)之中，如浙江運達(dá)5MW機組、上海電氣5MW機組、明陽風(fēng)電6MW機組和金風(fēng)科技的6MW機組等。
無論在國外還是在國內(nèi)，人們在大容量風(fēng)電機組的研制上采取了更具特色的技術(shù)路線，尤其在傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計變槳控制技術(shù)及葉片制造等方面有更多創(chuàng)新性技術(shù)和新材料應(yīng)用。根據(jù)企業(yè)已經(jīng)公開的資料，對我國幾種大容量風(fēng)電機組技術(shù)特點介紹如下:
上海電氣3.6MW風(fēng)電機組采用了傳統(tǒng)的帶齒輪箱的變速恒頻雙饋技術(shù)，采用雙饋異步發(fā)電機，齒輪箱一級行星輪和二級平行軸斜齒結(jié)構(gòu)，采用電動變槳和電動偏航技術(shù)，風(fēng)輪直徑有116m和122m兩款，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速范圍8.3~15.4rpm，切入風(fēng)速3m/s，切出風(fēng)速25m/s，額定風(fēng)速11~13m/s，設(shè)計使用壽命25年。驅(qū)動鏈采用了緊湊型驅(qū)動鏈形式，這樣不但縮短了驅(qū)動鏈長度，更重要的是可以最大限度的降低機艙重量。葉片設(shè)計采用了通過大量商業(yè)化實際應(yīng)用的翼型，充分考慮了各種不確定因素導(dǎo)致的功率降低，使設(shè)計與實際運行更吻合。齒輪箱采用了先進的差動齒輪傳動技術(shù)，實現(xiàn)功率分流，保證行星齒輪之間更均勻的載荷分配和更好的齒輪嚙合，降低齒輪箱故障率，提高齒輪箱使用壽命。同時還采用了一系列先進的設(shè)計方法和技術(shù)，如冗余設(shè)計等提高可靠性的設(shè)計方法和技術(shù)。
湘電風(fēng)能5MW風(fēng)電機組(XD115-5000)采用直驅(qū)型設(shè)計，沒有主軸和齒輪箱，單主軸承設(shè)計，并嵌入低速永磁同步發(fā)電機中，配全功率水冷變流器。主軸承采用多列圓柱滾子軸承，一端與輪轂聯(lián)接，另一端與發(fā)電機錐形支撐和發(fā)電機轉(zhuǎn)子聯(lián)接，并安裝在緊湊的機艙鑄件上。這種設(shè)計可以將載荷分布到相對大的直徑上，從而減輕重量。為適應(yīng)海上環(huán)境，采用全封閉設(shè)計，內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)，內(nèi)置除鹽霧設(shè)備。葉輪直徑115米，輪轂高度100米，設(shè)計等級為IEC IC，機頭重量265噸，其中葉輪85噸，發(fā)電機135噸，機艙45噸。
重慶海裝5MW(H154-5MW)風(fēng)電機組采用整體式鑄造機架，大軸承，齒輪箱增速，高速永磁發(fā)電機，全功率變流器，機艙全密封結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空空冷循環(huán)系統(tǒng)，其機艙結(jié)構(gòu)緊湊，重量只有210噸。變槳備用電源采用超級電容，更加安全可靠。風(fēng)輪直徑154米，葉片長度為75米。標(biāo)配在線監(jiān)測系統(tǒng)和自動消防系統(tǒng)。葉片、齒輪箱、發(fā)電機、控制系統(tǒng)、輪轂、塔筒、潤滑系列等重要零部件均由中船重工集團成員自己完成。
東汽5.5 MW(FD140A-5500KW)風(fēng)電機組，齒輪箱采用兩級行星+一級平行軸齒輪，發(fā)電機為永磁同步發(fā)電機，伺服電機電動變槳，獨立變槳控制，葉片采用玻璃纖維增強復(fù)合材料制造，風(fēng)輪直徑140米，輪轂高度100米，額定風(fēng)速13.5m/s。該機組完成低電壓穿越試驗，具備良好的海上工況適應(yīng)性，極強的抗臺風(fēng)能力。全密封設(shè)計與鹽霧過濾配置，實現(xiàn)了有效的防腐功能，同時還進行了完備的防火設(shè)計。其長葉片也由東汽自主研發(fā)并通過靜力試驗。
華銳風(fēng)電6MW機組(SL6000/128)有常溫型和低溫型兩種設(shè)計，采用兩級行星+一級平行軸斜齒增速齒輪箱，水冷式雙饋異步發(fā)電機，電機驅(qū)動式葉片獨立變槳控制技術(shù)，葉片采用玻璃纖維增強復(fù)合材料，葉輪直徑128米，輪轂高度100米，額定風(fēng)速13.5m/s，另外還有一種型號葉輪直徑155米，輪轂高度11米，額定風(fēng)速10m/s。
國電聯(lián)合動力6MW(UP6000-136)風(fēng)電機組采用外齒圈偏航軸承、大型雙列圓錐主軸承，以及短主軸的緊湊結(jié)構(gòu)形式，大大減輕了機組的重量，機艙重量240噸;超級電容獨立變槳控制，有效降低了機組承受的不均勻載荷，降低了機艙振動;6級雙饋異步發(fā)電機，發(fā)電機定子電壓6600V，可有效減小發(fā)電機損耗。齒輪箱兩級行星一級平行斜齒設(shè)計。發(fā)電機、變流器、齒輪箱采用水冷方式，機艙內(nèi)微正壓設(shè)計，同時還具備低電壓穿越能力及動態(tài)功率調(diào)節(jié)功能，使機組具備良好的電網(wǎng)適應(yīng)性。風(fēng)輪直徑136米，輪轂高度95米，葉片長度66.5米，葉片生產(chǎn)采用真空灌注的制作工藝，生產(chǎn)效率高;葉片采用高強、高模的碳纖維復(fù)臺材料替代傳統(tǒng)的玻璃纖維，有效降低了重量，進而降低了機組的載荷。特殊的防腐設(shè)計，滿足海上高鹽霧和高腐蝕的運行環(huán)境。發(fā)電機為聯(lián)合動力宜興公司自主研發(fā)制造，在電磁計算方法、定子和轉(zhuǎn)子絕緣結(jié)構(gòu)等方面實現(xiàn)了創(chuàng)新與優(yōu)化。
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