2013年風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步概述
發(fā)布時(shí)間：
2014-01-17 13:54
文章來(lái)自：風(fēng)電網(wǎng) 日期: 2014-01-10
自上海東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)示范項(xiàng)目建設(shè)完成以后，我國(guó)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)建設(shè)緩慢。但是，國(guó)內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)在大容量風(fēng)電機(jī)組研制方面一直在積極有序進(jìn)行，這些大容量機(jī)組將主要應(yīng)用于海上風(fēng)電場(chǎng)。目前，已經(jīng)投入試運(yùn)行的功率超過(guò)3MW的風(fēng)電機(jī)組有上海電氣的3.6MW機(jī)組、華銳風(fēng)電的5MW機(jī)組和6MW機(jī)組、聯(lián)臺(tái)動(dòng)力的6MW機(jī)組、湘電風(fēng)能的5MW機(jī)組、重慶海裝的5MW機(jī)組和東汽的5.5MW機(jī)組，還有一些企業(yè)的大容量機(jī)組尚在研發(fā)之中，如浙江運(yùn)達(dá)5MW機(jī)組、上海電氣5MW機(jī)組、明陽(yáng)風(fēng)電6MW機(jī)組和金風(fēng)科技的6MW機(jī)組等。
無(wú)論在國(guó)外還是在國(guó)內(nèi)，人們?cè)诖笕萘匡L(fēng)電機(jī)組的研制上采取了更具特色的技術(shù)路線(xiàn)，尤其在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(kāi)的資料，對(duì)我國(guó)幾種大容量風(fēng)電機(jī)組技術(shù)特點(diǎn)介紹如下:
上海電氣3.6MW風(fēng)電機(jī)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(jī)，齒輪箱一級(jí)行星輪和二級(jí)平行軸斜齒結(jié)構(gòu)，采用電動(dòng)變槳和電動(dòng)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(jì)使用壽命25年。驅(qū)動(dòng)鏈采用了緊湊型驅(qū)動(dòng)鏈形式，這樣不但縮短了驅(qū)動(dòng)鏈長(zhǎng)度，更重要的是可以最大限度的降低機(jī)艙重量。葉片設(shè)計(jì)采用了通過(guò)大量商業(yè)化實(shí)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(jì)與實(shí)際運(yùn)行更吻合。齒輪箱采用了先進(jìn)的差動(dòng)齒輪傳動(dòng)技術(shù)，實(shí)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(shí)還采用了一系列先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)，如冗余設(shè)計(jì)等提高可靠性的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)。
湘電風(fēng)能5MW風(fēng)電機(jī)組(XD115-5000)采用直驅(qū)型設(shè)計(jì)，沒(méi)有主軸和齒輪箱，單主軸承設(shè)計(jì)，并嵌入低速永磁同步發(fā)電機(jī)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(jī)錐形支撐和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)接，并安裝在緊湊的機(jī)艙鑄件上。這種設(shè)計(jì)可以將載荷分布到相對(duì)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(jì)，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(jì)等級(jí)為IEC IC，機(jī)頭重量265噸，其中葉輪85噸，發(fā)電機(jī)135噸，機(jī)艙45噸。
重慶海裝5MW(H154-5MW)風(fēng)電機(jī)組采用整體式鑄造機(jī)架，大軸承，齒輪箱增速，高速永磁發(fā)電機(jī)，全功率變流器，機(jī)艙全密封結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空空冷循環(huán)系統(tǒng)，其機(jī)艙結(jié)構(gòu)緊湊，重量只有210噸。變槳備用電源采用超級(jí)電容，更加安全可靠。風(fēng)輪直徑154米，葉片長(zhǎng)度為75米。標(biāo)配在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和自動(dòng)消防系統(tǒng)。葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)、輪轂、塔筒、潤(rùn)滑系列等重要零部件均由中船重工集團(tuán)成員自己完成。
東汽5.5 MW(FD140A-5500KW)風(fēng)電機(jī)組，齒輪箱采用兩級(jí)行星+一級(jí)平行軸齒輪，發(fā)電機(jī)為永磁同步發(fā)電機(jī)，伺服電機(jī)電動(dòng)變槳，獨(dú)立變槳控制，葉片采用玻璃纖維增強(qiáng)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(jī)組完成低電壓穿越試驗(yàn)，具備良好的海上工況適應(yīng)性，極強(qiáng)的抗臺(tái)風(fēng)能力。全密封設(shè)計(jì)與鹽霧過(guò)濾配置，實(shí)現(xiàn)了有效的防腐功能，同時(shí)還進(jìn)行了完備的防火設(shè)計(jì)。其長(zhǎng)葉片也由東汽自主研發(fā)并通過(guò)靜力試驗(yàn)。
華銳風(fēng)電6MW機(jī)組(SL6000/128)有常溫型和低溫型兩種設(shè)計(jì)，采用兩級(jí)行星+一級(jí)平行軸斜齒增速齒輪箱，水冷式雙饋異步發(fā)電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)式葉片獨(dú)立變槳控制技術(shù)，葉片采用玻璃纖維增強(qiáng)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(hào)葉輪直徑155米，輪轂高度11米，額定風(fēng)速10m/s。
國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力6MW(UP6000-136)風(fēng)電機(jī)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(jī)組的重量，機(jī)艙重量240噸;超級(jí)電容獨(dú)立變槳控制，有效降低了機(jī)組承受的不均勻載荷，降低了機(jī)艙振動(dòng);6級(jí)雙饋異步發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)定子電壓6600V，可有效減小發(fā)電機(jī)損耗。齒輪箱兩級(jí)行星一級(jí)平行斜齒設(shè)計(jì)。發(fā)電機(jī)、變流器、齒輪箱采用水冷方式，機(jī)艙內(nèi)微正壓設(shè)計(jì)，同時(shí)還具備低電壓穿越能力及動(dòng)態(tài)功率調(diào)節(jié)功能，使機(jī)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(zhǎng)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(qiáng)、高模的碳纖維復(fù)臺(tái)材料替代傳統(tǒng)的玻璃纖維，有效降低了重量，進(jìn)而降低了機(jī)組的載荷。特殊的防腐設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足海上高鹽霧和高腐蝕的運(yùn)行環(huán)境。發(fā)電機(jī)為聯(lián)合動(dòng)力宜興公司自主研發(fā)制造，在電磁計(jì)算方法、定子和轉(zhuǎn)子絕緣結(jié)構(gòu)等方面實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新與優(yōu)化。
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