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1.2MW變速恒頻直接驅動型風力發電機組技術

技術應用 | 來源:本網 | 發布日期:2018-03-08 查看次數:704

核心提示:  中國水利2003.9B刊現代風力發電機組技術的大規模應用是從失速型風力機技術成熟與完善開始的。20世紀70年代末,由丹麥發展起來的三葉片、上風向、定槳矩失速調節的風力機機型從眾多類型的風力機中脫穎

  中國水利2003.9B刊現代風力發電機組技術的大規模應用是從失速型風力機技術成熟與完善開始的。20世紀70年代末,由丹麥發展起來的三葉片、上風向、定槳矩失速調節的風力機機型從眾多類型的風力機中脫穎而出,逐步發展為主導機型。但隨著風力機單機容量的不斷增大,變速恒頻變槳矩形風力機逐漸占據了主導地位。近幾年,國外開始開發研制直接驅動型的風力發電機組,發電機組采用多級同步永磁電機與葉輪直接連接進行驅動的方式,從而免去了齒輪箱這一傳統部件,再加上優點眾多,在今后風力機市場中具有很大發展潛力。

  年中,我國的風力發電及其技術長期依賴進口風力發電機組,設備價格高及長途國際運輸致使我國的風電產業發展受到嚴重影響,這一現實與國家進一步降低電價的要求相矛盾。除此之外,進口設備在我國氣候條件下的不適應及大量損壞部件得不到及時更換等問題更阻礙了我國風電產業的健康發展,因此開發中國特色的本土化風力發電設備已迫在眉睫。

  全球最近十幾年來風電產業得到了迅速發展。這一方面促使商家研制與開發新的風力發電機組,以多樣化的品種滿足風電市場的需求;另一方面,風電在與傳統電能的競爭中,經濟性因素越來越重要,在某種程度上已成為首要因素。因此,一個必然的發展趨勢是單機容量的大型化,在降低設備造價的同時降低風電建設的配套成本。近10年來,風電設備主流機型的單機容量已從我國在利用風能上具有很大潛力,但我國幅員遼闊,地理、氣候條件千差萬別,國內市場對風電機的需求多樣化,僅以現有的國產600kW機組及750kW機組應對目前的風電市場難以滿足需求,急需開發新的機型,形成大型風電機的產品系列。

  近幾年國外開始研制直接驅動型的風力發電機組,這種風力發電機組采用多級同步永磁電機與葉輪直接連接進行驅動的方式,從而免去了齒輪箱這一傳統部件。其具有很多優點,在今后風力機發展中有很大的發展空間。

  通過研制1.2MW變速恒頻直接驅動型風力發電機組,可以進一步提高我國自主開發風電機組的能力,提高對大型風力發電機組的整體設計能力和制造水平,同時還會帶動相關產業的發展,包括設計咨詢、零部件制造、檢測認證及專業服務等相關行業的發展與技術進步,創造新的行業和就業機會,幫助部分機械加工企業走出困境。

  研制1.2MW變速恒頻直接驅動型風力發電機組,對我國大規模開發利用風能,促進風電產業的發展也有著重大的意義。隨著我國加入WTO后所處的新的經濟環境,只有不斷推出適應市場需求的新產品,積極參與競爭,才有可能在國際及國內風電市場占據一席之地。

  我國大型風力機技術的開發應用落后于歐美發達國家。在“八五”九五“期間,我國將風能應用列入了國家重點科技攻關項目,并組織了多家科研單位進行攻關,取得了一定成績。目前已經研制成功200kW、600kW及750kW風力發電機組,并投入批量生產。同時中國空氣動力研宄與發展中心等單位成功開發風力機設計計算軟件包,并應用于九五”攻關項目,為我國進一步開發研制新機型創造了條件。

  在風力機整機研發方面,水利部*48“項目600kW國產化風機的研制已全面完成,進入風機市場銷售階段?,F已生產、銷售600kW風力發電機組超過120臺,國產化率高達960,價格比國外同類產品低150以上,國內市場占有率達500以上。

  近年來,依托單位在技術能力建設、基礎條件建設、技術開發、產品改進以及促進國際風電技術交流等方面開展了大量工作,并獲得了一批具有自主知識產權的科研和工程技術成果,為促進國產風電產業化與市場化的發展起到了積極的推動作用。

  在完成科技攻關項目的同時,國內科研機構較好地實現了科技成果的產業化。從1997年國產風力發電機組的生產開始,目前金風S43/600型機組的國產化率達到了900以上,累計簽訂合同139臺,合同金額超過了3.5億元,一舉打破了進口產品一統天下的局面,占據了國內市場份額500以上。

  與此同時,國內許多優秀企業積極聯合開發研制國產風力機零部件,完善、改進產品的性能。國產化風力機的五大主要關鍵零部件葉片、齒輪箱、發電機、偏航系統、電控系統都已獲得成功,為下一步風力機產業化的實施打下了良好基礎。

  風力機的電控技術領域中科院電工所、新疆大學、金風科技股份公司等單位,在失速型風力機的控制方面已經取得成功經驗。開發研制了具有自主知識產權的電控系統4PC和PLC),經過了實際運行考驗,為今后更大容量風力機電控系統研制創造了良好條件。

  風力機的關鍵零部件制造中,增速箱、發電機也成功實現了國產化。在國外,上千臺的大型風力機齒輪箱普遍出現點蝕、微點蝕等不正常情況已經成為比較嚴重的問題。九五“期間在研制600kW風力機過程中,我國對國產齒輪箱采取了多種強化措施并收到良好效果。該項目采用的直接驅動型風力發電機組沒有齒輪箱這一高故障率部件,因此更加安全可靠。

  大型風力機葉片的設計和性能計算國內已經有較成熟的方法和工具,而且技術力量比較強。能夠完成葉片的氣動外形和結構設計、性能計算、載荷計算和氣動穩定性計算等工作。但葉片的研制,特別是批量制造能力亟待提高,需要獨立的研宄項目予以支持?;蒡v公司通(下轉第49頁中國水利2003.9B刊強大的三維可視化分析工具,它超越了簡單的三維顯示或者建立簡單的飛行穿行觀察(fly-through),還可以在野外或空中記錄GPS的坐標作為飛行路線,然后回室內回放。它使你能在真實的虛擬地理信息環境中具有真實大地坐標與投影)交互處理,既能增強或查詢疊加在三維表面上影像的像元值及相關屬性,還能可視化、風格化和查詢地圖矢量層的屬性信息。它提供了多種動態觀察功能,構成真三維景觀,而不只是2.5維的。還可以進行洪水淹沒評估、不同觀測站間的可視性分析及視線區分分析??梢酝ㄟ^設置霧濃度、太陽高度、水波紋,特別是可以沿點/線/面ArcCoverage)的矢量數據所確定的范圍直接快速疊加三維模型來模擬真實情況,還可讓景觀中的3D模型沿各自的路線飛行??刹樵兪噶繑祿皩傩约盀槭噶繑祿ㄖ铮┰O置影像紋理,從而高效快捷地創造一個真實的虛擬三維真實世界,可廣泛應用于軍事,電信、數字城市、園林/景觀規劃設計、森林規劃與防火,地礦找礦與三維制圖等領域。

  系統基礎上的擴展模塊OrthoBase模塊用于區域網影像正射糾正,幾十、幾百幅圖像的快速糾正,提高生產效率,影像可以是航片,數字相機,攝像機,SPOT,IOONOS,puickbird影像或其他格式都可以,它與其他類似產品相比具有許多特點:模板化的處理流程,時刻提醒用戶補充遺漏的操作。方便的視窗管理功能,使用戶可以預覽、瀏覽、放大窗口,方便快速地選擇控制點,方便地進行校正圖像及圖像間的轉換。提供了6種自動連接點的尋找策略,可以提供高精度的連接點。提供SCBA及4種減少系統誤差的AP模型。察看控制點與連接點在圖像中的位置,可以以圖形和圖像兩種方式察看。最終輸出的圖像格式豐富。與批量正射糾正的所有功能集于一身。省時、省力,適用于大規模數據處理。OrthoBASEPro在OrthoBASE的基礎之上,更增加了靈活自動提取高程信息的功能,可輸出各種的DEM格式,如TN、3DShapefile、ASC文本等,精度檢驗功能等。StereoAnalyst是用于提取DEM和二維/三維地物要素的,它簡單易用,不需攝影測量專家也可得到滿意的結果,還可以提取帶有影像紋理的三維地物模型,直接在Virtual GIS三維可視化分析模塊中使用。

  系統的子像元分類器ERDASIMAGINE系統的子像元分類器由于采用了獨特的算法可以使利用光譜的分類達到子像元級最高可提取像元面積20U以上的地物)。雖然技術獨特,但其應用非常方便,自始至終采用向導式的操作,無論應用人員操作的熟練程度如何都可以獲得理想的結果。由于子像元分類具有自動進行大氣糾正的功能,使得感興趣物質的特征信息不但可以在提取此信息的圖像中應用,而且可以應用于不同日期和位置的其他圖像。對于許多應用要獲得足夠感興趣物質的訓練樣本并不容易的情形更加有利。子像元分類特征信息的通用性為開發便于所有用戶應用的信息庫提供了可能。子像元分類可以進行常規觀測、動態監測及水質檢測,在軍事等其他應用領域具有很大市場潛力。

  雷達數據制圖雷達影像由于其全天候及獨特的圖像特性,遙感應用對雷達圖像的使用越來越多,起到的作用越來越大。ERDASMAGINE適應這種需求開發了強大的雷達圖像處理工具雷達數據制圖包RadarMapping Suite)除基本處理功能外,還有Radar正射糾正、立體SAR生成DEM、干涉SAR生成。

  胙者單位:ESRI中國有限公司遙感事業部)上接第45頁)過對國家九五“科技攻關成果600kW葉片的產業化生產,很好地促進了國產產業化的進程。目前在大型葉片設計、工藝制造、試驗、產品售后服務等方面積累了寶貴經驗。

  風力機的氣動增效和安全性清華大學做了具有國際水平的應用基礎研宄工作,例如關于風力機葉片氣動穩定性分析和增效延壽技術研宄,應邀在歐共體indEngineer-ing》雜志發表系列論文,并特邀撰文和刊登照片介紹該研宄小組的工作。英國、澳大利亞、印度、古巴、巴基斯坦等國有關部門和學者要求交流與合作。所開發的風力機氣動特性分析軟件,被美國能源部可再生能源國家實驗室NREL)評為‘優于其現有的相關商業應用軟件“。近來已在風力機葉片的氣動增效新機理和振動延壽新理論方面獲得重要進展。

  根據國內制造業的水平和九五“攻關所取得的經驗,選擇有實力、管理水平高、重視產品質量的企業,國產化零部件的質量可以有所保證。

  總之,國內現有的技術力量和條件具備了開發研制變速恒頻直接驅動型風力機的能力。在關鍵技術的研宄應用上還需要進一步投入力量,提高科研和產品水平。對于少數國內暫時無法解決的一些問題和零部件,可以繼續從國外引進技術或產品,以求加快國產風力機的研制生產進度,實現國內外技術接軌。!作者單位:新疆金風科技股份有限公司)中國水利2003.9B刊

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