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中车株洲电力许雄伟:超级双馈让风机发电量提升2%-3%

北极星电力网新闻中心  来源:能见App    2018/6/15 8:46:09  我要投稿  

北极星风力发电网讯:中车株洲电力机车研究所风电事业部技术支持部部长许雄伟出席“第五届中国风电后市场专题研讨会”,在风电场技改与优化专题论坛,分享题为“超级双馈让发电量提升2%-3%”的主旨演讲。

以下为发言内容:

许雄伟:尊敬的各位领导、各位来宾,各位风电行业的同仁大家下午好,我是来自中车株洲电力机车研究所有限公司的许雄伟,今天带来的是提升发电量的技术,叫超级双馈技术。

先简单自我介绍一下,先介绍一下我们公司,我是中车集团,以前叫南车,情况比较复杂,我们以前是南车,我们中车株洲电力机车研究所有限公司是中车集团一级子公司,现在主要专注于轨道交通,2004年左右我们株洲所提出了发展战略,走好两条钢轨,走好两条钢轨,我们中车是以核心技术为核心,辐射我们强相关的领域。

今天我汇报的一个内容就是我们的超级双馈技术,昨天我听了一天报告,感受最深的事情就是竞价上网,未来已来。对于主机厂未来有什么方案?一条是技术创新,提升机组的发电量和可靠性,另外一条是管理和模式,我今天讲的是怎么让我们的机组发电效率更加提升。

首先我们对比双馈和直驱,引入我们双馈需要优化的点,提出我们的解决方案是超级双馈技术,第三块是我们超级双馈技术的实施效果。

双馈和直驱是目前世界上两大主流技术,有句话说得好存在即合理,各有千秋,葛优优势,这里不做全面的分析,我只提一点发电效率的对比。我们中车风电一直专注于双馈技术,走双馈路线,因为我们第一台引进的风机就是用的双馈技术,我们研究所一直是我们的优势就是变流和牵引技术。我们双馈技术对于直驱而言,在高风速、大功率阶段效率非常高,但是同样有一个不足,就是低风速阶段效率相对低一点。

我们做双馈技术,我们把双馈技术当做我们自己的孩子,既要了解它的优势,也要了解它的不足,怎么把不足弥补上来,我们需要优化的点就是低风速的阶段效率有优化的空间,为什么低风速效率来说会低一点?一个主要的原因大家都知道双馈技术是高速性,它的发电机是异步点击,有一个最低并网的转速要求,我们4级发动机为例是1500转,但是并网的转速要1千转左右,前面的都是空转,不会很好,所以这个是它效率比较低的主要原因。

另外一个维度,低风速阶段,是小于5米以下的,或者是7.5米以下的阶段,刚才说它的出力小,同时它又是高速系统,这些机械固件要损耗,有损耗自用电还是要在那里运行,相对而言损耗占比大,发电量低,损耗占比又大,所以他的低风速阶段效率相对来说就下降下来了,就是我们找到它的原因,找到它的原因怎么去破呢?

行业内、国内外有很多厂家也做了相关的研究,都提出了他们的解决方案,但是我认为这是作为主机厂的核心技术,像习主席讲的这种核心技术是买不来、要不来、讨不来的只能依靠主机厂自己,我们一直专注于双馈技术,知道哪里有优势和不足,提出了自己的解决方案,我们叫超级双馈技术,目前行业内没有这种叫法,我这里给大家做一个简单的介绍。

主要的原因是通过改变桦甸及定子的绕组拓扑形式,通过两个切换实现低风速最大可利用技术的运行。大家看这个,我们认为这种方式通过后面的数据分析、比对对双馈分析性能的优化堪称超级,所以我们称之为超级双馈技术,大部分的双馈技术都是三角形连接,包括我们的双馈也是三角形连接,改变拓扑我们是用心形连接,稍微有一点电气方面的基础。

我们定子的出口电压就是我们的电网电压,针对于双馈而言是690V,我们切换之后绕组的感应电压只需要感应到400V的端口电压就可以达到690,我原来要转到1000转才可以并网,现在我们达到一个比较低的值就可以达到并网条件,这是最核心的一个问题。它要投入改造的主要是改造哪里呢?就是我们要在机舱里面增加一个接触机会,通过两个接触器的配合、协同,实现发电机绕组的配合切换。这就是我们超级双馈根本的原理。

它有什么特点呢?我们提出这项技术最主要要解决两个问题,一个是在低风速阶段性能的提升,出力要增加,第二个就是二三四、二三都是减少它的损耗,对应的机械损耗和电子损耗,和相应的损耗,第四你损耗降低了,我的自用电,风机的冷却系统都可以降能运行,间接提升了我们的发电量。

这是我们通过理论仿真来分析它,这是一个曲线,我们的功率曲线,这是纯理论的仿真,这是小系统,可以提升低风速阶段的发电性能,这个图放大以后打击是这样子,放大有这样的视觉效果,主要是提高低风速段它的发电性能,原来的并网转速大概是3米左右,现在通过这项技术可以提高到2.5米左右,我们这项技术最高的核心就是提高它的并网转速。

这是在车间里搭建的背靠背的实验台,来验证它的损耗的一些情况,一个是传动链的摩擦损耗,就是小转速,并网转速附近的时候对比它的损耗,大概有20千瓦左右。

另外一个是电子损耗,我们改变了发电机的主磁通,降低发电机的电磁损耗,减少变流器的励磁电流,进而降低变流器损耗,我们对比的结果是在同样的工况,不同的转速情况下电磁的损耗降低35千万左右,这是通过对比得出的结论。

通过这两项损耗的降低,我们双馈的发电机大部分是风冷的,你配个散热风扇,包括我们电流器都是风冷的设备,可以间接提升发电量。

这个设备满足目前国标和行标的设网参数,第二个使用的功率范围2MW的范围会比较宽,合适应范围是7.5米以下的风场都可以使用,切换的标准是根据每个风场的实际情况设定切换的功率,切换的标准大概一天两到三次的切换比较正常,我们认为比较理想的切换功率值。

目前发电量的提升,目前初步的估算是2%-3%,但是我们还在对它进行进一步的优化,我们力争达到5%左右,我们还在不断进行优化。我们的实施效果,在我们湖南华电一个风电场做了一个技术改造,增加了我们接触机会,通过两个接触器来改变发电机定子绕组的拓扑结构,这个机箱比较小,一般的里面都可以放得下,这是我们实检的图片。

效果是风速约3m/s时,并网转速从约1000降到500rpm,功率由典型的32提升到107kW。这个就不是仿真数据了,是我们实际采集的数据,通过数据分析以后对比的值,我们通过这样功率性能的提升,我们说了它的一个年发电量能够提升2%以上。意味着一个5万的风场一年可以多发500万度电,这是我们最保守的数据。大家也知道行业里面有很多发电量提升的方案,我们要提出我们的观点,目前仅仅是依靠这种控制策略的优化,是某个控制参数的优化提高发电量,增幅是微乎其微的,一般在1%以下。

为什么呢?因为经过这几年行业的发展,包括主机厂,我们以自己为例,我们的算法都已经迭代过很多次了,我们的算法都是最新的算法,最近的软件,最新的参数了,仅仅是通过优化控制策略、控制参数,我觉得这种实施的效果不如你把运维做好。所以如果真正本质上提升发电量,还是依靠技术的创新,也跟我们这次大会的主题非常贴切,创新驱动、智慧未来。

以上就是我介绍我们发电量提升的技术,超级双馈技术主要的内容,也是一项技改的内容。最后给大家算是打一个广告,因为我非则中车后市场业务的开拓,后市场有四大业务板块,备件的销售、运维、部件的维修和改换和技改,作为主机厂我们前三项都没有特别大的优势,我们唯一可以依存的优势就是我们的技改,风机行业内有一句话,出身决定一生。我们主机厂来讲,最了解我们的出身和基因的,我们自己的风机和我们技术同源的风机。

2017年11月底,我们甘肃有一个业主给我们打电话,问我们一个需求,他们有一个需求是什么?有两台1.5兆瓦的风级天寒卡死了,停机了好久,有一个公司给他们出了三个方案一直没有解决。我们看了故障以后我们也没有遇到过,我们的技术人员都摇头,搞不定,但是领导认为这是我们主机厂的优势和责任,我们组织精干力量去西北探测,我们来来做方案去阐释,经过两周15天左右的时间把这个问题解决了,业主说你们都不能解决我们就弄吊车该拆拆,我们弄完以后业主说以后做技改还是主机厂最靠谱,听了这种话我们也很欣慰。

这些我们自己身上试过了可行才推,这种推的时间短,效果也比较理想,因为我们自己试过了,所以我们做技改的方面,我认为我们主要还是专注于两个,一个是提升安全,二是提升效率,今天我讲的就是提升效率,我们这里还有很多技改是涉及到安全的。

我记得有一个专家放了很多行业内恶性的事故,起火、倒塔了,这个是要本质上提升安全的,作为我们主机厂来讲,我们希望在写方面能够贡献我们主机厂的力量,我们会以专业、负责的态度去促进这个后市场的健康、稳步发展,这是我一个简单的汇报。

谢谢大家!

(根据发言整理,未经本人审阅)

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