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国内先行者!“箱变上置”将引领陆上大兆瓦风电创新方向

北极星风力发电网  来源:北极星风力发电网  作者:陈湘泉 冉小冉  2020/8/10 16:22:44  我要投稿  

北极星风力发电网讯:2021年,我国风电行业将迈入“平价时代”,优化创新已经成为行业高质量发展的必然选择。对于风电机组的技术创新而言,业内已经探索出诸多降低整机成本并大幅提升发电效率的优化方案,但在箱式变压器(简称箱变)技术创新上,我们与国外风电行业还有一些差距。

来源:北极星风力发电网 作者:陈湘泉 冉小冉

箱变上置的国际技术趋势

纵观全球风电发展,Vestas、GE、西门子歌美飒等国际风电巨头是风电技术发展的风向标,始终引领着风电技术的发展趋势和潮流。

据了解,在箱变与整机机组技术的组合创新上,Vestas推出的V150-4.2机型就采用了高速发电机、箱变上置到机舱内的技术方案。于2018年7月获得第一个全球批量订单,引领了陆上4MW及以上大功率风电技术发展的趋势潮流。

GE在2017年9月推出的4.8MW-158,采用高速齿轮传动+双馈电机技术路线,同样将箱变上置于机舱内部。2018年9月推出Cypress新型陆上平台,及平台机型5.3-158机组,采用4.8-158机组架构。

西门子歌美飒SGRE 4.xMW平台产品SG4.5-155,采用高速齿轮传动+双馈电机技术路线,并将箱变上置于机舱内部。其2019年推出的5.x陆上平台产品SG5.8-155和SG5.8-170,仍沿用4.xMW技术架构。

三大风电巨头在大兆瓦整机设计与生产中,全部选用了箱变上置到机舱内的技术方案,该方案充分体现了产品的全球通用性和产品生命周期成本经济性,引领了陆上4MW及更大功率机组潮流,也代表着行业未来的主流技术趋势。

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国内风电创新的先行者

2019年,三一重能依据国际化的视野和标准,推出基于箱变上置到机舱技术方案的4.xMW以上机型平台产品。作为首先将该创新技术引入国内并应用于大兆瓦机组研发的企业,三一是如何考虑的?从国外风电行业对于该技术和产品的试用和验证来看,箱变上置能给行业带来什么价值?

三一重能研究院副院长陈湘泉先生表示,箱变上置为行业带来的价值不仅仅在于建设成本的降低,更重要的是对于风电制造与建设的优化创新,这将为行业未来带来重要的价值并引领陆上大兆瓦机组的发展方向。

首先,行业主流发电机输出电压普遍是低压690V左右,如果将箱变放置在塔筒外面的地面,以4.5MW为例,从塔筒底部到箱变这一段距离,大约需要35根铠装电缆(每根3芯240mm2+1芯120mm2,大约每根35m),这一部分电缆大约需要几十万元的成本。而将箱变上置到机舱后,35KV从塔筒底部输出,电流大幅度降低,仅用1根就满足输电要求,成本较低。

其次,箱变上置到机舱后,由于电压升高,塔筒内的电流大约仅有原来的1/50,塔筒电缆的线损大幅度减少。对于1台4.5MW的风机,线损大约减少70KW以上。也就是说,减少线损的最大值可达到风机总功率的2%以上。

其三,中国人多地少,节约土地资源也是绿色能源的价值所在,当前风电项目中每台箱变大约需要20m2的占地面积,征地、基础施工、浇注、单独安装每台箱变的成本也在几万元以上,而且从箱变基础施工到养护周期需要1个月左右,一方面增加风场建设和成本,还延长了工程建设周期,滞后风场发电投产进程。

最后,从风电场后期的运维管理来看,地面箱变带来的风场管理难度增加存在于多个方面:人为损坏、叶片结冰掉落、水涝浸淹、风沙侵蚀等问题,这些均增加了运维环节的人力与物力成本。

综上所述,箱变上置是国外业主们普遍认可的方式,也是国内风机厂商走向国外市场的必然选择。为走出国门,国内厂商可能会陆续接受并选择箱变上置到机舱内的方案。

当前,三一重能与国内一流的箱变厂家合作,开发并采用上置到机舱内的箱变产品,同时与禾望建立深度合作,采用了运行十多年的变流器上置到机舱内的成熟技术,这些技术方案也同样应用于Vestas、GE、西门子歌美飒等厂家。

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为保障箱变可靠性,三一重能将箱变隔离在机舱高压室,配置具有较高屏蔽型的高压专用电缆,为工作人员建立起一道安全屏障。

对整机企业而言,箱变上置技术无疑会带来机组成本的增加,但三一认为:以牺牲部分成本所带来风电整机技术的创新,不但符合了风电平价时代高质量发展的需求,也为客户带来更多的价值,从长久意义上看,其一定符合行业发展的趋势。

目前,三一重能4.XMW机组已经得到业主的青睐和认可,在刚刚公示的“国家电投通辽和阿拉善140万千瓦风电项目机组设备采购中标企业”中,三一重能中标通辽项目第3标段扎鲁特旗一250MW风电项目。对于代表行业未来发展方向之一的箱变上置到机舱方案,三一重能未来会将其用于更多的风场,惠及更多的客户。

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