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在风电行业,关于现代风电机组传动系统应该使用永磁发电机还是双馈发电机到今仍然存在争议。很多技术专家及行业意见领袖都曾建议使用双馈电机,并且表达了对于永磁发电机技术的种种疑虑。
斯维奇认为,无论使用何种评判标准,永磁发电机及全功率变流器系统是目前业界最好的技术。
评判标准一:全生命周期成本效率
总有声音认为永磁发电机和全功率变流器系统比双馈系统贵。实际上,研究证明,当把所有的投资及运营所需的成本都考虑进去时,永磁发电机及全功率变流器系统比双馈系统在机组的全生命周期内更便宜,更划算。
装配有永磁发电机及全功率变流器的风电机组并网之后具有较低的成本,这相对装有双馈系统的机组来说是一个巨大的优势。双馈技术满足电网标准需要增加硬件及软件设备,从而增加成本;永磁发电机及全功率变流器传动系统已经具有诸如发无功及低电压穿越的功能,这样便拉平了和双馈设备初始投资成本之间的差距。
从长期来看,永磁技术的优势是能够发出更多的电,因为它的功率曲线具有更高效率。永磁发电机及全功率变流器传动系统能够在整个运行范围内确实地提高风电机组效率。在100%功率条件下,永磁发电机及全功率变流器传动系统与双馈及双馈变流器的效率相似。然而,100%功率的风况并不常见。在通常风况下,永磁传动系统已经被证实更有效率。不管是从运行性能、电机损耗、变流器功率范围还是风况的角度来看,永磁发电机及全功率变流器传动系统都被证明有更高的年发电量。
永磁发电机的设计还能够提高可靠性,从而使机组运维费用较低。根据统计,永磁发电机具有更少的电气故障和效率(故障率0.59/年,其他技术的故障率为0.69/年)。从停机时间考量,最新的永磁发电机更可靠,其停机时间为1.98天/年,而其他技术的停机时间为>2.36故障天数/年。NextWind最新研究报告中估计:双馈机组每年的服务成本,包括其齿轮箱所需的额外费用,总计比永磁机组的服务成本高20%-30%。
此外,稀土原材料价格不稳定、来源有限一直被认为是永磁发电机的固有风险。其实,稀土磁钢的价格和以往相比已经降低了很多,而且在较长时间段内趋于稳定。并且,通过磁钢的结构设计也可以优化使用所需的稀土量。所以永磁发电机的这部分价格溢价可以被消除。
评判标准二:可靠性及可利用率
有些人错误地认为永磁发电机及全功率变流器解决方案会需要很多不可靠的电力电子设备。实际上,永磁发电机及全功率变流器系统所使用的电力电子设备数量和双馈系统相当,只不过双馈变流器所需的功率等级较低而已。无论是永磁发电机及全功率变流器传动系统,还是双馈发电机及双馈变流器系统,电力电子设备的故障率都会导致同样的结果。
NextWind的研究报告得出结论:和双馈发电机相比,永磁发电机有更高的可靠性并且维护成本更低;因为永磁发电机在高热运行环境下性能更优异,而且永磁发电机无需滑环和编码器。Sciemus最新的研究报告也证实“和其他技术的发电机(故障率为0.12-0.14/年)相比,永磁发电机更可靠(故障率为0.11/年)”。
永磁发电机需要使用钕铁硼磁钢,该磁钢对于腐蚀和热很敏感。因此,有些专家认为过热会导致电流损失迅速攀升。这些专家还错误地认为钕铁硼磁钢有极性翻转及去磁的风险。事实上,钕铁硼磁钢都有涂层保护,可以非常有效的使其免于腐蚀。在组装转子的时候也会使用气密封装,这也会起到保护作用。
从制造的角度看,为了保证永磁发电机及全功率变流器系统的性能,合适的生产质量标准及工程制造水平都是必需的要素。为直驱风电机组生产大型的永磁发电机需要更高的专业工艺水准。实际上,转子和定子之间的气隙精度要求很高,当需要生产一个直径达6米的元部件时,不是所有的工厂都能够做到维持这一精度标准。但是,只要设计得当,生产标准执行到位,在大型直驱风电机组的生产过程中就能够达到高精度水准,而不需要再采取额外的工艺。
永磁发电机及全功率变流器解决方案和双馈方案相比,维护更方便。由于不需要滑环和电刷,而且更容易符合电网标准,永磁发电机的设计提高了可靠性并使之便于维护。Sciemus最新的风能研究报告同时确认:永磁发电机的设计拥有“较低的故障率”:该报告同时指出:就停机时间来说,考虑到7种模式下最低的故障率,最新的永磁发电机设备是最可靠的。
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Gamesa公布2015年全年净利润提高85%,至1.7亿欧元,营业额提高23%至35亿欧元,订单总额达到3883MW。销售收入中风电机组销售收入增加26%,运维服务收入增加8%。风电机组销售市场份额排序分别为印度(29%)、拉丁美洲(27%)、欧洲与世界其他国家(18%)、中国(13%),以及美国(11%)。Gamesa公司2016
在风电行业,关于现代风电机组传动系统应该使用永磁发电机还是双馈发电机到今仍然存在争议。很多技术专家及行业意见领袖都曾建议使用双馈电机,并且表达了对于永磁发电机技术的种种疑虑。斯维奇认为,无论使用何种评判标准,永磁发电机及全功率变流器系统是目前业界最好的技术。评判标准一:全生命周期
宣安光:下面是最后一个给大家演讲的是比较有势力的构成公司,他们在主轴系统轴承配制的可靠性和方案介绍,下面请陆建国工程师给大家做介绍,大家欢迎。陆建国:大家好,首先做一下自我介绍,我叫陆建国。是来自于铁姆肯中国投资有限公司的业务工程师,主要是负责业务区这边的主轴承和业务分析险情等分析的工作。今天我要跟大家所探讨的话题是风电机组主传动链和主轴,包括主轴承箱的解决方案的探索。我的内容主要是三块,第一块是主轴轴承的支撑结构的设计趋势,第二个是主齿轮箱的轴承设计选型趋势分析的情况,这两块会讲得快一点,因为我想把重点放在第三块,这是目前轴承行业,全球轴承行业非常热
宣安光:非常感谢,下一个是北京见恒认证中心有限公司的程人杰先生,介绍了一下基于设计流程的锋利发电机组传动技术。程人杰:大家下午好,我今天下午的演讲题目是基于设计流程传动系统动态特性认证。我的演讲议题主要是以下两个方面,一个是分析流程,还有我们的示范项目。以及继续开展的前瞻性研究。根据这个风力发电机的气动原理,要提高发电机组的容量和传动规模。由于大轮叶片和塔架以及引发的振动,传统的部件惯性增加,高度降低,将整个的机组集中供应的频率也会向低频率的方向去延伸。大容量机组的系统,更适合振动的影响,而在早期的风电机组设计的载荷计算中,进行了比较简化的计算方式。这
宣安光:下面的发言嘉宾是Peter Mages。介绍低温欢迎下风电机组开放齿轮箱的润滑剂。大家欢迎。Peter Mages:非常感谢来听我的发言,我这里主要是谈低温条件下风电机组开放齿轮箱的润滑剂,我们做这一块润滑剂已经有三十多年的历史了,之前我们是做矿产行业润滑剂的。大家知道润滑剂有相当重要的功能,尤其是对于齿轮来说,我们这个新的解决方案主要是专门为风机开发的,我们把它称之为白色的开式齿轮润滑脂。我们可以它的磨损保护率50%,开式齿轮,是具有高粘附性的润滑剂。也可以用在滑动轴承的滑动层。大多数的锋利发电机中的开式齿轮是手动润滑的,维护的次数越少越少,
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宣安光:谢谢卢永要的介绍。卢先生给我们介绍的精益生产确实是我们各个企业下大工夫去做,现在我们的质量有待于进一步的提高。下面我们要发言的是Uwe Reimesch。他介绍的是Voith Turbo Gmb公司的风电机组的技术。他们的台位上展了一台样机,刚才介绍了有一个箱式的原理,但是用的是热力传动,这里用的是电力传动,下面欢迎Uwe Reimesch先生发言。Uwe Reimesch:我是今天最后一个发言,我是在德国的Voith Turbo 公司工作,我用接下来的时间介绍一下我们的技术。你可以看到在这里提到了一些点在我前面的发言人已经提到了,比如说并网,
宣安光:下面要向大家介绍的是天津威能极锋利驱动有限公司的卢永要,应用技术部经理,给我们介绍风电齿轮箱如何应对成本的挑战。我们知道威能极公司也开发电机和电器,技术很全面,而且在风电方面,机械传动方面是国际领先的。下面我们请卢先生给大家做一个介绍,大家欢迎。卢永要:谢谢宣安光总,尊敬的各位来宾大家晚上好,今天很高兴借2013年北京国际风能大会来跟大家对驱动系统进行简单的交流,今天的主题是风电齿轮箱如何应对日益严峻的成本挑战。今天讲的大致内容分成三部分,一个是简单介绍一下我们公司。第二个是风电齿轮箱的成本控制策略,然后是介绍一下产品。首先给大家介绍一下威能机
宣安光:下面我们请SET五可持续能源技术公司的Markus Waldner。请他介绍一下齿轮传动的原理,但是和刚才不一样,刚才是用变速器加到系统里面来调整一下速度,包括速度成立。这是用电机,电器的方法有可取之初,下面请Markus Waldner先生给大家做介绍,大家欢迎。Markus Waldner:女士们,先生们,大家下午好,非常感谢您的邀请,非常高兴有机会来谈一下我们的传动系统。如果谈到系统的话,很重要的一点是能够在整个系统当中发现问题,而且能够找到这个优化的解决方案。我们对于所有的系统的零件之间都是相互联系的。这一点非常的重要,所以在优化的过程
宣安光:好的,谢谢。下面要请天津华建天恒传动有限责任公司总设计师Toni Weiss介绍一下大功率高可靠性齿轮箱HTAS领先标准简介,大家欢迎。Toni Weiss:非常感谢邀请。我想简要的谈一下齿轮行业当然我也会给大家一些这个行业的背景信息。在欧洲已经历史悠久,但是在中国比较崭新,由于对于风机的需求量和使用量巨大,最近几年中国发展得非常快,所以我会介绍一下客户的需求,客户的需求是追求高可靠性和大功率。然后我会简单的介绍一下技术,华建天恒引进的世界级的新技术,当然,我也会谈一下这个HTAS这个高级标准,而且给大家介绍一下产品的应用。首先介绍一下行业背景
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深耕十五年,中速永磁的变亦不变
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双馈式与直驱式是变速恒频风力发电机组的两种主要机型,二者各有优势并相互竞争,同时它们在技术上也相互促进。双馈式风力发电机双馈异步风力发电机(DFIG,DoubleFedInductionGenerator)是一种绕线式感应发电机,双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连,转子绕组通过变频器与电网连接,转子绕组电
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