登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
目前,中国风电行业整机生产厂家众多,竞争激烈。生产厂家为了迎合业主、满足低风速地区的风电开发需求,不断推出长叶片机型,有的生产厂家为了增加销量和满足风电企业的机组利用小时数需求,还推出了加长叶片的老机型改造。但如不顾及风电场风况条件、机组及部件寿命、故障率和远期维护成本等因素,而片面地增加叶片长度,必将事与愿违,影响企业的长期收益,甚至危及行业的健康持续发展。
我国风电机组的风轮直径不断增大
根据中国风能协会统计数据, 2008年以前,风轮直径在 70m以下的 1.5MW型机组的装机量一直处于比较稳定的状态。在 2014年、 2015年安装和投运的机组中,风轮直径在 93m及以上的 1.5MW机组已经占绝大多数;风轮直径 82m以下的 2MW风电机组在 2009年以前的新增装机容量一直保持高速增长 ,而在 2013年、 2014年、 2015年风轮直径为 100m、105m、108m、110m、114m、115m、116m、 118m、120m、121m的 2MW机组陆续问世,并相继成为主流机型。
1.5MW和 2MW机组风轮直径的不断增加以及风电市场对其的反应,主要源自于我国对低风速风区开发的重视程度有所增加。大风轮直径的机组往往被厂商定义为“低风速型”、“弱风速型”风电机组。我国风电招投标体制,由于一般以千瓦功率为单位进行价格的对比,在短期内使叶片长度更长、风轮直径更大的产品受到市场青睐。而一些国际一流厂家则是在叶轮直径不变的情况下,不惜降低单位千瓦的扫风面积,千方百计地提高机组容量。例如: Vestas的 V164从最初的 7MW提高到了 8MW;Siemens直驱 SWT154则从最初的 6MW提高到了 7MW,在相似的运营成本条件下, SWT-7.0-154机组发电量比其前代产品 SWT-6.0-154提高了 10%。
从我国 1.5MW和 2MW机组风轮直径不断增加趋势可以很明显地看出,叶轮直径的增加,与机组的生产年份、我国的国情及消费者的偏好有着直接的关系;从趋势中解读出来与机组所处风况条件的关系来看,我国在 2008年以后,所建的风电场绝大多数都应属于“弱风速型”风电场,事实果真是这样的吗?是否有在本属于Ⅰ、Ⅱ类风区的机位或风电场安装“弱风速型”机组的问题?因此,叶轮直径增加可能带来的隐患和弊端值得引起同行们的重视与思考。
风电机组的设计
一、风电机组的设计流程与设计周期
风电机组的设计流程大致需经过:概念设计、初步设计、载荷计算、部件分析、详细设计、厂内试验及现场测试。实际整个设计阶段是一个不断的循环过程,通常需要三到五次循环。在详细设计完成后,需要将机组更为准确的参数用于载荷计算和控制器的设计,在新的载荷出来后又需要对初步设计的部件进行更新,也许原来设计不能满足要求,就需要对初步设计进行调整,再进行载荷计算和控制器的设计,以进入下一流程。因此,在机组进行批量生产之前,往往需要较长时间的样机试验,然后才批量投入市场。
对风电机组来说,一种新的机型,在短期内投运良好,还不能证明其开发成功、性能优异,可以大批量地投入生产。由于自然条件下风的变化性,风电机组的受力情况具有很强的交变性,实际运行工况极其复杂、多变,仅依靠软件模拟和厂内试验是难以准确、全面地对机组性能进行准确评估。再者,在厂内试验不能安装叶片,许多因变桨和叶片而产生的问题,厂内试验是根本没办法发现的。因此,需要通过在风电场的实际样机试运行,在实际的风电场运行过程中,对其运行状况进行仔细分析,及时发现问题,不断地改进和完善,经过各种风况和充分的风电场验证,等待产品成熟后,再投入批量生产。也只有这样,才能向市场推出合格、经得起长期风电场检验的机型。依据国外风电机组的研发经验,从概念设计到投入批量生产所需要的时间大约为 7年。
然而,从我国风电行业 1.5MW和 2MW的“低风速型”、“弱风速型”机组的研发到批量生产的时间来看,其设计周期普遍偏短,有的机型在没有经过样机投运的情况下,就投入了大批量生产。这样,机组的重要部件可能经不起长期风电场实践的检验,由此带来的风险很大。
二、风电机组与其他发电设备在研发与运行上的区别
风电机组容易受到疲劳载荷的严重影响。在 600kW机组中,风轮在 20年的寿命期内会旋转 2×108次。每旋转一周,在低速轴上的受力与作用在叶片上的重力均会出现周期性变化。同时,在风轮旋转平面上,会因风剪切力、偏航误差、轴倾斜、塔架阴影和湍流等效应产生循环变化的载荷。因此,许多风电机组部件的设计都取决于疲劳载荷而不是极限载荷。
火电、核电等电力设备,其工况条件受人为控制,且变化范围不大,其部件设计主要取决于极限载荷。例如,火电机组中的汽轮机、燃气轮机,在正常情况下,机组容量越大,初参数越高,机组的效率就越高。在设计技术和制造工艺允许的情况下,开发大容量机组,无疑有利于机组经济性的提高。在其他条件相同的情况下,只要能研发出更长的末级叶片,就能使机组的发电功率、效率增加,且叶片所受的重力可以忽略不计,对于冷却水温度较为恒定的水冷机组,自然环境对机组的影响也基本可以忽略不计。在提高机组效率上,叶片的生产成本与所能得到的收益相比,基本可以忽略不计。为了提高机组效率,我们曾经在火电汽轮机上实施过叶片加长及通流改造,实践证明不仅可行而且是有成效的,只要机组能顺利通过 168h满负荷、连续无故障试运行就基本可以证明新机型的研发、或改造的成功。火电汽轮机、燃气轮机等近似于单件生产,如有个别缺陷可在机组的试运行、运行过程不断完善,不会带来批量性问题,因此可以不经过样机试验,就可以投入商业生产。
风电机组与其他大型发电设备相比,有明显的不同:
第一,工况条件不受人为控制,运行条件复杂、多变,且影响因数众多。
第二,在增大叶轮直径、实施叶片加长改造时,叶片成本是考虑的重要因素,而且,叶轮直径的增加不仅要受到叶片制造技术的制约,更重要的是还要受到机组的风况,及其他机组部件的技术、强度、寿命等条件的制约,因此,综合考虑各种因素,在通常情况下,实施加大叶轮直径改造带来的社会资源的浪费大于所能得到的社会收益。因种种原因,有的风电场实施了 Mita控制器的主控改造,不少风电场在改造之前,主控( WP3100)、变频器( ALstom)、通讯控制器( IC500)以及与变桨控制器( L&B)之间的硬件接口完全相同,并且主控、变频器与通讯控制器之间的通讯协议也相同,主控程序完善、使用方便。在改造之后,造成了机组部件之间的软硬件不兼容,维修与使用不便,不利风电场的集中监控,区域维修,因此,从机组维护与维修的角度来看,这不仅造成了主控使用的极大不便,维护、维修成本增加,同时也是社会资源的一大浪费,所以,加大叶轮直径及机组改造时应全面评估。
第三,风电机组绝大部分的部件设计主要取决于所承受的疲劳载荷,然而,疲劳损坏往往需要长时间的运行才会出现,因此,机组顺利通过了风电场试运行及满负荷试验并不能证明机组设计完善、运行可靠,也不能说明将来机组的故障几率一定很低。
第四,风电机组的设计理念是在无人监管下的全自动运行,而对于大型风电机组来说,其控制和保护措施更是不计其数,此外,在短时间之内,也很难证明机组就一定没有重大设计缺陷与安全隐患,因此在研发时需要样机运行的检验,在风电场运行时还需要专家们的远程指导与故障诊断,以避免风电机组重大事故的再次发生。
第五,在通常情况下,风电机组的生产属于批量生产,为了尽可能地减少设计缺陷,避免在新机型开发时埋下隐患,因此,需要通过样机的长时间风电场运行进行完善。
由于当今中国的整机厂商众多,市场竞争激烈,且社会普遍存在着浮躁、冒进的心态,不少风电整机厂商在新机型研发时,其“弱风速型”的机组设计验证,通常仅是通过数字计算、仿真及厂内试验得到,没有经过样机的风电场试验,就投入了大批量生产。
我国“弱风速”风电场的现状和问题
在风电机组风况及气象环境条件不变的情况下,随着机组的风轮直径增大,叶片重量大大增加,要求其叶片螺栓强度、变桨轴承、变桨系统、主轴轴承、主齿轮箱、偏航电机、偏航液压刹车器等重要零部件的功率、质量相应提高,或强度、疲劳寿命增加,另外,塔筒、浇筑基础的强度也需要相应提高。因此,在通常情况下,生产和安装大叶轮直径机组将会使成本大大增加。
然而,目前我国不少的整机生产厂家在生产大叶轮直径机组时,除加大风轮直径外,机组其他部件的质量和强度并未提高,或者说他们生产的“弱风速型”机组与其生产的他机组相比,仅是叶片长度不同而已,因此,生产大叶轮直径机组的成本可以大大降低;且不经过样机试验就大批量地投入生产,其“弱风速型”机组的开发时间也就大大缩短,但是,由此带来的机组和部件寿命大大缩短,可能隐藏的众多设计缺陷和安全隐患等问题,则不容忽视。
我国的绝大多数“弱风速型”风电场地处山地,其风况和地形条件复杂,不同机位之间的风况差别很大。如今兴建的不少风电场,虽然年平均风速很低,但是,其极端风速和大风期的最高风速却很高,有不少风电场的这两项指标并不低于Ⅰ、Ⅱ类风区的极端风速和 10min最大平均风速,由于业内普遍对风电场微观选址的重要意义认识不足,没能引起投资商的足够重视。例如,因风电场地处山地,不同机位之间的风况差别很大,远超过一种机型的承受能力,本应按照各机位的风况条件选择多种机型与之相对应,然而,在实际机组安装时,不少地方整个一期,甚至几期机组均选用同种机型,对风电场微观选址不够重视或流于形式。
一般地,风电场选址需要两年时间,使用测风塔和评估软件等对选址内的风资源分布情况进行详细勘察。国内外的经验教训表明,风电场选址的失误造成发电量损失和增加维修费用等将远远大于对场址进行详细调查的费用。因此,风电场选址对于风电场的建设是至关重要的。
在微观选址时,仅有气象资料提供的风速、风向数据是不够的,一般要在装机地点附近有代表性的位置用 (一个或多个 )测风塔进行一年以上的现场测风,测量风向、风速、温度和湍流强度等。然后根据这些测量数据,利用软件评估整个风电场的风资源分布情况。如果地形复杂,则需要布置多个测风塔 ,通过测风塔和模拟软件的评估,可使风能资源评估误差在 5%以内。
因此,如今不少新机组在投运之后,叶片螺栓断裂频发,叶片断裂事故时有发生,齿轮箱等大部件批量损坏,机组的故障几率极高,这与微观选址、机组选型有着紧密的联系。
结语
按照风况和技术条件合理地选择机组容量与叶轮直径,以期达到在机组寿命期内的度电成本最低,增加企业的长期收益,这才是我们应当追求的目标。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星风力发电网获悉,6月23日,大唐青海海西州550MW风电项目、大唐黑龙江双鸭山宝清200MW风电项目、大唐内蒙古赤峰浑善达克沙地100万千瓦风光储沙漠治理新能源基地示范项目(5万千瓦风电项目)及大唐贵州赫章县松林坡乡箐营50MW风电项目风力发电机组及附属设备中选候选人公示,总计850MW。根据公告,中
1、内蒙古苏尼特右旗首个百万千瓦级风电项目全容量并网成功近日,苏尼特右旗首个百万千瓦级风力发电项目全容量并网成功。西苏100万千瓦风储项目总装机容量100万千瓦,新建100台单机容量10兆瓦的风力发电机组,2座220千伏升压站及配套工程。2、700MW!这两家整机商分羹华润三个风机采购项目近期,华润电
近日,大唐内蒙古赤峰浑善达克沙地100万千瓦风光储沙漠治理新能源基地示范项目(75万千瓦风电项目)开标。公告显示,第一中选候选人:远景能源,应答金额:1375245000.00元。第二中选候选人:东方风电,应答金额:1350000000.00元。大唐内蒙古赤峰浑善达克沙地100万千瓦风光储沙漠治理新能源基地示范项目
福建,这片海域辽阔的东南沿海省份,坐拥得天独厚的海上风能资源,是我国海上风电发展的前沿阵地。其年均风速超9.5m/s,海上风电年均可利用小时数逾4000小时,澎湃的海风蕴含着巨大的开发潜能,吸引着全球目光。据北极星风力发电网不完全统计,2025年初至今,福建已有11个海上风电项目迎来新动态,总装
北极星风力发电网获悉,6月19日,大唐集团内蒙古赤峰浑善达克沙地100万千瓦风光储沙漠治理新能源基地示范项目(75万千瓦风电项目)中标候选人公示,第一候选人为远景能源,投标报价:137524.5万元。招标公告显示,该项目位于内蒙古赤峰市。建设工期为2025年7月-2025年12月。采购范围:8.0MW≤单机容量≤8
北极星风力发电网获悉,6月18日,大唐集团发布新疆哈密伊州区100万千瓦风电项目风力发电机组及附属设备(含塔筒)招标公告。公告显示,本次采购招标分为两个标段,两个标段各500MW。建设工期:2025年8月至2026年6月。招标内容:单机容量≥8MW,单个标段总容量500MW,不允许上下浮动;2025年11月开始供
6月18日,华润汕尾红海湾五海上风电项目风力发电机组(含塔筒)货物及服务中标结果公布。公告显示,明阳智能成功中标该项目,中标价格为1478500000.00元。华润汕尾红海湾五海上风电项目位于广东省汕尾市红海湾海域,项目总容量为500MW(若超过按照500MW计算),风电机组台数不超过32台(含塔筒),16MW
北极星风力发电网获悉,近期,大唐集团发布吉林长春二热退城进郊配套80万千瓦洮南风电项目风力发电机组及附属设备以及张家口赤城200MW风电项目风力发电机组及附属设备(含塔筒)招标公告。公告显示,吉林长春二热退城进郊配套80万千瓦洮南风电项目位于吉林省长春市,建设工期:2026年4月至2027年11月。招
1、浙能集团2GW海上风电中标公示6月7日,浙能集团发布浙江海风某项目风力发电机组及附属设备(含塔筒)中标候选人公示,规模共计2GW,共四个标段。其中:标段一(512MW):单机容量16MW级海上风电机组,单个标段≤32台,东方风电预中标;标段二(496MW):单机容量16MW级海上风电机组,单个标段≤31台
6月13日,随着巨型起重机装臂缓缓升起,国家电投上海电力120万千瓦风电项目首台6.25兆瓦风机吊装成功,标志着项目从基础建设阶段全面转入设备安装高峰期,为年内全容量并网奠定坚实基础。该项目总投资51.8亿元,规划装机容量120万千瓦,安装192台单机容量为6.25兆瓦的风力发电机组,配套建设220千伏汇
6月14日,华润汕尾红海湾五海上风电项目风力发电机组(含塔筒)货物及服务中标候选人公示。公告显示,第一中标候选人:明阳智能,投标价格:1478500000.00元。第二中标候选人:电气风电,投标价格:1410000000.00元。华润汕尾红海湾五海上风电项目位于广东省汕尾市红海湾海域,项目总容量为500MW(若超
作为产业金融的坚定实践者,华能天成2023年市场化融资业务占比96%,其中风电业务2023年市场化投放超120亿元,已经成为具有一定产业影响力的专业化产业金融机构。——华能天成融资租赁有限公司风电金融事业部高级经理张振龙2025年3月18-19日,由北极星电力网、北极星风力发电网与中国电力设备管理协会新
随着我国风电累计并网装机突破5亿千瓦,新能源上网电价市场化改革政策逐步深化,发电效率提升成为收益增长的核心路径,存量风场的技改能力被视为“存量资产的效率倍增器”。在2025年第四届风电运维技改研讨会暨“北极星杯”风电影响力企业评选中,中车株洲所凭借技术创新与项目实践,一举斩获“风电影
2023年6月13日,国家能源局发布《风电场改造升级和退役管理办法》,鼓励并网运行超过15年或单台机组容量小于1.5MW的风电场开展改造升级。此后,一系列相关政策也陆续出台,目前已有宁夏、甘肃、内蒙古等14个省(区、市)印发了升级改造政策。根据国家能源局统计,截至2021年底,<1.5MW机组累计装机111
近几个月内,国内有几家整机厂的大兆瓦机组相继出现了一些叶片断裂的事故,因此有观点开始质疑风电机组大型化是否会就此止步。我的观点是,风电机组大型化不会因此止步,但会适当放缓。机组容量发展过程让我们把时间调回到15年前,那时主流的机型是1.5MW机组,风轮直径80米左右;经过了2-3年的发展,才
3月14日,瑞风能源(武汉)工程技术有限公司技术支持部负责人吕祥云在第三届风电运维技改大会上表示,风电机组基础和混塔在设计及施工过程中仍存在很多问题,随着风机运行年限增长,这些问题导致的结构损伤现象逐渐显现。瑞风能源(武汉)工程技术有限公司技术支持部负责人吕祥云瑞风能源通过对结构采
北极星风力发电网讯:以5个5万千瓦的风电项目为统计基数,搭建一个数字化新能源集控平台,能将管理人数减少26%,人效提升30%;再进一步,一个基于全数据管理、数据驱动的自动化运营平台,能再次将人效提升60%,运营成本下降20-30%。这不是“画饼”,这是业内首个智慧运营白皮书《新能源“无人化”场站
2023年的最后一个月,受“王炸级”强冷空气侵袭影响,国内多地大幅降温,局地气温下滑超12℃以上,创历史极值,中央气象台低温、寒潮预警齐发。寒风中,一座座旋转的风车是冬日里最暖的告白。在素有“祖国林都”美誉的黑龙江省伊春市,冬日平均气温低于-20℃,极端低温突破-30℃。位于林海深处的三峡能
近日,东方风电后市场电控改造技术接连突破,某直驱1.5MW机组主控和变桨系统升级改造样机在河北某风电场顺利并网。针对早期投运机组故障率高、电网适应性差等问题,此次改造对原电控系统软件和关键硬件进行了升级。改造后的主控系统采用东方风电最新的控制算法,变桨系统搭配东方风电成熟的交流集成式
风电机组主轴轴承经过数年运行后,其内部的润滑油脂会发生性状改变,容易出现固化板结。若不及时清理更换,会造成主轴轴承润滑不良,轴承发热、磨损加剧,引发轴承故障。因此,为了降低主轴轴承的故障率,需要及时清洗旧脂,更换新的润滑脂。风电行业目前有溶剂清洗、润滑脂强注替换、干冰清洗等几种技
“上山、下海、出国”,是我国风电除大基地与低风速外,最重要的三大细分市场。近年来,我国海上风电开发取得了跨跃式发展;同时随着风电技术水平的提高并结合产业发展带来的价格竞争力,在海外市场也取得了一个又一个里程碑。上山,到越来越高的地区,甚至是在西藏自治区的超高海拔区域开发风电,已经
北极星风力发电网讯:日前,金风科技公布2022年度业绩报告。报告期内,金风科技风力发电机组及零部件销售收入为人民币3,260,245.86万元;2022年对外销售机组容量13,870.64MW,其中MSPM(中速永磁)机组的销售容量增加明显,同比增加7,847.23%,占比由2021年的1.02%增加至62.17%。2022年及2021年产品销
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!