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为什么我国风电场需要量身定制风机?简单说,这是由中国风电开发的实际情况决定的。
一个现象是,我国低风速风电场越建越多,可业内却很难界定某个风电场是标准的IEC几类风场以及应当使用IEC标准中的几类风机?IEC标准对I 、II、 III、 S类风场定义为10m/s 、8.5m/s、7.5m/s及其他。
但问题是,在复杂山地风电场,各机位的风资源差异十分明显,甚至某些项目会出现横跨S类,III类和II类三个风速段的极端情况。显然,开发这类风场需要系列化机型的支撑,这不仅是为更高的投资回报率,更重要的是追求风电场的整体安全性。
那么,为什么远景智能风机平台能真正为风电场量身定制风机产品呢?
先来认知远景智能风机产品平台的设计理念。“模块化”和“集合”是认知这一平台设计理念的两个关键点:“模块化”设计是解决个性化管理成本最重要的手段,它可以大大缩短产品开发的时间,提高产品的质量和可靠性;“集合”是指一系列共享设计、公共零件和接口的集合,使平台中的产品系列具有相同的市场定位和类似的功能需求。
值得注意的是,相比传统面向订单或单一的产品设计,面向产品平台的设计在开发方法上是一个飞跃,其特点体现在三大方面:一是面向产品平台设计是面向一系列产品的共同设计,其在面向订单设计之前就已经过规划和划分产品系列和模块功能设计;二是产品平台设计必须定位一个或几个特定系列的产品,其中产品有比较相同或相似的结构和功能,便于分辨各单一产品之间的共性和个性元素;三是基于产品平台的各个功能模块,通过适当的选配、参数驱动和少量个性化设计,可快速生成满足客户需求的个性化产品。
下图描述了这一产品平台的基本结构:
产品平台示意图
或许,以汽车行业平台化开发为例,可以有助于认知远景智能风机平台的价值。可以看得见的是,远景智能风机平台化的开发方法定能满足未来风电市场和个性化客户的需求。
汽车平台化开发方法示例
由此可以联想到,风机产品平台包括机械传动总成、电气传动总成、机舱承载底盘以及轮毂等几个基本模块,远景智能风机平台在模块设计的理念上坚持了五大原则:
一是模块设计需要考虑在不同机型上尽可能的通用性,特别包括塔筒和基础,这样在实际基础施工上会带来很大的便捷性;二是关键大部件及子系统的模块规划要匹配未来机型和零组件的发展趋势,能够使得产品平台支持未来的产品升级;三是控制系统的平台化设计要匹配未来风机及控制策略的发展趋势,能够兼容考虑产品平台支撑产品的升级;四是备品备件的通用性;五是运维的通用性。
模块的发布及其应用到批量机型中的关键零组件必须是已经被市场验证成熟或通过严格测试的,以使新型衍生风机既快速满足市场新需求,又能够同时保证衍生风机的性能和可靠性继承其母平台原有机型的成熟特点,确保在20年全生命周期为业主提供稳定的经济回报。
为什么远景智能风机平台上出产的风机能够实现这一经济目标?
一方面,系统的鲁棒性、前瞻性和可复用概念结构设计,使平台有了更具未来气质的可扩展性和功能延伸性。从EN-110/2.1到EN-115/2.2、EN-115/2.3机型,再到EN-121/2.2,每款机型的推出均是在原有母平台结构上的局部优化与增量的开发,使得平台上的高可靠性、高性能DNA得以在所有机型上传承。比如基于成熟齿轮箱技术,通过载荷的优化设计,开发出适用于低风速区域的高承载扭矩大速比齿轮箱,以及模块化的变桨轴承系统、偏航制动驱动系统和机舱承载结构设计,既要扩大风轮直径,还要使其带来的载荷最小化,为未来产品升级留有充分的余量空间。
另一方面,远景智能风机平台对接国际领先的成熟零部件供应链体系,关键部件的选择均考虑其长期运行业绩。比如作为一个标准化模块,机械传动总成系统中的主轴承和齿轮箱来自Winergy或ZF,均是历经市场长期验证的成熟零组件,与在全球广泛装机的西门子2.3/2.5-108完全相同的零组件系统。
值得一提的是,远景智能风机平台拥有核心控制的知识产权,其智能控制技术是平台优异性能的关键所在。超过200万行的智能控制技术代码是跨平台、 跨机型的通用软件包,这使得相同叶轮直径的智能风机比传统风机提升15%以上的电量。
实际上,远景智能风机平台也借鉴了汽车行业的成功经验,比如汽车控制技术是各种技术的集成应用,而远景智能风机通过对诸如智能双模控制、状态模型估计与参数智能寻优技术等智能技术的集成应用,已将风机的智能化水平提升到全球最高水平,而这也成为远景智能风机优异性能与更高可靠性的保障。
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