陸上風電風機設備選型探討

陸上風電風機設備選型探討

摘要：在風電場建設過程中，風電風機設備是風電項目投資的主要方向，其中風電風機設備的選型尤為重要，其選擇需要根據(jù)自然環(huán)境、交通運輸、吊裝的多種等條件進行。因此需要結合實際環(huán)境選擇合適的風電風機設備，本文通過分析陸上風電風機組選型的原則和措施，了解風電風機的運行現(xiàn)狀，對風電風機設備選型的合理性具有重要意義。關鍵詞:陸上風電風機;設備選型;探討

陸上風電風機技術現(xiàn)狀雙饋異步式和直驅式是陸上風電風機技術的兩種機型，二者有明顯的差別，在實際情況中，需要選擇不同的發(fā)電機的尺寸和類型。第一，在雙饋異步式中，采用的是繞線式異步發(fā)電機，運用電刷和變流器連接，確定額定功率。另外，變流器也可以控制發(fā)電機的功率和速度。將機組工作的范圍擴大。第二，在全直趨式中，變流器可以將機械轉動系統(tǒng)和電網(wǎng)隔離，有效控制發(fā)電機。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：可以避免發(fā)電機和電網(wǎng)之間的影響。以保證風力發(fā)電機組的順利運行。第三，半直驅式，半直驅式與全直趨式是直驅式的兩種表現(xiàn)形式，意在融合雙饋式和直驅式機組的優(yōu)點而避其缺點,半直驅式主要指將中速變流器與小型發(fā)電機進行結合使用。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面，首先，轉速低，可以降低機械應力，發(fā)揮重要的作用。其次，重量低，尺寸小，具有一定的優(yōu)勢。失速調節(jié)和變速調節(jié)是風電機組功率的兩種主要的調節(jié)方式。失速調節(jié)是在轉速保持不變的條件下，葉片發(fā)生失速，將功率限制在一定范圍內(nèi)。失速調節(jié)的主要優(yōu)點是不需要復雜的控制程序，但是其啟動風速較高。目前市場上的變速風電機組一般采用雙繞組結構。在高風階段和低風階段采用不同的極工作。另一種是變槳風電機組，變槳距離調節(jié)的啟動性能好，停機方便安全。但是故障幾率高，控制程序較為復雜。通過功率變換器連接到電網(wǎng)，這種功率變換器的容量大于等于電機的容量。很多制造商更傾向于使用主動失速、變槳距變轉速直接驅動機等。2.風電機組選型2.1風電機組選型時需要考慮的問題為了最大程度的利用風能，在機組選型時應主要考慮以下問題：第一，根據(jù)《風力電機組安全要求》可以將風電機組分為4個等級，應根據(jù)場址的氣候條件，選擇安全等級的級別，在沿海地區(qū)的陸上電廠，需要掌握風速向內(nèi)地的衰減規(guī)律，結合當?shù)氐刭|條件及漲潮落潮規(guī)律，選擇合適的沿海型風機。第二，應盡量選擇容量較大，采用變槳變速技術的機型，順應風電機組的發(fā)展趨勢，以減少風電機組的數(shù)量，在減少土地占用面積的同時也提高了經(jīng)濟效益。比如,單機容量從0.25MW到2.5MW的各種機型中,單價隨著容量的變化呈U型趨勢.600KW以上大風輪直徑,設備的重量在逐漸增加,使得風機疲勞載荷和極限載荷的增加.需要有專門的加強型設計.目前的1.3MW風力發(fā)電機仍不成熟,投入使用的效果并不理想,出現(xiàn)了很多故障。第三風電機組的價格及基礎費用，在單機的容量不同時，還應該考慮配套設施和設備的費用。第四是售后服務，廠家有沒有專門的售后服務場所，以降低因機器故障造成的損失。風電機組是風電場的主要設備，在風電機組上的投資占據(jù)很大一部分。第五，陸上風電場，應結合實際的環(huán)境選擇合適的風電機組，應該選擇耐腐蝕技術、安裝技術、防雷技術等以適應當?shù)氐奶厥鈼l件。目前，國家發(fā)改委對風電技術管理提出了具體的要求，明確提出國產(chǎn)化率應達到70%以上。2.2風電機組的選型原則為了有效利用資源、降低單位工程造價，在風電機組的選型中應堅持以下原則：①通過風能資源評估，根據(jù)IEC61400-1的標準來確定風電場的類型等級；對同一場址的風資源條件，在總機容量相同的前提下，從理論上，不同機型的年發(fā)電量差別很大。②單機容量的范圍結合交通運輸條件確定。在國內(nèi)有良好記錄的機型，但是單機以下的機組由于關稅和增值稅等原因，在投資規(guī)模上缺乏競爭力。因此最好采用單機以上機組。③風機對風電場的氣候、環(huán)境等因素有一些特定的要求。結合氣候狀況，確定幾種備選的機型。風沙容易使風機葉片開裂、表面磨損。風電場一般建在平原或者山川地帶，無建筑物、植被遮擋。高度越高，風速越高。隨著風機論安裝高度的增加，其吊裝難度、施工量以及工程費用都會大大增加，因此，因根據(jù)施工難度決定風力發(fā)電機組的安裝高度，避免對發(fā)電質量的影響。另外，很多風電場所處在溫度較低的地方，這會導致風機部件受到損害，使用壽命降低。所以需要結合當?shù)氐臍夂蚩紤]備選機型。④用WAsP軟件計算出其理論發(fā)電量，作初步布置。風機的理論小時數(shù)與掃風面積呈線性關系，掃風面積的增加會使發(fā)電量增加，在中低風速區(qū)和高風速區(qū)，需要選擇額定功率不同的機型。⑤用最新的招標價格計算出各備選機型及配套費用的投資估算。對風電場風機同一高度發(fā)電效益與投資變化進行對比分析，其中搭架費用、基礎樁基費用和吊裝費用等對投資的費用都有巨大影響。通過進行經(jīng)濟對比分析，使效益最大化。總之，風電發(fā)展的前景廣闊，同時也面臨著很大的挑戰(zhàn)，我國早2007年，首次提出多元發(fā)展，有效發(fā)展清潔能源和低碳能源。在所有的清潔能源中，風能技術最為成熟，最具有市場競爭力。2.3國內(nèi)現(xiàn)有風機類型失速型定槳定速型、雙饋式變槳變速型和直驅永磁式變槳變速型是國內(nèi)現(xiàn)有的風機類型。下面將對這三種風機的優(yōu)缺點進行分析，首先失速型定槳定速機型主要是依靠葉片的失速調節(jié)輸出功率，目前已經(jīng)不再使用額定風速較高的機型。機械機構簡單，經(jīng)過多年的發(fā)展，技術水平成熟，易于實踐和操作是其主要優(yōu)點。然而其葉片復雜，轉速不會變化，體積較大，工藝的復雜性導致不能再大型風機上使用。其次是雙饋式變槳變速技術型在現(xiàn)代屬于先進的技術設備，不僅解決了風能轉換效率低的問題，而且可以根據(jù)風速大小變換角度。性價比高，東方電氣、上海電氣、沈陽華創(chuàng)等風機制造商主要利用這種技術。但是其控制系統(tǒng)較為復雜。直驅永磁式變槳變速技術型是新興起來的，是未來風電技術的發(fā)展方向，主要采用永磁型發(fā)電機，幾乎不受風速的限制，減少了傳統(tǒng)機型受氣候的影響。金風科技、湘電風能等風機制造商主要采用這種技術。3.結束語綜上所述，目前我國面臨的主要問題是能源日益嚴峻，風能、光能等可再生能源在不斷開發(fā)利用。國家也出臺相關政策不斷推動可再生能源發(fā)展。在我國，風電發(fā)展規(guī)模日益增大。隨著風電的快速發(fā)展，風電設備的供應商也逐漸增多，機器也從小容量逐漸向大容量發(fā)展。因此，研究陸上風電風機設備的選型和運行經(jīng)驗就顯得尤為重要。通過合理布置，確保風電場充分利用風力資源，降低成本，提高風電機組的運行穩(wěn)定性，保證電機組的安全可靠，實現(xiàn)經(jīng)濟利益的最大化，創(chuàng)造更大的價值。因此，在風電機場方面，其中最首要的問題就是進行風電機組的選型，由此可見，本文的研究具有重要的意義。參考文獻:[1]李小潔.王鵬.王軍．南烏牛二級站主機組設備運行現(xiàn)狀及設計選型建［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2015(09):202-204．[2]陳金楓.陸上風電風機設備選型與運行經(jīng)驗［J］.能源與環(huán)境，2016(05):60-61．[3]陳新本.變頻調速設備在電廠輔機設備上的應用［D］.山東大學，2015．李俊峰．風力１２在中國［Ｍ］，化學工業(yè)出版社.2012.[4]中國資源綜合利用協(xié)會可再生能源專業(yè)委員會，中國風電發(fā)展報.全球風電發(fā)展情況綜述——２０１３中