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远景能源低风速机组技术的实质性突破-【新闻】

发布时间:2021-05-28 19:52:57 阅读: 来源:磁座钻厂家

远景能源低风速机组技术的实质性突破

11月15日召开的北京风能大会上,远景能源的低风速风电机组在历经安徽来安风电场的考验后,正式亮相,结束了低风速欠缺开发价值的历史。

过去几年,“三北”、东南沿海等高风速地区的装机容量支撑了中国风电爆发式增长,但随之而来的并网瓶颈严重制约了中国风电健康持续发展,限电、弃风依旧是风电行业无解的难题,就目前的情况看,这种困境恐怕还将一直持续下去。

而接近电网负荷的受端地区,面积约占全国风能资源区域60%的低风速地区,却因为没有一款能让开发商在低风速区域赚钱的风电机组产品,被一些开发商定论为“缺乏开发价值”。

2011年11月,国家能源局正式发布《分散式接入风电项目开发建设指导意见》,在目前大基地风电建设之外,未来国家将支持在资源不太丰富的地区发展低风速风电场,倡导分散式开发。

在此背景下,2012年4月30日,远景能源全球首台1.5兆瓦

93米大叶轮低风速智能风机在安徽来安风场并网发电,将风机适用风速降到5.5米/秒,让约占30%的超低风速资源也具有开发价值,这是继2009年10月远景能源推出全球首款1.5兆瓦87米风轮低风速智能风机以后的又一次技术突破。

远景能源这两款低风速智能风机产品的出现,不仅改变了中国风能开发利用的格局,结束了低风速地区无法开发风电的历史,也积极影响了中国风电的开发风向。

凭借在低风速智能风机领域多年的技术攻关以及低风速风场“一手数据”积累和风场工程运行经验,远景能源已经完成了低风速智能技术创新平台的建设,

并在动态最优发电量捕获算法、最优桨距角自适应学习算法、叶片气动优化、电气传动链技术、多变量控制、风电场协同控制等10多项专有技术方面取得重大突破,支撑了远景低风速机组的发电性能的不断提升,也使得远景低风速风场设计专有知识和经验给我国低风速风场创造更多能效。

洞见低风速领域商机

2009年,正是中国风电在高风速地区“大干快上”的一年,而远景能源基于对于整个风电行业大势的洞察和风电并网瓶颈的预判,将低风速领域列为市场拓展的重点。

远景能源总经理张雷告诉记者:“此种动向是从质疑‘低风速区域没有开发价值’的定论开始的。”

开发和利用低风速资源必须解决“三大挑战”,一是低风速区域风力稀薄,现有风机技术难以捕捉;二是低风速区域的机组若要达到与高风速区域机组同等的功率输出,就必须加大叶片以便捕获更多的风能,这将直接导致度电成本的增加;三是低风速风场的微观选址要求很高,一般风电企业不具备低风速风场设计能力。

正是这些挑战,让远景能源洞见了低风速领域的商机,越发坚定了在这一领域进行技术创新的信念。而首先要做的就是,要在低风速机组技术上取得有效突破,真正能够设计出一款融合国际智慧而又适合中国低风速区域的智能风机产品。

于是,一个由远景丹麦全球创新中心的顶级技术专家和中国研发中心的资深产品开发专家所组成的国际研发团队开始了技术攻关,2009年10月推出全球首款1.5兆瓦87米风轮低风速机组,相对于传统的1.5兆瓦82米风轮机组,在成本基本保持不变的情况下,这款低风速机组可以有效增加发电量7%-11%,这令业界为之一振。“在低风速区域也可以赚钱,风电并网也不是问题,这正是我们需要的风机。”国电龙源率先订购这款低风速机组,在安徽来安建设了我国首个低风速风场。

挑战仍在持续,远景能源国际研发团队向超低风速风机技术领域挺进,并再次取得突破。

2012年4月30日全球第一台1.5兆瓦 93米超大风轮智能风机在安徽来安风场并网发电。与1.5兆瓦87米风轮机组相比,这款1.5兆瓦

93米超大风轮智能风机优化了电气传动链设计,

充分结合了双馈和直驱技术的优点,在不同工况下智能切换,使得电气传动链在能量转换效能上整体优于其他设计,并且实现了低风速下的能量捕获的最大化。

张雷告诉记者,EN-93智能风机的扫风面积相比EN-87进一步增加了13%,在5.5米/秒平均风速下发电量相比EN-87提升9%以上,能够实实在在地在低风速风场为客户创造更多价值。

低风速绝非简单加长叶片

从理论上讲,对于低风速机组而言,由于其额定风速低,若要达到与普通机组同样的功率输出,就必须加大叶片以便捕获更多的风能,但低风速技术绝非简单加长叶片这么简单。可有些业内专家认为“所谓低风速风机不过是将叶片加大而已”,这也让低风速风机设计和制造陷入了误区。

而远景能源国际研发团队出于对低风速风机技术的认知力,让他们远离这一误区,而是围绕“提升低风速风机的能量捕获性能,优化电气传动链的能量转换效能”进行技术突破,取得了多项专利和专有技术成果,使机组发电性能优势成为可能。

远景的低风速智能风机根据风机所处风流的实时特性,动态优化最优切换点和切换模式,实现7m/s以下风况的发电量的最优捕获,突破了静态功率曲线的限制。

风机的智能性还体现在远景独到的最优桨距角辨识自学习算法,通过实际运行数据实现自动寻优,控制风机搜索到最优桨距角工作点。该算法可以克服仿真模型与实际风机的差异,使风机确实运行在最优能量捕获的状态,增加发电量。

远景能源独有的低风速捕获算法,通过引入多变量状态观测的控制技术,能够让机组在低风速风场提升超过3%的年发电量;特有的叶片气动优化技术,让机组年发电量提高超过3%。正是一系列的低风速机组技术创新和突破,推进了机组发电性能的提升,为低风速风场客户创造了价值。

即使在低风速机组成功并网后,远景国际研发团队仍然不懈地尝试更多的低风速技术,以期进一步提升机组发电性能。例如,采用先进传感技术(AST)和控制系统优化技术,解决了高湍流下风轮捕获效率下降、偏航误差大等诸多低风速技术难题,使这款低风速机组产品的发电性能得以提升,从而在超低风速区域创造了新的商业价值点。

从目前的业内情况看,大多数低风速场项目在盈亏平衡点附近,这也凸显了低风速风场设计对低风速风场项目的盈利至关重要性,而远景能源在低风速风场设计上的专有知识和经验以及独有的低风速数据储存中心,可以为客户的低风速风场具备良性的盈利基因。

比如,远景能源在行业率先采用激光测风雷达与传统测风塔相结合的测风方案,更精准地做好低风速风场规划及后评估;远景能源特有的中尺度与设计流体力学相结合的低风速风场建模方法,能够把握复杂地形风场内特殊的风流形态及微气候区现象。

为了进一步掌握低风速区域复杂地形环境下风的湍流形态,远景能源专门设立了湍流形态研究试验场,并配以高分辨率、多层次的三维超声波测风仪器。同时,远景能源基于大型低风速风场运行进行的尾流形态项目研究,能够对传统常用的尾流形态模型进行修正,可以整体提升风场的发电效能。

远景能源在低风速机组技术方面的实质性突破,也形成了远景能源在低风速风场设计上的技术优势,而且“远景云”的上线运行更是为低风速风场整个生命周期运行和维护提供了强势的技术支撑。

国际化人才成就低风速智慧高地

远景能源之所以在低风速领域有技术优势和创造力,源自“智慧民主”的企业文化,以及由此形成的着眼于全球的研发体系和强大的技术实力。正是这种文化的特质聚集了一批来自摩根斯坦利、麦肯锡、IBM、维斯塔斯、西门子、歌美飒、通用电气等全球知名公司国际化人才,这也成就了远景能源在低风速领域的智慧高地。

不仅在低风速领域,作为一家定位为“全球化、智慧型”的企业,远景能源的创新力已经延展到可再生能源领域,业务涵盖智能风机的设计与制造、智慧风场软件服务、智能电网、储能电池、能源管理系统等,已经完成了在丹麦奥胡斯、美国休斯敦、日本大阪、中国上海、无锡和北京等地的全球战略布局。

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