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銀河風電2.5MW機組高海拔“奪魁”

來源: 作者: 時間:2012-09-03【字號:

    2012年8月30日下午三點,裝機容量47.5兆瓦的貴州盤縣四格風電場一期工程完成了第19臺GX93 2.5MW風機的動態調試,順利實現風場整體并網運行。作為我國首個進入商業化運行的2.5兆瓦級風電場,該項目的成功并網預示著我國陸上風電開發即將從“1.5-2兆瓦”時代全面邁入“2.5-3兆瓦”時代。同時,這也是銀河風電繼2009年初自主創新推出國內首臺2.5兆瓦直驅永磁風力發電機組,2011年初率先通過中國電科院低電壓穿越測試之后,在國內大功率風機技術應用方面實現的又一突破。

      “并非所有風機都適合應用在高海拔地區,即使從設計上加以改進。”

       據銀河風電工程師介紹,銀河風電2.5MW風機采用的直驅永磁及水冷卻等核心技術,使其在普遍具有低空氣密度、低氣壓及地勢復雜等特點的高海拔地區應用具有明顯的先天優勢。

       首先,低空氣密度使得同等風速下的空氣具有更低的能量,而GX93 2.5MW風機由于無齒輪箱損耗、無勵磁損失,再加上其經過氣動設計優化的定制葉片,能夠有效提高風機的發電效率,從而保證了四格風電場在0.92kg/m3的低密度條件下依然能夠實現2100小時的年等效發電小時數;

       據四格項目業主現場工作人員反映,通過對本項目前期投運的幾臺GX93的發電功率數據進行統計發現,其在額定風速以下的發電功率比可研報告中的計算結果還要高出近10%。

       其次,作為全球第一臺采用水冷卻技術的直驅風機,GX93的冷卻效率不會受到空氣密度降低的影響,而且全密封的機艙還能為其內部電氣元件的絕緣性提供附加保障;

       第三,在地勢復雜的高原山區,風場內不同位置的年平均風速往往相差很多,而2.5MW風機單機容量的提高使得同等裝機容量風電場所需的機位數量大幅減少,因而能夠讓風機盡可能都安裝在場內風速最高的山頂區域,從而顯著提高風場的平均風速。同時,機位數量的減少對降低山區風場的道路、吊裝平臺及基礎施工成本也有很大幫助。

       “四格風電場對風機的挑戰不僅僅是高海拔條件,貴州狹窄崎嶇的山區道路、冬季長時間的凝凍氣候以及現場常年高濕霧霾的天氣,甚至運輸必經道路上多次發生的泥石流山體塌方,都對項目的運輸、安裝及運營造成很大的難度,也對風機提出了極高的要求。”

       銀河風電四格項目經理介紹,為解決山區多彎道路的長葉片運輸難題,早在項目動工之前,公司的運輸技術團隊就先對風電場進場道路進行了詳細路勘,對每一個彎道,每一處橋梁,乃至路上的每一根架空線路都進行了測量與計算。路勘結果表明,如采用常規運輸技術,為滿足葉片運輸必須的道路轉彎半徑,項目在道路改造及拆遷征地等方面將會產生巨大費用。對此,公司技術團隊在進行深入研究之后,創造性地設計出一套對運輸車輛的技術改造方案。該方案通過在葉片運輸車輛上加裝特制的液壓傳動機構,并經由控制系統實時控制,在過彎時根據情況使葉片根部支架沿垂直或水平方向進行抬升或偏轉運動,從而大大降低葉片運輸對于道路轉彎半徑的要求。該技術的成功應用,不僅解決了四格風場的葉片運輸難題,降低了項目運輸成本,而且為今后國內所有山區風場的長葉片運輸提供了寶貴的可借鑒經驗。

       另外,據不完全統計,貴州地區冬季多發的凝凍現象造成風機的年發電量損失高達15%~20%;同時,葉片表面的大量結冰會引起風機的附加載荷與額外的振動,從而降低其使用壽命,并對風場維護人員的安全造成威脅。

       根據近幾年的氣象統計,四格風電場所處地區幾乎每年都會出現長達一個月以上的凝凍天氣。為確保投產發電后的GX93風機能夠在四格“順利過冬”,銀河風電于2010年就專門成立了“抗凝凍”技術開發項目組,對各種抗凝凍方案展開了深入研究,并通過與國際國內高水平研究機構的合作,歷時近兩年的研發與試驗,終于成功開發出一套完整的風機“抗凝凍”解決方案。該方案主要通過采用自加熱型傳感器、凝凍檢測策略、葉片表面防凝凍涂層以及葉片內部熱氣加熱融冰四個層面的技術,實現檢測、控制、防冰和融冰各個環節的應對措施的全面整合,最終攻克了“抗凝凍”這一困擾貴州地區風電開發的風機技術難題。

       其中,“抗凝凍”項目組通過與德國著名材料研究機構合作,經過近兩年時間的反復試驗,成功開發出的新型“超疏水性”葉片抗凝凍涂層技術,已經經過了上一個冬季在四格現場的小葉片對比試驗,結果顯示,該涂層較普通涂層具有顯著的抗凝凍效果。

       作為“創新永動機”的銀河風電技術與工程團隊,通過持續不斷的技術創新以及針對風場特定條件的定制化設計,不僅幫助四格風電場業主克服項目建設過程中的各種困難,成功實現整體并網運行;同時也為我國高海拔地區,嚴苛的地理氣候環境條件下的風電場開發探索出了一條新路,積累了寶貴的經驗。 

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