中国海上风机现状,金风科技与斯维奇继续携手

作者:客户案例

全世界最大的直驱永磁风机制造商金风科技,是中国第二大风机制造企业,也是全球第四大风机制造企业,代表着全球风力发电领域最新一代的技术路线。而其进军美国市场则少不了斯维奇公司的助推,作为斯维奇全功率变流器的供应厂商,斯维奇公司是金风国际业务扩展中过程中的重要伙伴,具备在美国为金风实现量产的能力。昨日,斯维奇公司宣布其与新疆金风科技股份有限公司签署一份新合同,继续为金风提供全功率变流器。这意味着斯维奇全功率变流器将继续助力金风科技进军美国市场。

近日,斯维奇宣布与金风科技签署风电全功率变流器合同。斯维奇是芬兰发电机和变流器制造企业,也是风机零部件供应商专攻直驱永磁发电机和全功率变流器。而金风作为世界上最大的永磁直驱风机制造商,承诺为客户提供更高的发电效率及更优良的并网性能。二者此次的合作,有助于风机并网故障穿越。

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金风计划提供更高的发电效率及更优良的并网性能,而斯维奇公司的风电及其它新能源领域兆瓦级永磁发电机及全功率变流器可以帮助金风达成这一计划,使金风为美国用户提供行业领先的技术和产品。此次两公司的进一步战略合作具有里程碑意义,自成立伊始斯维奇就是金风的供应商,中国是斯维奇永磁发电机和全功率变流器的最大市场,金风制造的风机具有国际领先技术,并且完全符合国际市场的需求。二者的合作可以促进其机组并网能力能够满足世界各国的并网标准。

全功率变流器可以有效实现风电机组的低电压穿越等多种故障穿越,这套设备可以克服电网波,实现低电压穿越等多种故障穿越,保持并网,因为全功率变流器把发电机和电网分开,应对故障的余地更大。此外,全功率变流器和永磁发电机配合,可以实现更高的发电效率。变流器的表现决定风机的转化率,同时也是风力发电至关重要的考核因素之一。斯维奇采用突破常规的尖端技术,在研发过程中不断提高风机的可靠性、帮助风机为电网输出高质量的电能。最近各类测试也都证实了斯维奇全功率变流器完全能够满足最严格的并网规范及低电压穿越等多种故障穿越要求,这些规范和要求在大多数国家已经成为市场准入的通行证。为了达到各项可靠性指标的最上限,斯维奇还应用了一系列软件解决方案,促使全功率变流器和风机控制系统能够在短时间内互传信息并作出调整。

1、华锐风电大型海上风电机组研发现状

同时,斯维奇公司具备在美国为金风实现量产的能力。目前,斯维奇公司正与美国超导公司进行收购交易的最终审批结果,交易完成后,不仅能实现两家公司的优势互补,也会使得在美国实现本地化生产变得更简单。中国风机制造企业携手欧美零部件厂商,将风机质量达到世界领先水平,机组能够满足国际最为严格的并网标准,斯维奇和金风的合作为此树立了良好的成功案例,让二者的合作进入一个更高层次的领域。

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华锐风电SL6000 系列风力发电机组风轮直径长达128 米,增加了扫风面积,提升了捕风能力,大大提高了风资源的有效利用率;同时可适应于-45 摄氏度的极限温度,并通过了62.5 米/ 秒的极限风速测试。SL6000 采用2 级行星+1 级平行轴齿轮传动和双馈式异步发电机技术,保证机组的高可靠性和经济性;通过优化变流器技术,使之具有优越的并网特性,电网适应能力强;此外,卓越的低电压穿越能力,可以满足各国电网导则的严苛要求;CMS 在线状态监测系统实时监测机组主轴承、齿轮箱、发电机运行状态,实现故障预诊断;特殊的防腐系统,满足了海上高盐雾和高腐蚀的运行环境;SL6000 机组具有大部件自维修系统,使整台风机无需外部吊车即可对齿轮箱、发电机、叶片等核心部件进行更换,从而有效降低吊装维护成本和维护时间,提高机组可利用率。目前,6MW 机组已经安装在海上风电场并处于试运行阶段。

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2、金风科技海上风电机组研发现状

2010 年,金风科技2.5MW 海上风电机组已经中标装机容量40 万千瓦的江苏潮间带风电场。面向未来,金风科技正在研制6MW 直驱永磁式海上风电机组,风轮直径126 米,轮毂高度约100 米,采用永磁同步风电机和全功率变流技术。目前已经完成整体设计和零部件试制,样机已于2013 年12 月在江苏大丰安装完毕,是当前国内最大的直驱永磁风电机组。

3、东方汽轮机海上风电机组研发现状

该公司正在研制5.5MW 海上风电机组, 该机型采用高速齿轮箱+ 永磁发电机+ 全功率变流器的技术组合。该机组采用全封闭、盐雾过滤设计,具备有效的防腐功能。样机已于2013 年上半年安装在江苏如东潮间带风电场并网发电。

4、明阳公司研制6MW海上风电机组

为减轻海上运输和吊装的难度,广东明阳公司正在研制了2 叶片紧凑型6MW 海上风电机组。该机型采用两叶片风轮+ 中速齿轮箱+ 永磁发电机+ 全功率变流器的技术组合。 2014 年11 月3日,明阳风电大容量SCD 6MW 超紧凑海上风电机组在江苏如东国家实验风场成功吊装。 明阳风电SCD6.5MW 超紧凑海上风力发电机组,采用两叶片、液压独立变桨、中速齿轮箱和永磁同步发电机技术,具有高发电量、高可靠性、低度电成本、防盐雾、抗雷击、抗台风等独特优势。与传统的风力发电技术相比,其关键技术和优势体现在“超紧凑的传动链”、“轻量化结构”、“集成化液压系统”、“全密封设计”四个方面。

5、湘潭风电海上风电机组研发现状

湘电风能5 兆瓦风电机组项目整合了欧洲海上风电项目开发经验,采用的永磁直驱海上风力发电机攻克了海上风力发电机组整机集成技术、专有单主轴承同步永磁发电机设计技术、海上风力发电机组冷却系统及防腐防潮设计技术、大功率高叶尖线速度的复合材料叶片等难关,与欧洲已在试运行的几种同功率等级的风电机组比较,具有结构简单、紧凑、运行可靠、单位功率对应质量最轻、便于维护等显著特点。并与欧洲资深海上风电运营商共同打造风机的基础设计及方便快捷的吊装方案。目前,湘电风能已形成XD115/128 等一系列5 兆瓦风电机组,包括陆地、海上、潮间带系列机型,最长叶轮直径达128 米,大大提高了风资源的有效利用率,是技术领先的电网友好型风电机组,具有单机功率大、风能利用效率高、经济效益好等优点。10 台该机组产品已于2016 年在福建省福清海上风电场并网发电。

6、中船重庆海装海上风电机组研发现状

海装风电自主研发的5.0 兆瓦海上风电机组为变桨变速功率调节、三叶片、上风向、水平轴、高速永磁式全功率并网型风力发电设备,具有技术先进性、高可靠性、可维护性好、电网适应性好等特征,具有低电压穿越能力,采用标准化、系列化、模块化设计,可对风机输出功率进行在线设置。海装公司瞄准国际前沿技术,攻克难关自主研发,拥有全部知识产权。2012 年7 月27 日海装风电自主研发的5.0 兆瓦海上风电机组在重庆海装风电总装基地成功下线。该机组采用全功率变流器、机舱全封闭结构+ 内部空空冷循环系统。机头结构紧凑,重量比同级别风电机组轻15%。该机组已于2012 年10 月在江苏省如东潮间带风电场安装2 台。

7、上海电气海上风电机组研发现状

上海电气3.6MW 双馈式海上风电机组已经研制成功,并完成安装调试,正在试运行阶段。3.6MW 海上风机风轮直径达116 米,采用变速变桨恒频控制,结构紧凑。上海电气3.6MW 海上风电机组于2010 年8 月17 日在位于临港的试验风电场中,顺利实现自动并网。2014 年 11 月,上海电气- 西门子4.0MW 风力发电机组下线。该机组是上海电气引进西门子设计的大容量海上风电机组。 该机组也是西门子在中国组装生产的首台世界领先的4.0MW 风力发电机组,该机组配备了长达63 米的叶片,扫掠面积可达13,300 平方米,扫掠面积比上一代产品SWT-3.6-120 机组增加了18%。同时,简洁而稳固的设计使该风力发电机组比上一代产品重量更轻并更稳固。由于配备了新型高效驱动系统,在IEC I 标准下发电量可增加15%。所有这些因素都大大降低了海风风力发电的成本。该机组是对全球最畅销的SWT-3.6-120 海上风电机组的持续改进。SWT-4.0 机组已经完成GL 国际型式认证,是目前国内唯一获得此项国际认证的海上风电机组机型。2015 年,这款海上机组在国内已经批量安装于海上风电场。

8、中国株洲南车

2011 年,中国南车在研发5 兆瓦WT5000 高速永磁发电机全功率变流海上风电机组,该型风电机组采用先进的独立变桨技术,并针对海上风电的特殊风况进行了多项优化设计。WT5000 型风机型同样具备优越的电网适应能力和完全的低电压穿越功能,该型风机目前已经完成了主要部件及系统设计。

9、国电联合动力6兆瓦风电机组下线

由国电联合动力技术有限公司自主设计研发的变速变桨恒频双馈式海上风力发电机组于2011 年12 月25 日在连云港生产基地成功下线,并于2012 年11 月6 日在山东省潍坊市顺利完成吊装。该6MW 风力发电机组采用外齿圈偏航轴承、大型双列圆锥主轴承,以及短主轴的紧凑结构形式,大大减轻了机组的重量;具有独自变桨功能的控制系统,有效降低了大兆瓦风机承受的不均匀载荷;同时还具备低电压穿越能力及动态功率调节功能,使机组具备良好的电网适应性。该机型为海上风电场设计,亦可广泛应用于陆地及潮间带环境和不同风资源条件的风场。该6MW 机组的轮毂中心高95 米,主机舱重量约240 吨,尤其值得一提的是其风轮扫掠面积为14519 平方米,相当于两个标准足球场,大大提高了捕风发电能力。该6 兆瓦风电机组配套的叶片长度为66.5 米,是目前国内自主设计和生产的最长的风力发电机组叶片。该叶片生产采用真空灌注的制作工艺,生产效率高;使用高强、高模的碳纤维复合材料,有效降低了重量,进而降低了机组的载荷,性能稳定。

10、10MW海上风电机组已经列入国家863项目

由金风科技、华锐风电和联合动力竞争开发的10MW 海上风电机组已经列入国家863 项目,已经完成概念设计。三家的技术路线如下:金风科技采用永磁直驱全功率变流技术,华锐风电采用齿轮箱驱动全功率变流技术,联合动力采用超导技术。直驱永磁式风电机组维护成本低,发电效率比双馈机组高5% 以上。

从上表看出:我国重点企业面向未来开发的海上风电机组有部分企业采用了高速齿轮箱+ 双馈发电机+ 变流器的技术组合,部分企业采用了直驱永磁式风电机组+ 全功率变流器的技术组合,也有部分企业采用了高速齿轮箱+ 高速永磁式发电机+ 全功率变流器的技术组合。说明我国海上风电机组技术路线出现多样化,采用全功率变流器的技术组合已经成为主流。

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