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银河风电2.5MW机组高海拔“夺魁”

来源: 作者: 时间:2012-09-03【字号:

    2012年8月30日下午三点,装机容量47.5兆瓦的贵州盘县四格风电场一期工程完成了第19台GX93 2.5MW风机的动态调试,顺利实现风场整体并网运行。作为我国首个进入商业化运行的2.5兆瓦级风电场,该项目的成功并网预示着我国陆上风电开发即将从“1.5-2兆瓦”时代全面迈入“2.5-3兆瓦”时代。同时,这也是银河风电继2009年初自主创新推出国内首台2.5兆瓦直驱永磁风力发电机组,2011年初率先通过中国电科院低电压穿越测试之后,在国内大功率风机技术应用方面实现的又一突破。

      “并非所有风机都适合应用在高海拔地区,即使从设计上加以改进。”

       据银河风电工程师介绍,银河风电2.5MW风机采用的直驱永磁及水冷却等核心技术,使其在普遍具有低空气密度、低气压及地势复杂等特点的高海拔地区应用具有明显的先天优势。

       首先,低空气密度使得同等风速下的空气具有更低的能量,而GX93 2.5MW风机由于无齿轮箱损耗、无励磁损失,再加上其经过气动设计优化的定制叶片,能够有效提高风机的发电效率,从而保证了四格风电场在0.92kg/m3的低密度条件下依然能够实现2100小时的年等效发电小时数;

       据四格项目业主现场工作人员反映,通过对本项目前期投运的几台GX93的发电功率数据进行统计发现,其在额定风速以下的发电功率比可研报告中的计算结果还要高出近10%。

       其次,作为全球第一台采用水冷却技术的直驱风机,GX93的冷却效率不会受到空气密度降低的影响,而且全密封的机舱还能为其内部电气元件的绝缘性提供附加保障;

       第三,在地势复杂的高原山区,风场内不同位置的年平均风速往往相差很多,而2.5MW风机单机容量的提高使得同等装机容量风电场所需的机位数量大幅减少,因而能够让风机尽可能都安装在场内风速最高的山顶区域,从而显著提高风场的平均风速。同时,机位数量的减少对降低山区风场的道路、吊装平台及基础施工成本也有很大帮助。

       “四格风电场对风机的挑战不仅仅是高海拔条件,贵州狭窄崎岖的山区道路、冬季长时间的凝冻气候以及现场常年高湿雾霾的天气,甚至运输必经道路上多次发生的泥石流山体塌方,都对项目的运输、安装及运营造成很大的难度,也对风机提出了极高的要求。”

       银河风电四格项目经理介绍,为解决山区多弯道路的长叶片运输难题,早在项目动工之前,公司的运输技术团队就先对风电场进场道路进行了详细路勘,对每一个弯道,每一处桥梁,乃至路上的每一根架空线路都进行了测量与计算。路勘结果表明,如采用常规运输技术,为满足叶片运输必须的道路转弯半径,项目在道路改造及拆迁征地等方面将会产生巨大费用。对此,公司技术团队在进行深入研究之后,创造性地设计出一套对运输车辆的技术改造方案。该方案通过在叶片运输车辆上加装特制的液压传动机构,并经由控制系统实时控制,在过弯时根据情况使叶片根部支架沿垂直或水平方向进行抬升或偏转运动,从而大大降低叶片运输对于道路转弯半径的要求。该技术的成功应用,不仅解决了四格风场的叶片运输难题,降低了项目运输成本,而且为今后国内所有山区风场的长叶片运输提供了宝贵的可借鉴经验。

       另外,据不完全统计,贵州地区冬季多发的凝冻现象造成风机的年发电量损失高达15%~20%;同时,叶片表面的大量结冰会引起风机的附加载荷与额外的振动,从而降低其使用寿命,并对风场维护人员的安全造成威胁。

       根据近几年的气象统计,四格风电场所处地区几乎每年都会出现长达一个月以上的凝冻天气。为确保投产发电后的GX93风机能够在四格“顺利过冬”,银河风电于2010年就专门成立了“抗凝冻”技术开发项目组,对各种抗凝冻方案展开了深入研究,并通过与国际国内高水平研究机构的合作,历时近两年的研发与试验,终于成功开发出一套完整的风机“抗凝冻”解决方案。该方案主要通过采用自加热型传感器、凝冻检测策略、叶片表面防凝冻涂层以及叶片内部热气加热融冰四个层面的技术,实现检测、控制、防冰和融冰各个环节的应对措施的全面整合,最终攻克了“抗凝冻”这一困扰贵州地区风电开发的风机技术难题。

       其中,“抗凝冻”项目组通过与德国著名材料研究机构合作,经过近两年时间的反复试验,成功开发出的新型“超疏水性”叶片抗凝冻涂层技术,已经经过了上一个冬季在四格现场的小叶片对比试验,结果显示,该涂层较普通涂层具有显著的抗凝冻效果。

       作为“创新永动机”的银河风电技术与工程团队,通过持续不断的技术创新以及针对风场特定条件的定制化设计,不仅帮助四格风电场业主克服项目建设过程中的各种困难,成功实现整体并网运行;同时也为我国高海拔地区,严苛的地理气候环境条件下的风电场开发探索出了一条新路,积累了宝贵的经验。