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智能永磁风电机组关键技术应用案例
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{| class="wikitable" align="right" |- |<center><img src=https://p9.itc.cn/q_70/images03/20220720/f5915339ed574f2f9892e5d21cf66302.jpeg width="300"></center> <small>[https://www.sohu.com/a/569677886_121123735 来自 搜狐网 的图片]</small> |} '''智能永磁风电机组关键技术应用案例'''金风 3MW(S)智能永磁风电机组关键技术应用案例,近年来,我国风电行业持续保持快速增长势头,风电机组设计能力和[[制造]]工艺也都有了很大提升,但风电与传统的化石能源电力相比,风电的发电成本仍然较高,且小功率风机可开发利用的风能资源也极为有限,发电成本更低、风能资源利用率更高的大[[功率]]机组研发生产成为我国以及全球风电行业发展趋势。 ==一、背景== 伴随着新机型的研发与风电技术的进步,先进的感知、自我学习、智能决策等技术已被初步应用在风电机组上。一方面,通过结合雷达测风与控制技术,风电机组能够精准感知风况进行提前应对;另一方面,利用[[传感器]]与卫星导航系统,对机组进行状态监测与参数实时采集,为整机控制系统提供参考信息;同时,[[大数据]]、云计算<ref>[https://it.sohu.com/a/523453939_120050395 云计算的普及:让我们了解一下云计算],搜狐,2022-02-17</ref>等新一代信息技术与风电技术也加快融合。这些技术为风电机组智能化奠定了坚实基础。 在此背景下,金风科技立足传统风机[[设计]]及制造经验,充分利用当前快速发展的控制技术、传感技术以及及大数据等新一代信息技术,对 GW3(S)机组进行了大胆创新和突破,从外部风况入手的精准测风、尾流控制,到单机的智能模块搭建,再到整场的功率优化、状态管理,以及整场数据的云端存储等,提出了风—机—场—云端全方位智能风电场解决方案。GW3(S)智能机组技术的突破不仅大幅度降低了大型风电设备制造成本,并且将我国可开发利用的风能资源提高到 60 亿千瓦以上,极大地拓展了风能[[资源]]的储量。 ==二、应用案例== ===1.项目概述=== 金风 3.0MW(S)直驱永磁风力发电机组首台样机于 2016 年12 月在张北[[安装]],且一次并网发电成功,至今已稳定运行 30 个月,2018 年年度可利用率为 96.06%。截止 2019 年 5 月 20 日,累计发电2720 万度,累计发电 18643 小时。 2017 年 3.0MW(S)机组实现[[销售]],截至 2019 年 5 月共计实现销售 1800 多台。目前 3.0MW(S)机组已经广泛应用到国内多个大型风电场项目,包括山东临朐项目、大唐滨海项目、大连庄河、土耳其、阿根廷等多个项目,并于2018 年在江苏大丰海上进行吊装、正式并网发电。 ===2.主要效益=== ====(一)经济效益==== 1、完成单位的新增[[销售]]额和新增利润,均由金风科技公司财务部提供; 2、应用单位销售额,按照年发电量Ⅹ上网电价计算,利润按照销售额Ⅹ预测[[行业]]平均利润率20%计算。 3、金风 3MW(S)风电机组三年累计销售订单近 2000 台,其中82 台已经并网发电,275 台在执行订单,目前已经执行的项目共计实现销售收入31 亿元,新增税收 5.8 亿元。 4、其他应用单位收益情况说明: 天润新能 4 台机组并网,从 2017 至今,已经发电约9000 万度,实现售电收入约 4100 万元; 海上[[项目]]从 2018 年 8 月并网至今,已经发电约 4982.93 万度,实现销售收入 3732.5 万元; 国内陆上山东临朐项目从 2018 年 11 月并网至今,已经发电约4478.57 万度电,实现售电收入2015 万元; 国内陆上、海上及天润等已经并网[[发电]]的项目,累计实现 9847 万元的发电收益。 ====(二)社会效益==== (1)3MW(S)机组3.x 到 4.x 的系列机型产品已实现产业化,并建立了风电机组设计理论和技术体系,标准、测试和认证体系建设得到同步发展,智能设计的理念推动我国风电[[技术]]向更广更深的方向迈进了一大步。 (2)3MW(S)风力发电机组突破了风电设备地域环境的限制,使风电机组能够在高海拔、低风速、沙尘、低温、高温、海上等多种恶劣气候条件下的广大区域应用,有效拓展了风电[[产业]]的市场空间。 (3)3MW(S)并网机组已实现累计发电量 12 亿千瓦时,节约标准煤 48 万吨,减少有害气体排放 125 万吨,在节能减排、应对[[气候]]变化、优化调整火电为主的电力结构等多方面发挥了积极的引领作用。 (4)将智能理念引入产品开发过程及验证环节中,培养了一批面向风电产业的高水平领军人才和科技骨干,建立了一支高技能专业人才、高技术服务人才、高层次管理人才构成的科技[[创新]]人才梯队,为我国从风电制造大国向风电技术强国转变提供了有力的科技支撑。 (5)3MW(S)智能风机成功打入国际市场,完成了从大功率风电机组技术输入国到拥有者和输出国的转变,极大增强了我国风电在国际市场的竞争优势,为促进我国风电行业整体科技进步做出了重大贡献。2017 年行业专业[[期刊]]《Windpower Monthly》公布的最佳大功率陆上风电机组(3 兆瓦以上)机型榜单中,金风科技 GW140/3MW 机型荣获金奖,这是我国整机产品近年来首次获得《Windpower Monthly》全球最佳风机评选的金奖。 ==三、技术要点== ===(一):Efarm雷达智能控制系统=== 创新了直驱永磁风力发电机的关键风能预测及控制[[技术]],提出了更有针对性、更加精准的测风方案,根据精准风况进行机组控制、降载,有效减少单机载荷 3%、提高机组发电量 2%。 ===(二):单机及整场控制的能巢系统=== 自主研发了单机及整场各种风机状态监测、调节、[[管理]]的能巢系统,解决了缺乏根据风况、环境情况自我调节能力的问题;能巢根据点位的风参情况,引入优场算法,使机型组合配置,载荷逐点位、逐扇区核算,控制参数精益配置,充分发掘点位潜力,寻找最优性能成本组合,可有效提高机组发电量1~3.5%;并实现了对机组能耗、光影、结冰等状态管理。 ===(三):电控系统双线控制功能的实现=== 攻克了以往绕组故障只能停机的问题,自主开发永磁直驱风电机组变流器<ref>[http://news.sohu.com/a/721403572_121124362 变流器散热方案!],搜狐,2023-09-18</ref>及发电机双绕组模块关键部件,实现了单套绕组故障情况下机组半功率运行,给运维争取了时间、提高了发电量。3MW(S)普通型机组在某些故障出现时,会报出[[故障]]并停机,而 3S 机组在检测到有绕组故障后,会判断并屏蔽故障绕组、启动单绕组运行,确保在故障状态下机组也可以满足不停机并半功率运行,给运维工作赢得时间的同时,减少了一半发电量损失。 ===(四):GW3MW(S)机组的暴风算法控制技术=== 金风 3MW(S)应用了大风速载荷控制技术,在暴风[[环境]]下通过先进的控制算法控制机组载荷,提高了机组切出风速值,使发电量增加5%以上。 ===(五):高效率、高性能的变流器系统=== 3MW(S)平台自主研发了全[[功率]]变流器系统,首次实现电网侧双0.9,达到业界先进水平;机侧电压提高至740V,减小发电机电流,降低发电机铜损,提高发电量约1%;优化PWM调制方法,提升变流器效率约0.3~0.4%。 ===(六)高性能发电机的开发=== 首次采用双绕组设计,磁钢采用性能更优的 N46H,线规进行了多次多规格的试制,最终选择性能更好的 5.314mm 的规格;进行了更高电压等级的尝试,从 720V 提高到 740V;对极对数、槽数等进行升级;在装配[[工艺]]方面,针对大机组做了新尝试,提高了装配成功率。 ==四、应用前景== 3.0MW(S)直驱永磁风电机组打破了国外对我国的技术壁垒和封锁,极大降低了我国风机厂商投资建设、生产制造的成本。目前该机组已经进入规模生产阶段,公司已经在[[乌鲁木齐]]、哈密、江苏大丰建有生产基地,可形成年产2000 台 3.0MW(S)直驱风电机组的总装能力。 ==参考文献== [[Category:500 社會科學類]]
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