智能永磁風電機組關鍵技術應用案例檢視原始碼討論檢視歷史

來自 搜狐網 的圖片

智能永磁風電機組關鍵技術應用案例金風 3MW（S）智能永磁風電機組關鍵技術應用案例，近年來，我國風電行業持續保持快速增長勢頭，風電機組設計能力和製造工藝也都有了很大提升，但風電與傳統的化石能源電力相比，風電的發電成本仍然較高，且小功率風機可開發利用的風能資源也極為有限，發電成本更低、風能資源利用率更高的大功率機組研發生產成為我國以及全球風電行業發展趨勢。

一、背景

伴隨着新機型的研發與風電技術的進步，先進的感知、自我學習、智能決策等技術已被初步應用在風電機組上。一方面，通過結合雷達測風與控制技術，風電機組能夠精準感知風況進行提前應對；另一方面，利用傳感器與衛星導航系統，對機組進行狀態監測與參數實時採集，為整機控制系統提供參考信息；同時，大數據、雲計算等新一代信息技術與風電技術也加快融合。這些技術為風電機組智能化奠定了堅實基礎。

在此背景下，金風科技立足傳統風機設計及製造經驗，充分利用當前快速發展的控制技術、傳感技術以及及大數據等新一代信息技術，對 GW3（S）機組進行了大膽創新和突破，從外部風況入手的精準測風、尾流控制，到單機的智能模塊搭建，再到整場的功率優化、狀態管理，以及整場數據的雲端存儲等，提出了風—機—場—雲端全方位智能風電場解決方案。GW3（S）智能機組技術的突破不僅大幅度降低了大型風電設備製造成本，並且將我國可開發利用的風能資源提高到 60 億千瓦以上，極大地拓展了風能資源的儲量。

二、應用案例

1.項目概述

金風 3.0MW(S)直驅永磁風力發電機組首台樣機於 2016 年12 月在張北安裝，且一次併網發電成功，至今已穩定運行 30 個月，2018 年年度可利用率為 96.06%。截止 2019 年 5 月 20 日，累計發電2720 萬度，累計發電 18643 小時。

2017 年 3.0MW(S)機組實現銷售，截至 2019 年 5 月共計實現銷售 1800 多台。目前 3.0MW(S)機組已經廣泛應用到國內多個大型風電場項目，包括山東臨朐項目、大唐濱海項目、大連莊河、土耳其、阿根廷等多個項目，並於2018 年在江蘇大豐海上進行吊裝、正式併網發電。

2.主要效益

（一）經濟效益

1、完成單位的新增銷售額和新增利潤，均由金風科技公司財務部提供；

2、應用單位銷售額，按照年發電量Ⅹ上網電價計算，利潤按照銷售額Ⅹ預測行業平均利潤率20%計算。

3、金風 3MW(S)風電機組三年累計銷售訂單近 2000 台，其中82 台已經併網發電，275 台在執行訂單，目前已經執行的項目共計實現銷售收入31 億元，新增稅收 5.8 億元。

4、其他應用單位收益情況說明：

天潤新能 4 台機組併網，從 2017 至今，已經發電約9000 萬度，實現售電收入約 4100 萬元；

海上項目從 2018 年 8 月併網至今，已經發電約 4982.93 萬度，實現銷售收入 3732.5 萬元；

國內陸上山東臨朐項目從 2018 年 11 月併網至今，已經發電約4478.57 萬度電，實現售電收入2015 萬元；

國內陸上、海上及天潤等已經併網發電的項目，累計實現 9847 萬元的發電收益。

（二）社會效益

（1）3MW（S）機組3.x 到 4.x 的系列機型產品已實現產業化，並建立了風電機組設計理論和技術體系，標準、測試和認證體系建設得到同步發展，智能設計的理念推動我國風電技術向更廣更深的方向邁進了一大步。

（2）3MW（S）風力發電機組突破了風電設備地域環境的限制，使風電機組能夠在高海拔、低風速、沙塵、低溫、高溫、海上等多種惡劣氣候條件下的廣大區域應用，有效拓展了風電產業的市場空間。

（3）3MW(S)併網機組已實現累計發電量 12 億千瓦時，節約標準煤 48 萬噸，減少有害氣體排放 125 萬噸，在節能減排、應對氣候變化、優化調整火電為主的電力結構等多方面發揮了積極的引領作用。

（4）將智能理念引入產品開發過程及驗證環節中，培養了一批面向風電產業的高水平領軍人才和科技骨幹，建立了一支高技能專業人才、高技術服務人才、高層次管理人才構成的科技創新人才梯隊，為我國從風電製造大國向風電技術強國轉變提供了有力的科技支撐。

（5）3MW(S)智能風機成功打入國際市場，完成了從大功率風電機組技術輸入國到擁有者和輸出國的轉變，極大增強了我國風電在國際市場的競爭優勢，為促進我國風電行業整體科技進步做出了重大貢獻。2017 年行業專業期刊《Windpower Monthly》公布的最佳大功率陸上風電機組（3 兆瓦以上）機型榜單中，金風科技 GW140/3MW 機型榮獲金獎，這是我國整機產品近年來首次獲得《Windpower Monthly》全球最佳風機評選的金獎。

三、技術要點

（一）：Efarm雷達智能控制系統

創新了直驅永磁風力發電機的關鍵風能預測及控制技術，提出了更有針對性、更加精準的測風方案，根據精準風況進行機組控制、降載，有效減少單機載荷 3%、提高機組發電量 2%。

（二）：單機及整場控制的能巢系統

自主研發了單機及整場各種風機狀態監測、調節、管理的能巢系統，解決了缺乏根據風況、環境情況自我調節能力的問題；能巢根據點位的風參情況，引入優場算法，使機型組合配置，載荷逐點位、逐扇區核算，控制參數精益配置，充分發掘點位潛力，尋找最優性能成本組合，可有效提高機組發電量1～3.5%；並實現了對機組能耗、光影、結冰等狀態管理。

（三）：電控系統雙線控制功能的實現

攻克了以往繞組故障只能停機的問題，自主開發永磁直驅風電機組變流器及發電機雙繞組模塊關鍵部件，實現了單套繞組故障情況下機組半功率運行，給運維爭取了時間、提高了發電量。3MW(S)普通型機組在某些故障出現時，會報出故障並停機，而 3S 機組在檢測到有繞組故障後，會判斷並屏蔽故障繞組、啟動單繞組運行，確保在故障狀態下機組也可以滿足不停機並半功率運行，給運維工作贏得時間的同時，減少了一半發電量損失。

（四）：GW3MW(S)機組的暴風算法控制技術

金風 3MW（S）應用了大風速載荷控制技術，在暴風環境下通過先進的控制算法控制機組載荷，提高了機組切出風速值，使發電量增加5%以上。

（五）：高效率、高性能的變流器系統

3MW(S)平台自主研發了全功率變流器系統，首次實現電網側雙0.9，達到業界先進水平；機側電壓提高至740V，減小發電機電流，降低發電機銅損，提高發電量約1%；優化PWM調製方法，提升變流器效率約0.3～0.4%。

（六）高性能發電機的開發

首次採用雙繞組設計，磁鋼採用性能更優的 N46H，線規進行了多次多規格的試製，最終選擇性能更好的 5.314mm 的規格；進行了更高電壓等級的嘗試，從 720V 提高到 740V；對極對數、槽數等進行升級；在裝配工藝方面，針對大機組做了新嘗試，提高了裝配成功率。

四、應用前景

3.0MW(S)直驅永磁風電機組打破了國外對我國的技術壁壘和封鎖，極大降低了我國風機廠商投資建設、生產製造的成本。目前該機組已經進入規模生產階段，公司已經在烏魯木齊、哈密、江蘇大豐建有生產基地，可形成年產2000 台 3.0MW(S)直驅風電機組的總裝能力。