陸上風(fēng)電風(fēng)機(jī)設(shè)備選型探討

陸上風(fēng)電風(fēng)機(jī)設(shè)備選型探討

摘要：在風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中，風(fēng)電風(fēng)機(jī)設(shè)備是風(fēng)電項(xiàng)目投資的主要方向，其中風(fēng)電風(fēng)機(jī)設(shè)備的選型尤為重要，其選擇需要根據(jù)自然環(huán)境、交通運(yùn)輸、吊裝的多種等條件進(jìn)行。因此需要結(jié)合實(shí)際環(huán)境選擇合適的風(fēng)電風(fēng)機(jī)設(shè)備，本文通過(guò)分析陸上風(fēng)電風(fēng)機(jī)組選型的原則和措施，了解風(fēng)電風(fēng)機(jī)的運(yùn)行現(xiàn)狀，對(duì)風(fēng)電風(fēng)機(jī)設(shè)備選型的合理性具有重要意義。關(guān)鍵詞:陸上風(fēng)電風(fēng)機(jī);設(shè)備選型;探討

陸上風(fēng)電風(fēng)機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀雙饋異步式和直驅(qū)式是陸上風(fēng)電風(fēng)機(jī)技術(shù)的兩種機(jī)型，二者有明顯的差別，在實(shí)際情況中，需要選擇不同的發(fā)電機(jī)的尺寸和類(lèi)型。第一，在雙饋異步式中，采用的是繞線式異步發(fā)電機(jī)，運(yùn)用電刷和變流器連接，確定額定功率。另外，變流器也可以控制發(fā)電機(jī)的功率和速度。將機(jī)組工作的范圍擴(kuò)大。第二，在全直趨式中，變流器可以將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和電網(wǎng)隔離，有效控制發(fā)電機(jī)。其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：可以避免發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間的影響。以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的順利運(yùn)行。第三，半直驅(qū)式，半直驅(qū)式與全直趨式是直驅(qū)式的兩種表現(xiàn)形式，意在融合雙饋式和直驅(qū)式機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)而避其缺點(diǎn),半直驅(qū)式主要指將中速變流器與小型發(fā)電機(jī)進(jìn)行結(jié)合使用。其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，首先，轉(zhuǎn)速低，可以降低機(jī)械應(yīng)力，發(fā)揮重要的作用。其次，重量低，尺寸小，具有一定的優(yōu)勢(shì)。失速調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)是風(fēng)電機(jī)組功率的兩種主要的調(diào)節(jié)方式。失速調(diào)節(jié)是在轉(zhuǎn)速保持不變的條件下，葉片發(fā)生失速，將功率限制在一定范圍內(nèi)。失速調(diào)節(jié)的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的控制程序，但是其啟動(dòng)風(fēng)速較高。目前市場(chǎng)上的變速風(fēng)電機(jī)組一般采用雙繞組結(jié)構(gòu)。在高風(fēng)階段和低風(fēng)階段采用不同的極工作。另一種是變槳風(fēng)電機(jī)組，變槳距離調(diào)節(jié)的啟動(dòng)性能好，停機(jī)方便安全。但是故障幾率高，控制程序較為復(fù)雜。通過(guò)功率變換器連接到電網(wǎng)，這種功率變換器的容量大于等于電機(jī)的容量。很多制造商更傾向于使用主動(dòng)失速、變槳距變轉(zhuǎn)速直接驅(qū)動(dòng)機(jī)等。2.風(fēng)電機(jī)組選型2.1風(fēng)電機(jī)組選型時(shí)需要考慮的問(wèn)題為了最大程度的利用風(fēng)能，在機(jī)組選型時(shí)應(yīng)主要考慮以下問(wèn)題：第一，根據(jù)《風(fēng)力電機(jī)組安全要求》可以將風(fēng)電機(jī)組分為4個(gè)等級(jí)，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)址的氣候條件，選擇安全等級(jí)的級(jí)別，在沿海地區(qū)的陸上電廠，需要掌握風(fēng)速向內(nèi)地的衰減規(guī)律，結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件及漲潮落潮規(guī)律，選擇合適的沿海型風(fēng)機(jī)。第二，應(yīng)盡量選擇容量較大，采用變槳變速技術(shù)的機(jī)型，順應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的發(fā)展趨勢(shì)，以減少風(fēng)電機(jī)組的數(shù)量，在減少土地占用面積的同時(shí)也提高了經(jīng)濟(jì)效益。比如,單機(jī)容量從0.25MW到2.5MW的各種機(jī)型中,單價(jià)隨著容量的變化呈U型趨勢(shì).600KW以上大風(fēng)輪直徑,設(shè)備的重量在逐漸增加,使得風(fēng)機(jī)疲勞載荷和極限載荷的增加.需要有專(zhuān)門(mén)的加強(qiáng)型設(shè)計(jì).目前的1.3MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)仍不成熟,投入使用的效果并不理想,出現(xiàn)了很多故障。第三風(fēng)電機(jī)組的價(jià)格及基礎(chǔ)費(fèi)用，在單機(jī)的容量不同時(shí)，還應(yīng)該考慮配套設(shè)施和設(shè)備的費(fèi)用。第四是售后服務(wù)，廠家有沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的售后服務(wù)場(chǎng)所，以降低因機(jī)器故障造成的損失。風(fēng)電機(jī)組是風(fēng)電場(chǎng)的主要設(shè)備，在風(fēng)電機(jī)組上的投資占據(jù)很大一部分。第五，陸上風(fēng)電場(chǎng)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際的環(huán)境選擇合適的風(fēng)電機(jī)組，應(yīng)該選擇耐腐蝕技術(shù)、安裝技術(shù)、防雷技術(shù)等以適應(yīng)當(dāng)?shù)氐奶厥鈼l件。目前，國(guó)家發(fā)改委對(duì)風(fēng)電技術(shù)管理提出了具體的要求，明確提出國(guó)產(chǎn)化率應(yīng)達(dá)到70%以上。2.2風(fēng)電機(jī)組的選型原則為了有效利用資源、降低單位工程造價(jià)，在風(fēng)電機(jī)組的選型中應(yīng)堅(jiān)持以下原則：①通過(guò)風(fēng)能資源評(píng)估，根據(jù)IEC61400-1的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定風(fēng)電場(chǎng)的類(lèi)型等級(jí)；對(duì)同一場(chǎng)址的風(fēng)資源條件，在總機(jī)容量相同的前提下，從理論上，不同機(jī)型的年發(fā)電量差別很大。②單機(jī)容量的范圍結(jié)合交通運(yùn)輸條件確定。在國(guó)內(nèi)有良好記錄的機(jī)型，但是單機(jī)以下的機(jī)組由于關(guān)稅和增值稅等原因，在投資規(guī)模上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。因此最好采用單機(jī)以上機(jī)組。③風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的氣候、環(huán)境等因素有一些特定的要求。結(jié)合氣候狀況，確定幾種備選的機(jī)型。風(fēng)沙容易使風(fēng)機(jī)葉片開(kāi)裂、表面磨損。風(fēng)電場(chǎng)一般建在平原或者山川地帶，無(wú)建筑物、植被遮擋。高度越高，風(fēng)速越高。隨著風(fēng)機(jī)論安裝高度的增加，其吊裝難度、施工量以及工程費(fèi)用都會(huì)大大增加，因此，因根據(jù)施工難度決定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝高度，避免對(duì)發(fā)電質(zhì)量的影響。另外，很多風(fēng)電場(chǎng)所處在溫度較低的地方，這會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)部件受到損害，使用壽命降低。所以需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蚩紤]備選機(jī)型。④用WAsP軟件計(jì)算出其理論發(fā)電量，作初步布置。風(fēng)機(jī)的理論小時(shí)數(shù)與掃風(fēng)面積呈線性關(guān)系，掃風(fēng)面積的增加會(huì)使發(fā)電量增加，在中低風(fēng)速區(qū)和高風(fēng)速區(qū)，需要選擇額定功率不同的機(jī)型。⑤用最新的招標(biāo)價(jià)格計(jì)算出各備選機(jī)型及配套費(fèi)用的投資估算。對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)同一高度發(fā)電效益與投資變化進(jìn)行對(duì)比分析，其中搭架費(fèi)用、基礎(chǔ)樁基費(fèi)用和吊裝費(fèi)用等對(duì)投資的費(fèi)用都有巨大影響。通過(guò)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，使效益最大化?？傊L(fēng)電發(fā)展的前景廣闊，同時(shí)也面臨著很大的挑戰(zhàn)，我國(guó)早2007年，首次提出多元發(fā)展，有效發(fā)展清潔能源和低碳能源。在所有的清潔能源中，風(fēng)能技術(shù)最為成熟，最具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。2.3國(guó)內(nèi)現(xiàn)有風(fēng)機(jī)類(lèi)型失速型定槳定速型、雙饋式變槳變速型和直驅(qū)永磁式變槳變速型是國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)類(lèi)型。下面將對(duì)這三種風(fēng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，首先失速型定槳定速機(jī)型主要是依靠葉片的失速調(diào)節(jié)輸出功率，目前已經(jīng)不再使用額定風(fēng)速較高的機(jī)型。機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，技術(shù)水平成熟，易于實(shí)踐和操作是其主要優(yōu)點(diǎn)。然而其葉片復(fù)雜，轉(zhuǎn)速不會(huì)變化，體積較大，工藝的復(fù)雜性導(dǎo)致不能再大型風(fēng)機(jī)上使用。其次是雙饋式變槳變速技術(shù)型在現(xiàn)代屬于先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，不僅解決了風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題，而且可以根據(jù)風(fēng)速大小變換角度。性?xún)r(jià)比高，東方電氣、上海電氣、沈陽(yáng)華創(chuàng)等風(fēng)機(jī)制造商主要利用這種技術(shù)。但是其控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。直驅(qū)永磁式變槳變速技術(shù)型是新興起來(lái)的，是未來(lái)風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展方向，主要采用永磁型發(fā)電機(jī)，幾乎不受風(fēng)速的限制，減少了傳統(tǒng)機(jī)型受氣候的影響。金風(fēng)科技、湘電風(fēng)能等風(fēng)機(jī)制造商主要采用這種技術(shù)。3.結(jié)束語(yǔ)綜上所述，目前我國(guó)面臨的主要問(wèn)題是能源日益嚴(yán)峻，風(fēng)能、光能等可再生能源在不斷開(kāi)發(fā)利用。國(guó)家也出臺(tái)相關(guān)政策不斷推動(dòng)可再生能源發(fā)展。在我國(guó)，風(fēng)電發(fā)展規(guī)模日益增大。隨著風(fēng)電的快速發(fā)展，風(fēng)電設(shè)備的供應(yīng)商也逐漸增多，機(jī)器也從小容量逐漸向大容量發(fā)展。因此，研究陸上風(fēng)電風(fēng)機(jī)設(shè)備的選型和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)就顯得尤為重要。通過(guò)合理布置，確保風(fēng)電場(chǎng)充分利用風(fēng)力資源，降低成本，提高風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性，保證電機(jī)組的安全可靠，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的最大化，創(chuàng)造更大的價(jià)值。因此，在風(fēng)電機(jī)場(chǎng)方面，其中最首要的問(wèn)題就是進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的選型，由此可見(jiàn)，本文的研究具有重要的意義。參考文獻(xiàn):[1]李小潔.王鵬.王軍．南烏牛二級(jí)站主機(jī)組設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)選型建［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2015(09):202-204．[2]陳金楓.陸上風(fēng)電風(fēng)機(jī)設(shè)備選型與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)［J］.能源與環(huán)境，2016(05):60-61．[3]陳新本.變頻調(diào)速設(shè)備在電廠輔機(jī)設(shè)備上的應(yīng)用［D］.山東大學(xué)，2015．李俊峰．風(fēng)力１２在中國(guó)［Ｍ］，化學(xué)工業(yè)出版社.2012.[4]中國(guó)資源綜合利用協(xié)會(huì)可再生能源專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，中國(guó)風(fēng)電發(fā)展報(bào).全球風(fēng)電發(fā)展情況綜述——２０１３中