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联合动力:零电压穿越突破风电并网瓶颈

2012-07-16 08:52
小伊琳
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  突破

  并网电压跌落到零时,风机设备能坚持200毫秒不脱网

  “这就是电器控制柜,它是风电机组的控制系统,相当于人的‘大脑’。”6月26日,在国电联合动力技术(保定)有限公司整机生产车间,工作人员指着一个将近两米高的柜子说:“控制系统具备零电压穿越能力,可以使机组具有良好的电网适应性。在并网电压跌落到零时,风机设备能坚持200毫秒不脱网。”

  200毫秒能干什么?甚至来不及眨一下眼,时间短到几乎可以忽略不计。然而,“这可是‘救命’的200毫秒,是世界上对风电机组最严苛的要求。”王洪斌说,“夺”来的200毫秒能给电网赢得足够的时间进行电力平衡,避免大面积停电事故的发生,可以极大提高电网的安全稳定性。

  从2009年在行业内首先提出“电网友好型风力发电机组”概念并进入自主研发阶段,在基本没有任何技术参照的情况下,两年多时间里,重点实验室通过成百上千次实验进行摸索,先后完成包括控制系统响应时间、控制策略、整体可靠性等多项风电接纳能力及运行规律研究报告。“技术核心是在并网点电压跌落时,风机能够保持甚至向电网提供一定的无功功率,支持电网恢复。”井延伟解释,风力发电机的主控系统、变频器和变桨系统均连接设有UPS电源和相关装置。零电压穿越状态启动后,由UPS电源供电,由变流器的发电机转子控制单元向电网发送无功补偿;在电网电压返回到正常工作电压之后,零电压穿越模式会关闭,风力发电机的有功功率增加到设定值。

  “仅仅五分之一秒,却含义深远。”王洪斌表示,零电压技术的突破,是我国风机设备低电压穿越技术的里程碑式进步。

  机遇

  国产风机具备国际标准,拿到进入欧美国家准入证

  “截至5月底,6台出口到美国的1.5MW近海风机已经成功发电600多万度,未发生一起脱网事故。”近日,来自美国方面的这一反馈令井延伟感到欣慰。自去年6月8日从保定起运,作为我国首批出口到美国的近海风机,井延伟一直密切关注这一检验他们零电压穿越技术成果的真正实践。“目前美国业主对此高度评价,预计有望迎来后续订单。”

  零电压穿越技术的突破,不仅为国内风机并网提供技术支撑,还为国产风机设备出口打开一扇大门。

  从国外风机技术发展趋势来看,一般来说,综合风机制造、运输、吊装和基础等因素单机容量越大,风机单位千瓦的造价就越低。基于经济效益的优势,风机单机容量将朝更大功率方向发展。近年来,欧洲提出了2020年海上风电规模达到4000万千瓦的宏伟目标。目前,德国Repower的5兆瓦和6兆瓦,Enercon的4.5兆瓦和6兆瓦风机已经开始批量生产,并投入运行。“新技术的应用,使风机国际竞争力更强,意味着国产风机具备了同步国际的标准,相当于我们拿到了一张进入欧美国家的准入证,为日后国产风机设备出口美洲、欧洲等国家打下了坚实的基础。”井延伟表示。

  “目前正在连云港进行中试的6MW海上风电机组,具备零电压穿越能力,在额定功率时每小时能发电6000度,如果中试成功,可以满足6000户普通家庭一年的用电量,从而在大功率机组研制方面达到国际领先水平。”

  新技术带来的新机遇远不止这些。“我们已经成功实现多型号电控系统、叶片等关键零部件的自主设计和生产。”井延伟说,电控系统是风电机组的核心单元之一,包括控制系统、变流器及变桨系统等配套产品,是左右风力发电机组性能的关键单元。目前,国内风电机组电控系统基本还是以国外进口为主。“掌握核心零部件的设计和自产,意在打造具有中国自主知识产权的完整产业链,对中国风电行业的技术发展有重要推动作用。”“未来,风电的发展趋势是机组由小变大,并网容量由少变多,向单机大功率和海上电站建设方向发展,风电在很多地方可能成为第二或第三大电源,这就要求风电设备不断提高核心技术水平。”王洪斌预测,未来3至5年,风机如果要作为主力电源,一定要满足更加严格的并网要求,他们正在为这一目标而努力。

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