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2013年风电技术进步概述——2013风电发展报告之八

2014-01-10 14:35
华静一
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  自上海东海大桥海上风电场示范项目建设完成以后,我国海上风电开发建设缓慢。但是,国内风电设备制造企业在大容量风电机组研制方面一直在积极有序进行,这些大容量机组将主要应用于海上风电场。目前,已经投入试运行的功率超过3MW的风电机组有上海电气的3.6MW机组、华锐风电的5MW机组和6MW机组、联台动力的6MW机组、湘电风能的5MW机组、重庆海装的5MW机组和东汽的5.5MW机组,还有一些企业的大容量机组尚在研发之中,如浙江运达5MW机组、上海电气5MW机组、明阳风电6MW机组和金风科技的6MW机组等。

  无论在国外还是在国内,人们在大容量风电机组的研制上采取了更具特色的技术路线,尤其在传动结构设计变桨控制技术及叶片制造等方面有更多创新性技术和新材料应用。根据企业已经公开的资料,对我国几种大容量风电机组技术特点介绍如下:

  上海电气3.6MW风电机组采用了传统的带齿轮箱的变速恒频双馈技术,采用双馈异步发电机,齿轮箱一级行星轮和二级平行轴斜齿结构,采用电动变桨和电动偏航技术,风轮直径有116m和122m两款,风轮转速范围8.3~15.4rpm,切入风速3m/s,切出风速25m/s,额定风速11~13m/s,设计使用寿命25年。驱动链采用了紧凑型驱动链形式,这样不但缩短了驱动链长度,更重要的是可以最大限度的降低机舱重量。叶片设计采用了通过大量商业化实际应用的翼型,充分考虑了各种不确定因素导致的功率降低,使设计与实际运行更吻合。齿轮箱采用了先进的差动齿轮传动技术,实现功率分流,保证行星齿轮之间更均匀的载荷分配和更好的齿轮啮合,降低齿轮箱故障率,提高齿轮箱使用寿命。同时还采用了一系列先进的设计方法和技术,如冗余设计等提高可靠性的设计方法和技术。

  湘电风能5MW风电机组(XD115-5000)采用直驱型设计,没有主轴和齿轮箱,单主轴承设计,并嵌入低速永磁同步发电机中,配全功率水冷变流器。主轴承采用多列圆柱滚子轴承,一端与轮毂联接,另一端与发电机锥形支撑和发电机转子联接,并安装在紧凑的机舱铸件上。这种设计可以将载荷分布到相对大的直径上,从而减轻重量。为适应海上环境,采用全封闭设计,内循环冷却系统,内置除盐雾设备。叶轮直径115米,轮毂高度100米,设计等级为IECIC,机头重量265吨,其中叶轮85吨,发电机135吨,机舱45吨。

  重庆海装5MW(H154-5MW)风电机组采用整体式铸造机架,大轴承,齿轮箱增速,高速永磁发电机,全功率变流器,机舱全密封结构,内部空空冷循环系统,其机舱结构紧凑,重量只有210吨。变桨备用电源采用超级电容,更加安全可靠。风轮直径154米,叶片长度为75米。标配在线监测系统和自动消防系统。叶片、齿轮箱、发电机、控制系统、轮毂、塔筒、润滑系列等重要零部件均由中船重工集团成员自己完成。

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