理论教育 创新技术:风力发电的自主研发

创新技术:风力发电的自主研发

时间:2023-05-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:风力发电技术发展到目前阶段,其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。海上“巨无霸”SL5000系列风力发电机组是由华锐风电科技(集团)股份有限公司自主研发、具有完全知识产权、全球技术领先的电网友好型风电机组,采用先进的变桨变速双馈发电技术,单机容量为5 000 kW。2015年,首台5 MW级风力发电机组打入欧盟市场。中国中车旗下株洲电机有限公司为德国阿海珐风能股份公司研制的5 MW风力发电机2015年7月31日下线。

创新技术:风力发电的自主研发

2007年中国气象局风能太阳能研究中心提供的测算数据显示,中国可开发利用风力资源约为:陆上8亿kW,近海1.5亿kW。主要分布在东南沿海以及附近岛屿,内蒙古、新疆和甘肃河西走廊,以及华北青藏高原的部分地区,风力资源丰富。

风力发电技术发展到目前阶段,其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风力发电的优势在于:发电能力每增加一倍,成本就下降15%,近几年世界风力发电增长一直保持在30%以上。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化,风力发电成本可望再降。

1999年,国内首台国产化率达到93%的风电机组研发成功,并投入使用。机组主机功率600 kW,由新疆金风科技公司研制,叶片由中航惠腾公司研制。2005年,我国首台MW级变速恒频双馈异步风力发电机及其控制装置在兰州电机有限公司研制成功,这次研制成功的变速恒频双馈异步风力发电机以国家“863”高新技术研发项目“兆瓦级变速恒频风力发电机组”为依托,填补了该领域国内空白。

海上“巨无霸”SL5000系列风力发电机组是由华锐风电科技(集团)股份有限公司自主研发、具有完全知识产权、全球技术领先的电网友好型风电机组,采用先进的变桨变速双馈发电技术,单机容量为5 000 kW。它的机身非常庞大,机舱上可以起降直升机,它的风轮高度超过40层楼。轴承强度坚硬,SL5000所需要的最大的一个轴承有两层楼的高度。轴承因为既要受力又要运动,而成为最容易损坏的部分。世界上仅有三家符合要求的制造厂,其中一家在中国瓦房店。精密轴承的平滑和均匀度必须极为标准,故动用了最先进的加工设备——大型铣床。轴承使用的材料的硬度是家用不锈钢菜刀硬度的5倍。使用微米级的设备来检测其强度。加工这么大的轴承,它的误差不能超过6微米。风产生的扭力集中作用于主机架,因此,主机架必须坚不可摧;为了加工制造主机架的大型特厚钢板,需要用强力切割机,它的火焰温度有3 000多度,切割过程中,对误差的精确控制为后面的焊接工作打下了良好的基础。主机架还必须承受目前世界上最长的叶片所产生的巨大扭力,故焊接质量必须严格把关。62米长的叶片第一次被设计和制造出来,国内外无任何借鉴,只能依靠理论上的计算。在设计和材料的运用上,无论用什么规格和形状的叶片,都必须满足最大的强度、最轻的重量这两个要求。环氧树脂,这种材料固化后具有极好的化学稳定性和物理稳定性,它唯一的缺点就是延展性不足,科学家在环氧树脂里面加入编织物,构成复合材料,形成玻璃钢,厚度和重量只有原来的四分之一,强度却增加了十几倍。制造好后,在实验室进行了实验,实验过程中让叶片震动500万次,将实验标准都提高了级别;四个月过去了,经过一整套的测试之后,被测试的叶片相当于在非常严酷的环境下度过了20年的设计寿命,检测结果,叶片内部结构完好无损。机组长度超过150米,重量达到400吨,在安装过程中,如果海浪加上海风的影响,导致这种重量级的物体撞上固定的平台,哪怕是轻微的碰撞,都可能产生无法估量的后果。安装时必须拥有周密的计划和细致的操作,才能让庞大的机舱准确到达预定位置,机舱安装到位。(www.daowen.com)

2015年,首台5 MW级风力发电机组打入欧盟市场。中国中车旗下株洲电机有限公司为德国阿海珐风能股份公司研制的5 MW风力发电机2015年7月31日下线。这是中国兆瓦级风电电机首次打入对工业产品质量要求“严苛”的欧盟市场。面对德国阿海珐风能股份公司的“严苛”要求,“中车株洲电机”完成了100多项文件的提交审核工作,成功通过德国方面的供应商资质审核和监造体系认可,并获得欧盟质量体系中顶级标准VDA质量评审,而目前国内通过该VDA评审的企业屈指可数。通过与德国阿海珐公司的合作,“中车株洲电机”的风电产品实现了与欧洲体系无缝对接。这将推动中国高端制造装备产业进一步走向海外。

“中车株洲电机”为德国阿海珐公司研制的5 MW永磁同步发电机,是5 MW集成半直驱机组配套的一款新型发电机,是将来海上风电的主流风机。该款发电机采用了全密封耐盐雾结构接线盒、海上盐雾环境绝缘结构、中压永磁等先进技术,成功解决了海上风电防腐绝缘等关键问题。

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