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超低风速智能风机技术推动分散式风能开发

     “传统意义上,7米/秒以下风区曾被市场认为没有投资价值。但是远景自主研发、全球首台1.5兆瓦93米超大风轮智能风机在系统设计、结构优化和控制算法方面的新突破,可以把风机适用风速降到5.5米/秒,从而使占我国风资源30%的超低风速地区结束了无法有效开发风电的历史。”远景能源科技有限公司CEO张雷在接受记者采访时表示。

    4月30日,远景能源全球第一台1.5兆瓦93米超大风轮机组在安徽来安风场并网发电,标志着远景能源向超低风速风机技术领域挺进并再次取得突破。

    为分散式风能开发提供技术支撑

    近年来,我国风电集中式规模化发展渐趋饱和,国内的风电开发主要集中在“三北”、东南沿海等风资源丰富的高风速地区,受此影响,许多大型风电基地弃风率比重居高不下。在此背景下,鼓励发展分散式风电项目,成为当前乃至今后我国风电产业发展新热点。

    此前,国家能源局新能源与可再生能源司副司长史立山曾表示,在目前大基地风电建设之外,未来国家将支持在资源不太丰富的地区发展低风速风电场,倡导分散式开发。

    低风速风电是指风速在6~8米/秒之间,年利用小时数在2000小时以下的风电开发项目。目前全国范围内可利用的低风速资源面积约占全国风能资源区的68%,且均接近电网负荷的受端地区。在“十二五”规划提出的1亿千瓦风电装机目标中,将有2000万千瓦的份额属于低风速风电开发。

    早在2009年10月,远景能源国际研发团队就完成了1.5兆瓦87米风轮低风速机组设计稿,拉开了量产的序幕。

    2011年1月5日,使用远景87米大风轮机组的安徽来安风电场顺利并网发电,标志着安徽正式结束了无法开发风电的历史,引起业内的持续关注。其实,在这之前,“远景低风速风机可以让6米/秒的风速为开发商赚钱”的信息就已在业内热传,而此前不受市场关注的低风速资源开放也逐渐成为开发商竞相追逐和储备的项目。

    国电龙源一位不愿具名的技术专家说:“远景的这款低风速风机产品,是我们还没想到,而又正是我们继续投资风电、加大开发风电力度所需要的产品。”据介绍,来安风电项目是国内第一个风速低于6米/秒的低风速风力发电项目,年发电量预计达3.9亿千瓦时,利用小时数达近2000小时。“尽管不及‘三北’地区2600~2800的风电利用小时数,但该地区距离华东电网的受端非常近,机组基本都可满发,这就能保证项目的稳定投资收益率。”该项目负责人表示,龙源电力还将在安徽和山东等地兴建一批低风速风场。

    2011年10月,远景能源又在原有基础上成功推出了1.5兆瓦93米风轮机组。

    2012年4月30日该机组顺利在来安风场并网发电。远景能源研发总监George评价,“1.5兆瓦93米风轮风机是基于1.5兆瓦87米风轮风机开发出的一款更大风轮直径的风机。与87米风轮风机相比,扫风面积增加了13.2%,5.5米/秒平均风速下发电量提升9%左右,在超低风速的风场上更具有竞争力。”

    以持续降低度电成本为技术理念

    “我们通过一系列全球专利技术,同时凭借其在低风速市场的领先地位所获取的大量第一手运行数据和对低风速风况独有特点的准确把握,将这款93米风轮机组推向最低风速5.5米/秒的广大超低风速区域,并能为开发商带来很好的收益。”远景能源丹麦创新中心研发总监安德斯告诉记者,这是一款针对中国低风市场量身定制的产品,它的设计是从改变欧洲风机风轮的“黄金比例”概念开始的。

    远景能源研发总监George解释说,在确定可利用风速目标的条件下,风轮面积与功率之比有个黄金比例。按照这个概念,1.5兆瓦机组风轮直径可以做到82米,但这是基于欧洲7米/秒以上可利用风速所做的设计。有开发商曾专门做过测算,结果表明低风速区域不具有投资价值。

    需要注意的是,如果把2兆瓦风机的风轮安装到1.5兆瓦风机上,就意味着2兆瓦的风轮发了1.5兆瓦的电量,这种以牺牲成本为代价的发电量不符合远景“持续降低度电成本,为客户创造价值”的技术理念。

    “必须保证大风轮风机载荷的推力、弯矩,以及基础的倾覆力与常规1.5兆瓦风机接近,同时还要把风轮做得和2兆瓦风机一样大。”George说,“这就是技术挑战,解决这些就可以把人们认为不可开发的低风速区域变得可以开发。”“创新设计不是把载荷彻底消解掉,而是用智慧的方法把载荷转化和分化。否则,多发的电量就要为由于载荷加大而增加的成本埋单了。”龙源来安项目人员称,“相对于传统的70米~80米风轮机组,在成本基本保持不变的情况下,87米风轮1.5兆瓦低风速机组可以有效增加发电量7%~11%。”由于低风速风况的特有高湍流、变风向特点,机组发电量在传统控制技术下并不能随风轮直径增加而有效增加,随后,远景能源在丹麦创新团队及中国研发团队的共同努力下,采用先进传感技术(AST)和控制系统优化技术,解决了高湍流下风轮捕获效率下降、偏航误差大等诸多低风速技术难题,推出的1.5兆瓦93米风轮机组发电能力远远超过简单增加叶轮长度的传统方式,从而开辟了广阔的超低风速区域的商业市场。

(责任编辑:wzxny)