国家风电制造技术发展特点分析中国工业网

时间:2019-03-25 12:08:05 来源:临汾资讯网 作者:匿名



到2020年底,国家规划建设能力将达到3000万千瓦的海上风电场。风能技术未来发展的动力主要来自蓬勃发展的海上风电场建设,这一发展趋势已不可逆转。

纵观中国风电产业技术和尖端技术的发展,目前国家风电制造技术的发展主要呈现以下特点:

1.行业集中是大势所趋

2012年,全国十大制造商累计产能的综合成本率达到83.2%,新增装机制造商前十大制造商的综合成本率达到81.2%。该国前15大风力发电机制造商占该国新装机容量的94.2%。 2012年,金风科技,华锐风电,国电联合电力,广东明阳和香电风能等五大企业占新增装机容量的国内市场份额的60%以上。可以看出,十多家大型风机制造商控制或垄断的国家风电设备市场形势没有发生重大变化。

近年来,风电设备制造商之间的合并,重组和收购已经加剧。例如:金风科技收购了德国Vensys公司;湘电股份1000万欧元收购荷兰达尔文公司;中富联众收购了德国NOI公司;中航飞腾于2009年收购了荷兰CTC刀片公司。此外,上海电气与西门子实现了战略合作,大唐集团和华创风能实现了战略重组,华创风能正式并入大唐集团。国内主要风电制造企业已完成产业布局,并在主要市场建立了生产基地。一家大公司相当于多家公司的整合。

2,横轴风力发电机技术仍是主流

横轴风力发电机技术具有风能转换效率高,轴短,大型风力发电机经济优势的优点,使得水平轴风力发电机仍然是我国大型风力发电机组发展的主流模式,占市场份额超过100%。最近开发的大型垂直轴风力涡轮机具有可以放置在风轮下或地面上的全风向风,变速装置和发电机的优点。近年来,相关的研究和开发不断进行并取得了一些进展,单机试验示范正在进行中,但风电场尚未应用单位产品。3.风力涡轮机单元的容量继续增加。

近年来,国内风电市场风电机组的单机容量不断增加。随着独立容量和利用效率的不断提高,国内主流车型在2005年从750千瓦增加到850千瓦,到2012年增加到1.5到2.5兆瓦。

同样,国内风电市场中风机的独立容量也在不断增加。 2011年新装机组的平均装机容量达到1.54兆瓦,而2012年新装机组的平均装机容量达到1.65兆瓦。 2012年,中国批量安装的最大风力发电机组为5MW。

近年来,海上风电场的发展进一步加速了大容量风力发电机的发展。中国华瑞风电的3MW海上风力涡轮机已在海上风电场分批应用。 3.6MW,5MW和6MW海上风力发电机组已投入试运行。目前,华瑞,金丰,上海电气,联合动力,湖南湘电,重庆海庄,东方汽轮机和广东明阳已开发出5MW或6MW大容量海上风力发电机组,用于大规模开发海洋。风电正在积极准备。

4,变桨调速功率调节技术已被广泛采用

由于俯仰功率调节模式具有平稳负荷控制,安全和高效的优点,近年来已广泛应用于大型风力涡轮机。结合变桨技术的应用和电力电子技术的发展,大多数风力发电机制造商采用变速恒频技术,开发了变桨距风力发电机,进一步提高和提高了风能转换效率。 2012年,全国安装的所有风力发电机均采用变桨调速恒频技术。大多数2MW以上的风力发电机采用三个独立的电控混合机构,叶片由三套变速电机和减速箱分别进行闭环控制。

双馈异步发电技术仍占主导地位

丹麦维斯塔斯,西班牙的Gamesa,GE Wind Energy,Suzlon和Nordex等外国公司都在生产双馈异步发电变速风力涡轮机。

中国国内企业华瑞风电,东方燃气轮机,国电联合动力,广东明阳和重庆海庄也在生产双馈异步发电机变速恒频风力发电机。 2011年,在中国的新型风力发电机组中,双馈异步发电变速风力发电机组约占73%。目前,中国瑞如风电开发的3MW双馈异步发电变速恒频风力发电机已投入海上风电场使用。 6兆瓦双馈异步发电变速恒频风力发电机已投入试运行。国电联合动力公司的6兆瓦双馈异步发电变速恒频风力发电机已经安装和测试。6,直接驱动,全功率转换器技术得到了迅速发展

无齿轮箱的直接驱动模式可以有效减少齿轮箱问题引起的单元故障,可以有效提高系统运行的可靠性和寿命,降低风电场的维护成本,从而逐渐获得市场的青睐。中国的新疆金风科技有限公司和德国的Vensys联合开发了1.5MW直驱风力发电机组,其中数千台已安装在风电场。

2011年和2012年,金风科技成为中国最大的风电市场供应商。与此同时,中国的湘电2MW直驱风力发电机也大量进入市场,并安装和运行了5MW直驱风力发电机组。其他如:华创风能,广西银河爱美迪,航天万源,潍坊瑞麒,包头汇稀土,江西美德公司,山东鲁能等生产企业也开发了永磁直驱风力发电机组。在2012年的新型大型风力涡轮机中,永磁直驱风力涡轮机约占26%。

如图7所示,已经应用了各种全功率转换器风力涡轮机

随着直驱永磁风力发电机的增加和高速永磁风力发电机高速齿轮箱的出现,全功率变流器技术得到了广泛的发展和应用。全功率变流器的并网技术用于将风力发电机和发电机的速度范围扩展到额定速度的0到150%。全功率转换器技术为低电压穿越提供了简单而先进的解决方案,可以提高设备的风能利用范围。近年来,由于全功率变流器技术的成熟,一些企业选择了带齿轮箱和全功率变流器的同步发电机或鼠笼式发电机的传动链形式。它们主要分为两类,一类是1000kW以下的单位。以全功率变流器的电励磁同步电动机的形式,如海庄,长兴风电和九合能源850kW机组,航天万源900kW机组,另一种是永磁同步电动机或鼠笼。电机配有变速箱和全功率变流器。主要用于2.5MW及以上型号。一些公司选择永磁同步电动机或带有齿轮箱的鼠笼式电动机和传动链形式的全功率变流器,例如金。风3MW机组,明阳3MW超紧凑机组和CSR 2.5MW机组,维斯塔斯V112,西门子SWT-3.6-120和Gamesa G10X-4.5等国际厂商;以上全功率变流器风力发电机也代表了未来的发展趋势。8.低风速区域风力发电设备的研究和开发进展

针对我国大部分地区低风速区的实际情况,国内企业通过技术创新开发出有针对性的风力发电机产品和解决方案。最明显的特征是更长的风力涡轮机叶片,更高的塔架和捕获的风能。更多资源。以1.5MW风力发电机组为例,2012年新增单位中60%以上为直径86米以上的风力发电机组,约1.5MW机组甚至使用直径93米以上的风力发电机组。在中国提供1.5MW风力涡轮机的30多家公司中,有10多家拥有直径超过90米的风力涡轮机供应能力。 2MW低速风力发电机组风机直径108米以上,金丰公司2.5MW低速风机风机直径达121米。这些低速风力涡轮机在中国南方省份的分布式风电场中发挥着重要作用。

9.大型风力涡轮机关键部件的性能正在提高

中国在大型风力发电机组关键部件方面也取得了重大进展,如南京高速齿轮箱厂,重庆齿轮箱厂,大连重工减速机厂,杭州前进齿轮箱厂和德阳双重机械有限公司等。单位供应能力充足,质量明显提高。中材科技,保定辉腾,连云港中富联众等刀片生产企业供货能力充足,质量有所提升。国内生产能力可达48.8。 m,与3兆瓦风力涡轮机相匹配的大型叶片,与6MW风力涡轮机相匹配的叶片也已下线;永济电机厂和兰州电机厂生产的产品体积大,质量大大提高。从2013年第七届上海风能展览会的情况来看,中国风电设备产业链已经形成,为未来的快速发展奠定了坚实的基础。中国已经在某些基本结构件,铸件和锻件等方面具有优势,不仅要满足国内市场需求,还要向国际市场供应。

北京科诺伟业能源科技有限公司,深圳沃旺电气,合肥阳光电力有限公司,北京庆能华福风电科技有限公司,天津瑞能电气,金丰天成科创,龙源电气,九州电气,许多公司都有能力开发,生产和供应兆瓦风力发电机转换器。10.刀片技术的发展趋势

随着风力涡轮机的尺寸增加,叶片的长度也变得更长。为了防止叶片尖端与塔架碰撞,设计的主要思想是增加叶片的刚度。为了减少重力并保持频率,必须减小叶片的重量。良好的疲劳特性和良好的阻尼结构有助于确保叶片的长期使用寿命。

将开发并安装额外的叶片状态感测设备在风力涡轮机上,以在叶片结构中的裂缝发展成致命损坏之前或在风力涡轮机完全损坏之前警告操作者。对于陆上风力涡轮机,这种类型的测试设备将很快成为必需品。

为了增加叶片的刚度并防止其由于弯曲而撞击塔架,增强的碳纤维材料将广泛用于长度超过50米的叶片上。

为了促进兆瓦级叶片的公路运输,一些公司已经研究了将叶片制造成两个部分的技术。例如,叶片由内叶片和外叶片组成,叶片根部附近的内段由钢制成,外玻璃纤维增??强塑料壳形成气动形状的表面。

11.风电场建设和运营的技术水平正在提高

随着风电场建设评价的不断提高和后期施工质量的提高,国外先进的测试设备和评估软件已经开发出来,用于风资源的测试和评估。已经开发了用于风电场选址的商业应用,尤其是用于选址。在风力涡轮机的设计和输配电系统的设计中也开发了成熟的软件。国外对风电机组和风电场的短期和长期发电预测也进行了大量研究,取得了重大进展,预测准确率超过90%。

12.在恶劣天气条件下风力涡轮机的可靠性受到重视。

由于沙尘暴,低温,冰雪,中国北方的雷暴,东南沿海的台风和盐雾,以及西南部的??高海拔和其他恶劣气候,恶劣的气候已经对中国产生了巨大的影响。风力涡轮机,包括增加的维护工作量。减少发电量,在严重的情况下,减少风力涡轮机的损坏。因此,在风力涡轮机的设计和操作中,必须采取某些预防措施来提高风力涡轮机承受恶劣气候并减少损失的能力。因此,近年来,中国的风力发电机组研发单位开发出适应恶劣天气条件的风力发电机组,在防砂,耐低温,防雷,抗台风,防盐雾等方面,确保风力发电。涡轮机在恶劣的天气条件下。风电场可以可靠运行并增加发电量。13.采用低电压穿越技术

随着风力发电机组单机容量的不断增加和风电场规模的不断扩大,风力发电机与电网之间的相互影响日益严重。一旦电网故障导致大面积风力发电机由于其自身保护而断开,将严重影响电力系统的运行稳定性。因此,随着连接到电网的风力涡轮机的容量继续增加,电网的要求越来越高。通常,在电网故障出现电压下降的情况下,发电机组需要故障转移。并且在故障消除后,电力系统可以尽快恢复到稳定运行,也就是说,风力涡轮机需要具有低电压穿越能力。随着风力发电装机容量的不断增加,中国的电网系统运行指南规范了风力发电机的低电压穿越(LVRT)能力。目前,中国的兆瓦级风力发电机组在电网电压下降的情况下可以采取相应的对策,以确保风电系统的安全运行,实现LVRT功能。目前,中国有30多台风力发电机组具有低电压穿越性能,超过20台机组通过了中国电力科学研究院的低压电机性能测试。

14.海上风电技术已成为重要的发展方向

在中国,随着海上风电场规模的不断扩大,各大风电机组制造商都积极投资开发大功率海上风电机组。华瑞率先推出??3MW海上风电机组,并将其投入上海东海大桥海上风电场的电网运行。华瑞公司江苏盐城海上风电研发基地生产的6MW海上风电机组于2011年10月完成了江苏省射阳县临港工业区首台机组的吊装。金风科技开发的6MW直驱式海上风机江苏省大丰县海上风电机组研发基地建设已陆续推出。湖南湘电收购了荷兰达尔文公司,公司开发的5MW海上直驱永磁风力发电机已投入运行。在科技部的支持下,重庆海埠建立了“海上风电工程技术研发中心”,形成了完整的产业链整合,完成了5兆瓦海上风电机组的研发。国电联合动力开发的6MW海上风电机组已安装试运行。东方汽轮机开发的5.5MW海上风力发电机已下线。明阳风电,上海电气,南车株洲电力,浙江云达等都在努力开发大型海上风电机组。

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