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    全国能源风标委专家王立鹏:《导则》出台填补国内低风速风场建设指导标准空白

    浏览次数:331来源:中国风电能源网编辑:李锴时间:2017-04-14

    近日国家能源局发布第6号公告称《低风速风力发电机组选型导则》获批,今年8月1日起正式实施。据悉,该导则中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司主编、中车株洲电力机车研究所有限公司参编。风电开发重心南移,低风速领域成为风电企业掘金新蓝海,风电整机商也都在各自发力,争食低风速的“大蛋糕”。能源局在此背景下推出该标准有何用意?对我国低风速风电发展又有何指导意义呢?北极星风力发电网(下称“北极星”)采访了参编本导则的全国能源行业风标委专家、中车株洲所风电事业部副总工程师王立鹏。

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    全国能源行业风标委专家、中车株洲所风电事业部副总工程师王立鹏

    北极星:近日《低风速风力发电机组选型导则》获批引发行业广泛关注。作为该导则主要参编专家之一,您可否简要介绍下这个导则?

    王立鹏:该导则的出台历时4年之久。根据《国家能源局关于下达2013年第二批能源领域行业标准制修订计划的通知》(国能科技﹝2013﹞526号)的要求,中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司会同中国中车株洲电力机车研究所有限公司组成编制组,在2015年7月提交征求意见稿,广泛征求各方意见,至2016年12月形成《导则》初版,最后在2017年4月10日获批发布,并在今年8月1日起正式实施。

    本标准的主要技术内容包括:低风速机组的相关术语和定义;机组等级分类、参数、结构技术要求;机组附属系统;机组试验;机组运输、储存和安装备品备件及专用工器具;机组运行和维护等。

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    《低风速风力发电机组选型导则》
     

      北极星:中国风电开发中心正从三北地区向中东部及南方低风速地区转移。正值低风速成为风电行业热点之际,该导则的出台有什么指导意义呢?

      王立鹏:此前业内尚无统一的低风速风电机组选型规范,在低风速风场开发过程中,开发人员仅凭各自经验进行风电机组选型,经济性、安全性、可靠性、运输和维护要求等方面未能协同考虑,某些项目机组选型失误导致项目开发失败。本导则的出台,将指导、规范低风速风力发电机组设计和选型工作,确保风电机组设计、安装、维护和运行中的安全性,提高各部件及子系统运行的可靠性,统一低风速风电机组等级分类和选型考虑因素,使得风电事业能够持续健康发展。

      根据十三五规划,到2020年风电累计并网装机容量达到2.1亿千瓦,意味着未来四年平均每年将新增越1500万千瓦的装机容量,而2017年国家能源局发布了风电开发建设红色预警区域为三北区域六省(内蒙古、黑龙江、吉林、宁夏、甘肃和新疆),红色预警区域不得核准建设新的风电项目,重点解决弃风问题。因此,十三五期间风电项目的开发由三北区域逐步向中东部及南部区域转移,风电“东南飞”成为风电发展的必然选择。东南方地区与三北地区环境截然不同,《低风速风力发电机组选型导则》获批,填补了国内低风速风场建设指导标准的空白,为电企业主与整机厂商们解决当前低风速风场存在的实际问题提供了切入点:

      1)东南地区地形复杂,气候湿润,怎样面对覆冰、雷击等对风机影响巨大的自然灾害;

      2)低风速风资源比较离散,分布不均衡,影响大规模开发,如何评估风资源;

      3)如何准确、高效地捕获风资源;

      4)如何考虑低风速区域的湍流强度、风切变、入流角及尾流效应;

      5)如何在复杂地理环境下进行风机的运输和吊装;

      6)如何制定低风速风场的检修计划;

      7)如何实现低成本、高收入,以满足产业化需求;

      北极星:目前,风电整机商们纷纷发力低风速领域,大有“逐鹿中原”之势。该导则的出台,对风电整机商低风速机型的生产会有什么影响?

      王立鹏:我们一直认为一个成熟的行业应该有它的通用标准或准则。虽然风电行业在中国已发展多年,但是针对低风速市场,整机厂商应该考虑哪些因素,一直以来并没有通用的标准。这种情况,对整个风电行业的发展来说,虽然看似百花齐放,但是可能隐藏了许多应该考虑却没有考虑的项点,这样对整个行业的发展是不利。随着该导则的出台,国内众多厂商在低风速机组的设计之初就有了明确的依据。导则明确了低风速机组应该考虑哪些项点,对国内整机厂商的设计、生产有明确的指导意义,具体如下:

      1)风场建设倾向于定制化风机。低风速区域环境多种多样,风资源分布相当分散,不同区域对风电机组也会有特殊要求,《导则》规定:将低风速风力发电机组等级根据年平均风速可分为D-I 、D-II、D-III、D-S四级,每个等级根据湍流强度可分为A、B、C三类。便于风场建设根据当地情况定制化风机参数,但风机定制化无疑会增加风场建设成本,所以需要整机厂商在做出更多的创新性设计,既要满足风场风机定制化又要满足产业化降本的需求。

      2)高塔架技术将倍受业内关注。《导则》指出,“塔架高度应根据风电场的风切变和地形条件,通过技术经济比较确定。”而近年来风电行业发展的趋势非常明显,即大容量、长叶片、高塔筒,随着低风速区域的持续开发,其配套的相关技术越发成熟,就目前来看,增加风机的风轮直径的剩余空间已经不大,而增加风机塔筒高度,是低风速区提升发电量的一种直接且有效的手段。

      3)精细化风资源评估的云计算平台建设。南方风场风资源开发难度大,地形复杂,风况多变,好资源难寻,《导则》规定:切入风速不宜高于3.0m/s、额定风速不宜高于10m/s、切出风速宜高于18m/s。因此对于低风速风场来说,发电量与风资源好坏密切相关。由此可见,整机厂商不能仅仅专注于整机生产,还须要能为客户提供整体解决方案,如前期测风、微观选址、机位选择等在保证风电场后期收益中扮演的角色越来越重要。风资源评估技术的好坏,将直接对风电场机组选型、发电量计算、机组稳定运行和维护带来系统性风险,也将决定风电场工程投资成功与否。

      北极星:中车株洲所是唯一参与编制该导则的风电整机商。您觉得为什么会选中车株洲所?中车株洲所在低风速领域有哪些建树呢?

      王立鹏:首先我们特别感谢主编单位中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,这也是基于我们共同编制的另一个行业标准《高海拔风力发电机组技术导则》获得的肯定。我们认真对待这份信任,共同完成了标准制定工作,其实这些都是大家容易看到的表面现象,我们也愿意分享一些背后的故事。

      中车株洲所依托中车集团国际化平台,不仅具备风电整机制造全产业链,实现从部件到整机的全方位把控,研发平台高瞻远瞩,产品质量成熟可靠,在风力发电系统变流器及控制技术、大功率IGBT技术、试验测试技术、多维度智能优化平台实现等方面处于国内领先地位;另外,中车株洲所风电早期便拥有丰富的南方、西南风场建设经验,后在湖南株洲、湖南郴州、湖北香湾等多地建设了低风速风场,在低风速风场建设经验丰富。

      中车株洲所致力于做风电行业细分市场的技术驱动者,2009年年初,中车株洲所敏锐捕捉到低风速发展趋势,即成立了风资源、载荷、控制、环境适应性以及试验验证技术攻关团队。此外,在中车层面成立产品协同开发项目,借用高铁行业成功验证过的电机设计技术、齿轮箱设计技术、变流控制技术、可靠性设计与试验验证等技术,由株洲所风电事业部牵头,时代新材的叶片、株洲电机公司的发电机、中车戚墅堰所的齿轮箱、时代电气的变流器等多家单位协同产品开发,于2010年底在全国率先推出2MW D110产品并在行业率先通过鉴衡认证,最早按照当时的技术水平,2MW产品的风轮直径水平大多在100m左右,产品面世运行后得到客户的认可。当时为什么能这么快推出引起市场强烈反响的产品呢?首先我们具备较深厚的技术储备;其次我们中车内部有完整的产业链,中车旗下企业在风电零部件领域布局较多,已经形成了关键零部件的完整配套能力,如叶片、齿轮箱、发电机、变流器、弹性元件等均在市场中处于领先或主力位置。因此,在新产品设计时,协同开发,专业分工,我们具有无可比拟的协作优势。自此之后,中车株洲所又推出了2MW D116、2MW D121等低风速机型。出于对低风速技术的深刻理解与掌握,可以透露一点的是,2017年底我们会推出一款超低风速高性能产品,对于年平均风速为5/ms的风场,满发小时数将达到2100h以上。

      关于低风速领域的成绩,我们是首家推出2MW 低风速产品的厂家,也是国内首家获得动力学认证的企业;运行五年来,也在行业内获得了不少荣誉。以低风速典型风电场——华电湖南郴州太平里风电场为例,2016年利用小时数达到2440h,风场内部收益率高达28.7%!但这些都是过去,中车株洲所作为风电行业综合系统解决方案提供商,更加关注未来,以提升客户价值为导向,持续技术创新为根基,行业标准为指引,为客户提供可靠性高、安全性高、性价比高的产品和服务。
     

     

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