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CWP2016:如何让后大叶片时代风电机组运行更可靠

日期:2016-10-21    来源:能见APP

国际风力发电网

2016
10/21
16:28
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关键词: CWP2016 风电技术 中船重工海装风电张海亚

张海亚表示以后的风机发展方向应是运行可靠。

10月19日,2016年北京国际风能大会暨展览会在中国国际展览中心召开。中船重工(重庆)海装风电设备有限公司研发中心副主任张海亚在主论坛上发言,他表示发展方向应是运行可靠,开源是增大风门直径,节流的技术使产品运行更可靠,这不仅仅是可靠性的问题,可能涉及到很多方面,包括指导部件的设计制造和装配体的匹配设计,系统集成和安全设计。

以下为发言全文:

后大叶片时代,我把历史简单回顾一下,从08年开始国内风电进入价格战,持续不多久大家觉得还是要技术创新才能谋发展,技术创新的几个方面,第一是技术引进,5GW、6GW、4GW都是属于技术引进的方面,第二是许可证生产,另外一种是全新设计,包括海风的5GW是全新的设计,还有群组控制等等的方式。

102到120包括5GW的151到170都是增加风门直径的方式,这种方式,如图,红色是风轮直径的趋势图,绿色的点是单位千瓦扫风面积的趋势图,框框是海装2GW的系列,这是典型的1.5GW和4GW系列。对于低水平线,很多厂家引进和消化,都是单位千瓦扫风面积是3.5的水平线上,中位水平线大概是4.5的水平,包括111和接下来的3GW的项目都是这个水平线上,高位线是在5.6水平线上,包括2GW的120的水平线上,5GW目前要做的170也在4.5的中位水平线上,拓展的区间还是很大的。

图中的表明意思,针对海上风电的状况和陆上风电的状况,很多人争论到底什么功率为准,我觉得主要是叶片的技术发展方向上,叶片做多大,代表可以发多少电,单位千瓦扫风面积是直观的认识,陆上风电的保持额定功率不变风轮不能无限的增大,目前2GW陆上基本上到这个水平线上就差不多了。

后面的发展方向是运行可靠,开源是增大风门直径,这是直接很粗暴的,节流的技术使产品运行更可靠,这不仅仅是可靠性的问题,可能涉及到很多方面,包括指导部件的设计制造和装配体的匹配设计,系统集成和安全设计。

零部件质量的提升,各个零部件厂非常的相关,第二是指导零部件的设计,这是系统集成要干的活,还有定制化性能的提升。

基础故障的方面大家都取得了共识,齿轮箱一旦出现故障维修时间会比较长、造成的损失会比较大,应该怎么办呢?第一是提升零部件的质量,我们用成熟的产品是可以的,但是如果都用成熟的产品中国工业如何进步呢?现在互联网没有一个基础有只有做事情也是无根之水。第一步是提升零部件的质量水平,提升的方式齿轮箱发电机也有相应的方式,然后进行工艺的评定。

举个例子,滑环可靠性,每个部分的效益是多少,进行结果验证和修正,到2017年是2200多小时,2016年达到三千小时,这是就零部件提升所做的事情。做5兆瓦的过程中,2014年底到2015年,国内和国际上电价城乡都出现了问题,不是本身设计上的问题,都是通过设计认证的,而是现在的标准跟不上发展的节奏,对于大型工业集制造型越来越低,齿轮箱有不同的安全系数。

用什么安全性的系数是主机厂是如何判断的,零部件厂是没有决定权的,对发电机包括优化电池设计,提高发电机的效率,提高全生命周期的安全性。

具体的实践是举几个例子,对于系统性,之前在2000年以后到2005年引入了很多成熟的技术,相对来说容易坏,齿轮箱的结构,需要给定一个承受力,齿轮箱使用工矿,这个工作谁来做,只能是主机厂来做,设计的时候已经决定了齿轮箱的能力。5兆瓦也是单轴承,受力是背靠背的嘛。变桨轴承在2015年出了很多事情,而且也是一些知名的企业,这不是设计的问题而是标准的问题,同等技术而言轮骨钢骨不会有太多的变化,叶片的高度由于叶片越长,正常叶片一种是增大叶片的直径提高叶片叶根的受力,另外一种是是增加叶根的钢度,还有一种是法兰环的高度,还有一个是螺栓连接的可靠性,螺栓的可靠性特别是疲劳,现在的做法是2兆瓦的做法,在保持同样飞轮直径情况下,这样做不是没有道理的,选择这种方式不同的厚度疲劳伤害值不一样,我们的变桨轴承是满足20年的寿命要求,标准改变后很多厂家只能用3到5年,标准改了以后我们还好,也得益于我们的设计,定制的系统匹配,通过叶片的校准,这是属于风场运行上的方面。

我们是进行转速功率的调节,保证一定的功率输出进行发电,对于风来讲不是很听话的孩子,一段时间内包括趋势风、调度风、波动风,针对不同的特性也需要定制化的方面,一个风场不同的风机都有很大的不同,运行优化也是提高可靠性的方面之一。

安全性需要很多东西作为支撑,包括用工程服务评估、大数据平台,数据应用基础上对维护状态进行远程的实时监控,现在要有比较良好的展示,针对故障的发生时刻和诊断超限来研究一些关于零部件失效的趋势,这些东西日积月累达到足够了以后是可以指导成熟产品提高可靠性的关键指标。

最终体现的是风机发电的情况,2015年陆上风电的代表,某个工厂上的实际的发电情况,满发小时出高的只有达到五千多,低的因为选址的关系是两千多,总体上可以达到四千多运行的水平。

为什么要做这样的事情,我从小接受的教育落后就要挨打,从我们的根上讲,包括我们的理念上我们员工有四万多都是科研人员,决定了我们想把核心的技术掌握在自己的手中,可能我们的技术可能还不够完美,但是我认为如果大家还有印象的话,06年之前没有国产风机的时候国外风机卖什么价!大家可以有深刻的认识,必须有人出来做这样一件事,做风电是符合我们的专业化方向。

短板并没有弥补还有一些流程没有完善,比如海上风电的安装,海装也需要进行弥补。系统集成远远没有这么简单,不仅仅是供方而是和我们一起奋斗的小伙伴,掌握风机整体提升和零部件的匹配是非常精细化的过程,把握产业链核心的方向,带动行业发展,促进中国工业水平提高是我心目的梦想!

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