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上海电气在风电创新领域的「加减乘除」

日期:2020-05-29    来源:上海电气

国际风力发电网

2020
05/29
08:28
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关键词: 上海电气 风电技术 风力发电

在近日召开的全国“两会”中,保障能源安全,推动发展可再生能源被写入政府工作报告。作为可再生能源中的翘楚,风电已成为我国重要的发电形式。

截至2019年底,中国大陆风电累计装机210GW,占发电总装机的10.45%。其中,陆上风电204GW、海上风电5.93GW,分别占全球的37%、23%,位列全球第一和第三。2019年,风电为中国大陆总发电量贡献了5.54%。

展望未来,风电补贴退坡已开始逐步实施。

对于陆上风电项目:

2018年底之前核准但2020年底前仍未完成并网,或2019 - 2020年核准但2021年底前仍未完成并网,国家不再补贴;2021年1月1日及以后新核准的项目,全面实现平价上网,国家不再补贴。

对于海上风电项目:

中央财政仅补贴2021年底前全部机组完成并网的存量合规项目,不再补贴新增项目。

平价时代来临,中国风电来到了“凌云渡口”,能否脱胎换骨关键还在于降低度电成本。对整机商来说,机组技术创新是降本的一大有效途径。

目前整机商主要通过增大机组功率、叶片长度、塔筒高度、零部件可靠性、延长风机寿命来达到降低度电成本的目的。但要应对转瞬即至的平价时代,创新力度还远远不够。风机技术再突破再创新又将如何开展呢?

上海电气风电集团认为,在颠覆性技术出现之前,整机商的技术创新还是应该“在盒子里思考”,在风机上做“加减乘除”+“关联”。

“加法”思维 

“加法”思维是指将两个功能或子部件合并。比如,半直驱技术将齿轮箱和发电机进行合并,节省空间降重降载以降低成本。上海电气也在积极探索超级紧凑型半直驱技术,同时也在关注未来的伪直驱技术。伪直驱技术是指以电磁齿轮箱代替机械齿轮箱,实现高度集成的半直驱驱动链,增大功率密度、减少重量、缩小体积实现集约化降本。

 “减法”思维 

“减法”思维是指尝试将影响机组可靠性及寿命的关键部件减掉。

比如说,为了捕捉更多风能,塔筒逐渐增高使得成本也越来越高、控制也越来越难。是否能开发一种技术取消掉塔筒呢?

冷却系统是影响风机可靠性的主要痛点,但它也直接决定了系统能量密度。既然冷却是一个非常头疼的问题,是否能把主动冷却去掉实现自然冷却呢?

齿轮箱的可靠性问题是影响运维成本关键点之一,是否能把齿轮箱去掉?

上海电气目前在这几方面做创新探索:在塔筒方面,尝试颠覆传统支撑结构设计,创新出基础与主机一体化的新型机组结构。在冷却方面,探索新的冷却技术及功率器件技术,实现部分子系统自然冷却,提升机组系统可靠性能。上海电气海上直驱技术就是做减法,将齿轮箱去掉以后实现的创新。

 “乘法”思维 

“乘法”思维是指复制。比如在一台风机上可以采用多转子技术以及分段叶片的技术,分段叶片会很好地解决叶片越来越长带来的运输等相关难题。

“除法”思维 

“除法”思维是指把一个功能切成许多功能分拨出来给整个系统增添价值。比如在控制方面,风电行业早期以分布式应用为主,只有单台机组控制的概念。风场的出现使得控制功能衍生并多样化。除了风机主控,又增加了智能终端、SCADA、场控、CMS等功能。

未来还会增添大部件监控、大数据边缘计算、云计算等。在数字空间,数据和信息通过多个子系统分布处理,增加系统的价值。

 “关联”思维 

在风机创新方面,关联耦合是一个非常重要的创新理念。通过关联耦合实现“1+1>2”。比如,变频器和发电机在功能上的强耦合实现整个传动链的降载、减少传动链以及塔筒的重量,将控制和风轮耦合,实现转子系统轻量化,塔筒与控制相耦合,实现塔筒减重。

技术进步永无止境,突破创新也不仅限于此,上海电气将继续不断探索为中国风电平价时代贡献更多智慧。这是个平价的时代,也将是一个不平凡的时代。


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