风力发电机组选型因素探析
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第 26卷 第 4期 2010年 2月
甘肃科技 Gansu Science and T echno logy
Vol. 26 N o. 4 F eb. 2010
风力发电机组选型因素探析
李建春
(酒泉职业技术学院, 甘肃 酒泉 735000)
摘 要: 随着我国风电行业的发展, 风电装机规模高速增长, 风电场 建设进入超 常规发展, 出现 了部分风力 发电机组 效益不佳, 通过分析风电场建设中存在的问题, 结合风电设备发展趋势, 提出在 风力发电机组选型中考虑的因素。 关键词: 风电场; 风力发电 机组; 选型; 因素 中图分类号: TM 614
1 我国风电发展状况
1. 1 我国风电场的建设状况 我国并网型风力发电场的数量经历了一个从无
到有, 从少到多, 规模从小到大的发展过程, 到 2007 年底已投产的风力发电场 158个, 到 2008年底已投 产的风力发电场已 200多个, 总装机容量 ( 即已吊 装完毕的机组容量 )是 1221万 kW [ 1] , 年发电量 128 亿度, 风电场的建设已 进入了超常规 的发展时期。 2004~ 2008年风电装机容量增长情况, 见表 1。
表 1 2004~ 2008年风电装机容量增 长情况
年份 2 004 2 005 2 006 2 007 2 008
累计 (取整数 ) ( 万 kW ) 76 126 260 591
1 21 5
增长率 (% )
66 10 6 12 7 10 6
1. 2 并网型风力发电机组制造业发展情况 1999年我国 / 新疆金风科技 0生产出 600kW 失
企业 8家, 外商独资企业 9家 [ 2] 。国有控股企业已 大批量生产 1. 5MW 风机的企业有 3家, 即 / 金风 0、 / 华锐 0、/ 东 汽 0, 到 2008 年 底 / 华 锐 0累计 生 产 115MW 风机 1700 台; / 东汽 0累计生产 1. 5MW 风 机 1000 台; / 金风 0累计生产 1. 5MW 风机 410 台, 还有许多家风机制造商已进入批量生产兆瓦级风机 的阶段。由于国内风电市场的扩大, 整机数量需求 量的增加也拉动了零部件配套企业的发展, 我国目 前生产风机叶片的厂家已超过 50家。
7)特殊情况要求。在我国北方地区, 冬季气温 很低, 一些地区最低温度达到 - 40e , 而风力发电机 组的设计运行最低气温一般在 - 20e 左右, 风电机 组在超 低 温度 下运 行 将损 坏 风力 发 电 机组 的 部 件 [ 4] , 因此当环境温度 < - 20e , 应采 用低温型风 力发电机组; 在南方及东部沿海地带, 由于环境温度 较高, 因此, 当环境温度 > 30e , 应采用高温型风力 发电机组; 沿海和海岛地区, 同时需注重防腐和绝缘 性能; 在冬季有低温和高湿度同时出现的地区, 如长 江流域等, 还需注意防止叶片结冰; 北方风沙较大地 区, 注重防尘。
速型风力发电机组, 2005年 / 新疆金风科技 0、沈阳 工业大学 研制出 兆瓦级 双馈 型风 力发 电机组, 自 2003年以来, 我国进入风电设备制造的企业数量逐 年增加。国内 共有风机制造商 67家 之多, 其中国 有、国有控股企业 27家之多, 民营企业 23家, 合资
2 风力发电机组的发展趋势
好
好
造价
低
低
一般
低
6 结论
介绍了上海地铁 11号线支线的受损情况, 并根 据各环管片实际被 PHC 桩造成的受损状态, 提出了 不同的修复原则; 根据相应的原则, 详细地给出了相 应的措施。结合本修复工程的具体实际情况, 提出 了 4种修复方案, 并经过方案比选, 明确了各个方案 在本修复工程中的优缺点。对以后类似工程具有重 要的借鉴意义和指导作用。
我国风电发展取得了前所未有的喜人局面, 对 国家电力建设做出了应有的贡献, 但由于设备选型 不当, 造成部分风电场运行中风电机组出现不少问 题, 使相当部分风电场的发电量达不到原设计指标, 风电场等效满负荷利用小时数低于设计值 [ 3] 。
1) 机型选择不当, 造成不能正常发电。 2) 机组不成熟, 正处在可靠性增长期, 故障多, 严重影响发电量。 3) 重要部件出现故障, 因缺少零备件或者零备 件供应不及时, 造成停机。 4) 在当地气候条件下, 受机组性能限制不能正 常运行, 如, 低温条件下停机等现象。 5) 有些机组其使用性能达不到原设计指标。 6) 外购产品, 在海上运输过程中 有损坏情况, 影响发电时间。
率。变桨距机型 与失速 型机组 相比可 提高 5% ~ 10% 的发电量; 采用变桨距调节方式避免了定桨距 调节方式中超过额定风速发电功率将下降的缺点, 提高风力机的运行效率。
5)综合考虑风力发电机组的报价, 选择性价比 高的机组 ( 单位千瓦年发电量 /单位千瓦设备价 )。 评价一个风电项目的好坏主要通过风电项目投资回 报情况来说明, 而影响风电项目投资回报情况主要 通过上网电量、固 定资产投资、上网电价等 因素反 映。在电网电价暂不确定的情况下, 风电设备价格 决定了投资规模和效益, 因此在风力发电机组选型 中要选择性价比高的风电机组。
6)选择高输出电压的风力 发电机组。目前风 力发电机组的输出电压有 400V、690V 几种, 而高电 压风力发电机组输出端电压可以提高到 10~ 20kV, 甚至高达 40kV, 不用增速齿轮箱, 减少了齿轮箱运 行时能量损耗, 不用升压变压器而直接与电网连接, 免除了变压器运行时的损耗, 提高了运行的可靠性, 降低风力发电成本, 效率可提高 5% 左右 [ 4 ] 。
2)采用无齿轮箱直接驱动技术的风电 机组的 市场份额在迅速扩大。无齿轮传动提高了风电转换 的效率, 减少了油品及其它耗材并降低了噪音, 而且 不易造成风电机组故障。
3)变桨和变速技术更具发 展优势。变 桨矩调 节能提供更好的输出功率品质, 通过控制发电机的 转速, 能够使风力发电机的叶尖速比接近最佳值, 提 高风力发电机的运行效率。
1)风力发电机组单机容量继续增大, 更具经济 性。目前, 兆瓦级风电机组已成为风电市场中的主 流机型, 在 1997年以前市场份额还不及 10% , 2001 年则超过一半, 2003年已达到 70. 5% , 2005年高达 76% 。近年来, 近海风能资源的开发进一步加快了 大容量风电机组的发展, 世界上已运行的最大风电 机组单机容量已达到 5MW, 6MW 风电机组也已研 制成功。单机容量为 5MW 的风机已经进入商业化 运行阶段。
进行注浆加固后进行分台阶开挖, 修补管片。
果, 见表 1。
表 1 不同修补方案比选表
明挖方案
旋喷加固暗挖 方案
冻结加固暗挖方案
旋喷 + 局部冻结方案
施工安全
最安全
安全
安全
安全
工期
长
短
较长
较长
对一临般近隧
道影响
略大
一般
一般
对基京本沪无高影响
铁施工影响
严重影响
基本无影响
基本无影响
隧道修复效果
塌陷段最好
好
( 2)生产厂家是否通过质量管理体系认证, 并 取得 ISO9001证书。
( 3)是否获得产品证书 ( A 级或 B 级 ) 。 ( 下转第 149页 )
第 4期
成志勇: 上海地铁 11号线支线隧道修复工程探讨
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定于衬砌内表面的方式, 钢环通过现场测量放样后 加工, 以保证它与衬砌内壁的贴合。为使钢圈与衬
8 )运 输和 安装 条 件限 制 。 在大 型 机 组 的 运 输、 安装较为困难的地区, 应考虑采用较小型的机组。
9)考虑风电机组装配和主要部件生产 厂家情 况。风力发电机组生产厂家的情况, 直接影响机组 的性能、质量等多项指标。在选型时应对机组生产 厂家情况进行考察。
( 1)生产厂家实力 (含财务状况 ) , 业绩 ( 产品产 量、销售情况和品种 )。
[ 7] 李俊奇. 降水井点 选择和设计中 关键参数 分析 [ J] . 北 京建筑工程学报, 2002, 18( 2): 14-17.
1) 根据风况和安全要求, 选择符合当地风资源 情况的风力发电机组。现阶段, 一些风电项目不管 拟建场址区的风能资源情况如何, 风电设备选型上 都以兆瓦级机组为目标, 以 1. 5MW 机组选型为最 多, 而 1. 5MW 级单机的额定风速多以 14m / s左右 为主, 一个二级 风能 资源的 风电 场其 年平均 风速 70m 轮毂高度的实测风还不到 6. 6m / s, 影响了风电 机组的正常发电。因此, 在弄清风电场址区的风速 分布情况后, 根据平均风速值、湍流计算值和极大风 速推算值等, 以及风力发电机组分级的相关规定, 来 选择符合该区域风况的风电机组及主要部件。
2) 尽量选用较大容量机型, 以减少风力发电机 组的数量, 从而减少土地面积的占用。
3) 尽量选择塔架较高的机型, 以尽可能的获取 风能。在中、大型风力发电机的设计中, 采用了更高 的塔架, 以捕获更多的风能。在地处平坦地带的风 力发电机, 在 50m 高度捕捉的风能要比 30m 高处多
20% 。 4)尽量 选用变 桨距机 型, 以提 高风 能利用 效
压注环氧树脂的进浆孔、出浆孔 ( 包括观察孔、备用 行修补, 或者现浇砼替换。
注入孔 ) 。 4. 3 冻结加固暗挖法
5 方案比选
采用对受损部位采用普通盐水冻结, 土体冻结
针对以上提出的 4种加固, 每循环对塌落土体 行性、工期以及造 价等方面进行 分析比选, 比选结
4)永磁电机优势显著。直驱风电机组 包括永 磁和励磁两种发电机技术。与励磁电机相比, 永磁 电机, 特别是稀土永磁电机不仅具有结构简单、运行 可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高、电机的形状
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甘肃科技
第 26卷
和尺寸可以灵活多样等显著优点, 而且在额定的低 转速下输出功率较大、效率较高。
甘肃科技 Gansu Science and T echno logy
Vol. 26 N o. 4 F eb. 2010
风力发电机组选型因素探析
李建春
(酒泉职业技术学院, 甘肃 酒泉 735000)
摘 要: 随着我国风电行业的发展, 风电装机规模高速增长, 风电场 建设进入超 常规发展, 出现 了部分风力 发电机组 效益不佳, 通过分析风电场建设中存在的问题, 结合风电设备发展趋势, 提出在 风力发电机组选型中考虑的因素。 关键词: 风电场; 风力发电 机组; 选型; 因素 中图分类号: TM 614
1 我国风电发展状况
1. 1 我国风电场的建设状况 我国并网型风力发电场的数量经历了一个从无
到有, 从少到多, 规模从小到大的发展过程, 到 2007 年底已投产的风力发电场 158个, 到 2008年底已投 产的风力发电场已 200多个, 总装机容量 ( 即已吊 装完毕的机组容量 )是 1221万 kW [ 1] , 年发电量 128 亿度, 风电场的建设已 进入了超常规 的发展时期。 2004~ 2008年风电装机容量增长情况, 见表 1。
表 1 2004~ 2008年风电装机容量增 长情况
年份 2 004 2 005 2 006 2 007 2 008
累计 (取整数 ) ( 万 kW ) 76 126 260 591
1 21 5
增长率 (% )
66 10 6 12 7 10 6
1. 2 并网型风力发电机组制造业发展情况 1999年我国 / 新疆金风科技 0生产出 600kW 失
企业 8家, 外商独资企业 9家 [ 2] 。国有控股企业已 大批量生产 1. 5MW 风机的企业有 3家, 即 / 金风 0、 / 华锐 0、/ 东 汽 0, 到 2008 年 底 / 华 锐 0累计 生 产 115MW 风机 1700 台; / 东汽 0累计生产 1. 5MW 风 机 1000 台; / 金风 0累计生产 1. 5MW 风机 410 台, 还有许多家风机制造商已进入批量生产兆瓦级风机 的阶段。由于国内风电市场的扩大, 整机数量需求 量的增加也拉动了零部件配套企业的发展, 我国目 前生产风机叶片的厂家已超过 50家。
7)特殊情况要求。在我国北方地区, 冬季气温 很低, 一些地区最低温度达到 - 40e , 而风力发电机 组的设计运行最低气温一般在 - 20e 左右, 风电机 组在超 低 温度 下运 行 将损 坏 风力 发 电 机组 的 部 件 [ 4] , 因此当环境温度 < - 20e , 应采 用低温型风 力发电机组; 在南方及东部沿海地带, 由于环境温度 较高, 因此, 当环境温度 > 30e , 应采用高温型风力 发电机组; 沿海和海岛地区, 同时需注重防腐和绝缘 性能; 在冬季有低温和高湿度同时出现的地区, 如长 江流域等, 还需注意防止叶片结冰; 北方风沙较大地 区, 注重防尘。
速型风力发电机组, 2005年 / 新疆金风科技 0、沈阳 工业大学 研制出 兆瓦级 双馈 型风 力发 电机组, 自 2003年以来, 我国进入风电设备制造的企业数量逐 年增加。国内 共有风机制造商 67家 之多, 其中国 有、国有控股企业 27家之多, 民营企业 23家, 合资
2 风力发电机组的发展趋势
好
好
造价
低
低
一般
低
6 结论
介绍了上海地铁 11号线支线的受损情况, 并根 据各环管片实际被 PHC 桩造成的受损状态, 提出了 不同的修复原则; 根据相应的原则, 详细地给出了相 应的措施。结合本修复工程的具体实际情况, 提出 了 4种修复方案, 并经过方案比选, 明确了各个方案 在本修复工程中的优缺点。对以后类似工程具有重 要的借鉴意义和指导作用。
我国风电发展取得了前所未有的喜人局面, 对 国家电力建设做出了应有的贡献, 但由于设备选型 不当, 造成部分风电场运行中风电机组出现不少问 题, 使相当部分风电场的发电量达不到原设计指标, 风电场等效满负荷利用小时数低于设计值 [ 3] 。
1) 机型选择不当, 造成不能正常发电。 2) 机组不成熟, 正处在可靠性增长期, 故障多, 严重影响发电量。 3) 重要部件出现故障, 因缺少零备件或者零备 件供应不及时, 造成停机。 4) 在当地气候条件下, 受机组性能限制不能正 常运行, 如, 低温条件下停机等现象。 5) 有些机组其使用性能达不到原设计指标。 6) 外购产品, 在海上运输过程中 有损坏情况, 影响发电时间。
率。变桨距机型 与失速 型机组 相比可 提高 5% ~ 10% 的发电量; 采用变桨距调节方式避免了定桨距 调节方式中超过额定风速发电功率将下降的缺点, 提高风力机的运行效率。
5)综合考虑风力发电机组的报价, 选择性价比 高的机组 ( 单位千瓦年发电量 /单位千瓦设备价 )。 评价一个风电项目的好坏主要通过风电项目投资回 报情况来说明, 而影响风电项目投资回报情况主要 通过上网电量、固 定资产投资、上网电价等 因素反 映。在电网电价暂不确定的情况下, 风电设备价格 决定了投资规模和效益, 因此在风力发电机组选型 中要选择性价比高的风电机组。
6)选择高输出电压的风力 发电机组。目前风 力发电机组的输出电压有 400V、690V 几种, 而高电 压风力发电机组输出端电压可以提高到 10~ 20kV, 甚至高达 40kV, 不用增速齿轮箱, 减少了齿轮箱运 行时能量损耗, 不用升压变压器而直接与电网连接, 免除了变压器运行时的损耗, 提高了运行的可靠性, 降低风力发电成本, 效率可提高 5% 左右 [ 4 ] 。
2)采用无齿轮箱直接驱动技术的风电 机组的 市场份额在迅速扩大。无齿轮传动提高了风电转换 的效率, 减少了油品及其它耗材并降低了噪音, 而且 不易造成风电机组故障。
3)变桨和变速技术更具发 展优势。变 桨矩调 节能提供更好的输出功率品质, 通过控制发电机的 转速, 能够使风力发电机的叶尖速比接近最佳值, 提 高风力发电机的运行效率。
1)风力发电机组单机容量继续增大, 更具经济 性。目前, 兆瓦级风电机组已成为风电市场中的主 流机型, 在 1997年以前市场份额还不及 10% , 2001 年则超过一半, 2003年已达到 70. 5% , 2005年高达 76% 。近年来, 近海风能资源的开发进一步加快了 大容量风电机组的发展, 世界上已运行的最大风电 机组单机容量已达到 5MW, 6MW 风电机组也已研 制成功。单机容量为 5MW 的风机已经进入商业化 运行阶段。
进行注浆加固后进行分台阶开挖, 修补管片。
果, 见表 1。
表 1 不同修补方案比选表
明挖方案
旋喷加固暗挖 方案
冻结加固暗挖方案
旋喷 + 局部冻结方案
施工安全
最安全
安全
安全
安全
工期
长
短
较长
较长
对一临般近隧
道影响
略大
一般
一般
对基京本沪无高影响
铁施工影响
严重影响
基本无影响
基本无影响
隧道修复效果
塌陷段最好
好
( 2)生产厂家是否通过质量管理体系认证, 并 取得 ISO9001证书。
( 3)是否获得产品证书 ( A 级或 B 级 ) 。 ( 下转第 149页 )
第 4期
成志勇: 上海地铁 11号线支线隧道修复工程探讨
149
定于衬砌内表面的方式, 钢环通过现场测量放样后 加工, 以保证它与衬砌内壁的贴合。为使钢圈与衬
8 )运 输和 安装 条 件限 制 。 在大 型 机 组 的 运 输、 安装较为困难的地区, 应考虑采用较小型的机组。
9)考虑风电机组装配和主要部件生产 厂家情 况。风力发电机组生产厂家的情况, 直接影响机组 的性能、质量等多项指标。在选型时应对机组生产 厂家情况进行考察。
( 1)生产厂家实力 (含财务状况 ) , 业绩 ( 产品产 量、销售情况和品种 )。
[ 7] 李俊奇. 降水井点 选择和设计中 关键参数 分析 [ J] . 北 京建筑工程学报, 2002, 18( 2): 14-17.
1) 根据风况和安全要求, 选择符合当地风资源 情况的风力发电机组。现阶段, 一些风电项目不管 拟建场址区的风能资源情况如何, 风电设备选型上 都以兆瓦级机组为目标, 以 1. 5MW 机组选型为最 多, 而 1. 5MW 级单机的额定风速多以 14m / s左右 为主, 一个二级 风能 资源的 风电 场其 年平均 风速 70m 轮毂高度的实测风还不到 6. 6m / s, 影响了风电 机组的正常发电。因此, 在弄清风电场址区的风速 分布情况后, 根据平均风速值、湍流计算值和极大风 速推算值等, 以及风力发电机组分级的相关规定, 来 选择符合该区域风况的风电机组及主要部件。
2) 尽量选用较大容量机型, 以减少风力发电机 组的数量, 从而减少土地面积的占用。
3) 尽量选择塔架较高的机型, 以尽可能的获取 风能。在中、大型风力发电机的设计中, 采用了更高 的塔架, 以捕获更多的风能。在地处平坦地带的风 力发电机, 在 50m 高度捕捉的风能要比 30m 高处多
20% 。 4)尽量 选用变 桨距机 型, 以提 高风 能利用 效
压注环氧树脂的进浆孔、出浆孔 ( 包括观察孔、备用 行修补, 或者现浇砼替换。
注入孔 ) 。 4. 3 冻结加固暗挖法
5 方案比选
采用对受损部位采用普通盐水冻结, 土体冻结
针对以上提出的 4种加固, 每循环对塌落土体 行性、工期以及造 价等方面进行 分析比选, 比选结
4)永磁电机优势显著。直驱风电机组 包括永 磁和励磁两种发电机技术。与励磁电机相比, 永磁 电机, 特别是稀土永磁电机不仅具有结构简单、运行 可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高、电机的形状
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第 26卷
和尺寸可以灵活多样等显著优点, 而且在额定的低 转速下输出功率较大、效率较高。
