2017年1月，由新疆金風(fēng)科技股份有限公司（以下簡稱“金風(fēng)科技”）研制的首臺GW3.0MW(S)樣機(jī)在張北草原并網(wǎng)發(fā)電。而在此前，該機(jī)型已一次性獲得國際權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)DNV GL頒發(fā)的從3.0兆瓦到3.4兆瓦平臺化產(chǎn)品的設(shè)計評估認(rèn)證。
“我們很明確，很實際，最先考慮的就是這款機(jī)型推出后，可以給業(yè)主帶來什么，帶來多少。”在深入了解GW3.0MW(S)機(jī)型平臺的信息時，金風(fēng)科技的一位資深研發(fā)工程師對筆者如是說。
以業(yè)主需求為導(dǎo)向——這就是GW3.0MW(S)的設(shè)計初衷。它也是金風(fēng)科技對新產(chǎn)品立項研制，所始終秉持的基本理念。
也正是因為從GW3.0MW(S)孕育之初，就處處考慮了業(yè)主的需要與體驗，將業(yè)主的核心關(guān)切作為進(jìn)行一切工作的初衷，才使其在走向市場時，迅速成為焦點，獲得廣泛關(guān)注。
那么，這個中低風(fēng)速市場“明星”，是怎樣滿足業(yè)主需求的呢？
需求1：更大的選擇空間
對業(yè)主而言，適宜項目的機(jī)型能帶來更大的收益。對金風(fēng)科技而言，細(xì)分的產(chǎn)品譜系和精準(zhǔn)的產(chǎn)品定位，能幫業(yè)主達(dá)到上述目的。
顯而易見的是，2017年至2020年間，我國風(fēng)電市場的主要增量位于西南、南部和中東部地區(qū)。在這些地區(qū)開發(fā)風(fēng)電，需面對諸如風(fēng)速較低和建設(shè)條件困難等一系列問題，這就需要風(fēng)電整機(jī)商努力促進(jìn)低風(fēng)速技術(shù)更新迭代，使以前不具備開發(fā)價值的資源，具備開發(fā)價值。
對此，金風(fēng)科技推出了一系列更適應(yīng)低風(fēng)速和超低風(fēng)速地區(qū)的機(jī)型。例如，金風(fēng)科技的GW115/2000和GW121/2500兩款機(jī)型，是該公司在2016年面向低風(fēng)速市場的主流機(jī)型。而2016年下半年推出的GW121/2000機(jī)型，則作為金風(fēng)科技引領(lǐng)超低風(fēng)速市場的主力機(jī)型，將風(fēng)電可開發(fā)風(fēng)速下探至4.8米/秒。
GW3.0MW(S)機(jī)型，正是在上述已廣泛取得市場認(rèn)可的低風(fēng)速和超低風(fēng)速機(jī)組平臺技術(shù)的基礎(chǔ)上，繼承并升級而來。
GW3.0MW(S)機(jī)型，繼續(xù)沿用金風(fēng)科技具有2萬余臺機(jī)組運行業(yè)績的成熟直驅(qū)永磁全功率變流技術(shù)路線，結(jié)合GW2.0MW、GW2.5MW、GW3.0MW等機(jī)型成熟的大容量兆瓦級平臺經(jīng)驗和技術(shù)積淀，融入了金風(fēng)科技已投放市場以及為未來風(fēng)電創(chuàng)新的所有先進(jìn)技術(shù)。
在機(jī)型適用度上，GW3.0MW(S)的亮點極為突出：得益于直驅(qū)永磁全功率變流技術(shù)路線，擁有非常寬裕的適用范圍。可以說，該機(jī)型能夠部分涵蓋超低風(fēng)速地區(qū)選型需要，全部覆蓋中低速地區(qū)選型需要，甚至在中高風(fēng)速區(qū)域，也有相當(dāng)強的適用能力。
因此，GW3.0MW(S)機(jī)型的推出，結(jié)合金風(fēng)科技已推出的其他機(jī)型平臺，形成了低風(fēng)速機(jī)型大小容量搭配、中低風(fēng)速與超低風(fēng)速機(jī)型優(yōu)勢互補的強大產(chǎn)品組合。這使業(yè)主能夠真正實現(xiàn)低風(fēng)速風(fēng)電資源的精細(xì)化開發(fā)與管理，有效減少風(fēng)速、湍流、地形、運輸?shù)雀鞣N邊界限制，降低開發(fā)難度，優(yōu)化開發(fā)成本，甚至使不少難以被開發(fā)的項目盤活。
需求2：更高的發(fā)電收益
據(jù)筆者了解，風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪直徑、塔架高度和單機(jī)容量，就目前來說是對發(fā)電收益影響最顯著的三大硬件規(guī)格，也是提高發(fā)電收益水平的基礎(chǔ)。
此前我國陸上風(fēng)電機(jī)組的“三圍”尺寸，是以金風(fēng)科技GW121-2500機(jī)型所引領(lǐng)的“120-120-2500”，也就是說風(fēng)輪直徑約120米，塔架高度120米，單機(jī)容量2.5兆瓦。GW3.0MW(S)的推出，直接將我國陸上風(fēng)電機(jī)組的“三圍”規(guī)格，拉高至“140-140-3400”水平，即風(fēng)輪直徑約140米，塔架高度140米，單機(jī)容量3.4兆瓦左右。更強的風(fēng)能捕捉能力，和更高的輪轂高度，在同一點位可以獲得更高的風(fēng)速，面對更小的湍流。同時，單臺機(jī)組的超大容量，更使得GW3.0MW(S)機(jī)組成為業(yè)界陸上風(fēng)電機(jī)組的新標(biāo)桿。
當(dāng)GW3.0MW(S)的額定容量設(shè)定在3兆瓦時，單位千瓦掃風(fēng)面積在5.15平方米，與2.0-115機(jī)型相當(dāng)；當(dāng)額定功率設(shè)定在3.4兆瓦，單位千瓦掃風(fēng)面積與2.5-121機(jī)型相當(dāng)。除了這樣的硬件條件，GW3.0MW(S)融入了一系列控制策略創(chuàng)新技術(shù)，使得這款機(jī)組在發(fā)電控制方面也非比尋常。其中，柔性功率可調(diào)，就是這些控制策略創(chuàng)新技術(shù)在這款機(jī)型上的完美體現(xiàn)。
在單機(jī)基本功率控制的基礎(chǔ)上，GW3.0MW(S)機(jī)組能夠根據(jù)實際需求實現(xiàn)從3兆瓦至3.4兆瓦的滿發(fā)功率動態(tài)調(diào)節(jié)，在部分風(fēng)況、環(huán)境條件理想的條件下，機(jī)組能夠達(dá)到滿發(fā)功率3.57兆瓦，這個過程甚至能在機(jī)組運行時完成。這一技術(shù)可以應(yīng)用在諸如多噪聲控制模式、地形自適應(yīng)技術(shù)、環(huán)境適應(yīng)技術(shù)以及穩(wěn)定整場發(fā)電控制技術(shù)等各類條件適應(yīng)性解決方案當(dāng)中。
例如，為滿足周邊居民生活與工作的條件需求，避免噪音影響，可以對機(jī)組進(jìn)行低噪聲控制，通過降低葉輪轉(zhuǎn)速，減小滿發(fā)功率，使機(jī)組整體噪聲降低到目標(biāo)水平。
再比如，機(jī)組的外環(huán)境溫度在42度至45度的高溫情況下，或是一些特殊風(fēng)況條件下，比如入流角過大，風(fēng)剪切超限的情況下，也可以通過柔性功率可調(diào)技術(shù)進(jìn)行控制，減少單機(jī)容量，同時保證機(jī)組安全。
除了對各種環(huán)境和需求的響應(yīng)，GW3.0MW(S)機(jī)型對機(jī)組的故障模式也做了進(jìn)一步的探究，使機(jī)組在出現(xiàn)故障的情況下仍能盡量挖掘潛能，繼續(xù)發(fā)電以提高運行效率。
“GW3.0MW(S)機(jī)組具有的雙線設(shè)計，也就是讓機(jī)組具備兩條并聯(lián)的電氣回路。這樣可以使機(jī)組在一條電氣回路出現(xiàn)故障時，使用另一條回路在單機(jī)功率1.7兆瓦下運行發(fā)電，而不必完全停機(jī)。”上述研發(fā)工程師談到。
據(jù)悉，金風(fēng)科技一直踐行著“海上高配技術(shù)陸地化，陸上成熟技術(shù)海上化”的產(chǎn)品開發(fā)戰(zhàn)略布局，而GW3.0MW(S)平臺就是這項戰(zhàn)略的一次充分體現(xiàn)。可以說，該平臺的雙線設(shè)計，最初是應(yīng)用于海上風(fēng)電機(jī)組的，金風(fēng)科技率先將其應(yīng)用于陸上。這樣的創(chuàng)新，對于提高機(jī)組可利用率和發(fā)電量能夠起到明顯效果。
在同一個項目中，如果傳統(tǒng)單線設(shè)計機(jī)組電氣利用率在97%，那么采用雙線設(shè)計的機(jī)組能將電氣可利用率提高至99%以上。以一個20萬千瓦風(fēng)電場為例，可提高全場年均發(fā)電收益340萬元。
如果說上述先進(jìn)的單機(jī)應(yīng)用技術(shù)，使GW3.0MW(S)機(jī)組先天便具備了優(yōu)秀的能力，那么場群技術(shù)讓每一臺GW3.0MW(S)機(jī)組的優(yōu)勢，通過協(xié)同發(fā)力、群策群力的方式得以顯著擴(kuò)大。
“正如沒有將軍的散兵，無法發(fā)揮集體戰(zhàn)斗力。”金風(fēng)科技的一位產(chǎn)品經(jīng)理如是說。
值得關(guān)注的是，金風(fēng)科技已經(jīng)將場群控制平臺作為GW3.0MW(S)的標(biāo)準(zhǔn)配置加以應(yīng)用，從而為每臺機(jī)組開發(fā)了響應(yīng)場群控制的各項策略，使單機(jī)和場群控制能夠有效協(xié)同。在單機(jī)運行于低噪聲模式、或者因為地形適應(yīng)、環(huán)境適應(yīng)而降低滿發(fā)功率，或者因為機(jī)組處于單線運行模式時，場群控制系統(tǒng)會捕捉到各臺機(jī)組的運行狀態(tài)。并且，通過調(diào)整其他機(jī)組的出力模式，使其他地形條件或環(huán)境條件較好，以及運行正常的機(jī)組發(fā)揮潛能，增加發(fā)電量，以滿足整場穩(wěn)定出力的需要。
“通過智能化的感應(yīng)和學(xué)習(xí)，利用單機(jī)高級別控制技術(shù)與整場柔性功率控制技術(shù)的相互結(jié)合，能實現(xiàn)GW3.0MW(S)機(jī)組間的協(xié)調(diào)，提高發(fā)電能力，減少發(fā)電損失。”金風(fēng)科技的一位產(chǎn)品經(jīng)理向筆者介紹。
場群控制技術(shù)的優(yōu)勢不僅僅體現(xiàn)在協(xié)同調(diào)度方面。在如何讓每臺機(jī)組能夠適應(yīng)風(fēng)場各個點位的環(huán)境，針對每個風(fēng)電場的特殊情況，都能夠發(fā)揮GW3.0MW(S)機(jī)組的潛力方面，場群控制技術(shù)也有一套優(yōu)秀的策略。
這就在單機(jī)控制技術(shù)提高發(fā)電量1%至2%的基礎(chǔ)上，通過偏航矯正、尾流控制、扇區(qū)管理、載荷自適應(yīng)技術(shù)、風(fēng)電場定制化控制、系統(tǒng)診斷升容等一系列集群控制技術(shù)提高整場發(fā)電量1.5%以上。
可以說，無論是在硬件設(shè)計還是在軟件智能化水平上，GW3.0MW(S)機(jī)組平臺都做到了游刃有余，幫業(yè)主利用好每一點風(fēng)能，汲取每一度電量。
需求3：更方便的工程實現(xiàn)
你一定會關(guān)注，對于規(guī)格尺寸更大的GW3.0MW(S)機(jī)組，在路上和吊裝的適應(yīng)性怎么樣。可以說，GW3.0MW(S)機(jī)型在從運輸?shù)降跹b的適應(yīng)性上，完全具備可實施性。
通常來說，風(fēng)電機(jī)組大部件運輸?shù)淖畲笃款i體現(xiàn)在葉片上。按照以往經(jīng)驗，單機(jī)容量在2兆瓦和2.5兆瓦的機(jī)組，遇到山地運輸條件，一般會在山下堆場中將葉片換到能夠“偏航變槳”的葉片倒運車上，由倒運車完成葉片的最后一段旅程。GW3.0MW（S）機(jī)型所配裝的葉片，也采用了類似的方式進(jìn)行運輸。并且，在從一出廠到機(jī)位點的路程上，相關(guān)人員都可以在信息化物流平臺上，實時監(jiān)控車輛的位置和狀態(tài)，保障葉片安全便捷地運達(dá)風(fēng)場。
與此類似的是，GW3.0MW(S)機(jī)型的吊裝也不成問題，國內(nèi)有不少適用的履帶吊車型號，能得到良好的工程保障。
事實上，GW3.0MW(S)機(jī)型不但在運輸與施工方面沒有難度，反而還能在這些環(huán)節(jié)中節(jié)省相當(dāng)多的成本。
例如，由于GW3.0MW(S)機(jī)型在相同容量的風(fēng)電場建設(shè)中，比2兆瓦機(jī)型的機(jī)位施工點更少，且在120米輪轂以下單個機(jī)位點吊車需求與2兆瓦機(jī)型相差無幾，其整場吊裝成本能夠比2兆瓦機(jī)型少50%；單位千瓦基礎(chǔ)土方量相比2兆瓦和2.5兆瓦機(jī)型減少20%；使用單葉片工裝，僅需吊裝工作面900平方米，相比2兆瓦小吊裝工作面1600平方米，降低40%。
可以說，GW3.0MW(S)機(jī)型在運輸和吊裝上省心還省錢。
需求4：更靈活的方案設(shè)計
上述領(lǐng)先業(yè)界的硬件規(guī)格，智能化的場群控制方式，深度結(jié)合雙線設(shè)計和柔性功率可調(diào)技術(shù)，使GW3.0MW(S)平臺在各類型的項目中都極具應(yīng)用價值。
對于南方或中東部地區(qū)而言，GW3.0MW(S)機(jī)型能夠解決因可選機(jī)位點有限，而風(fēng)電場容量不足和排布困難問題，并有效減少尾流影響，提高發(fā)電量。
例如，湖南某5萬千瓦的項目，總共選出了20個機(jī)位點，如果使用單機(jī)容量為2兆瓦的機(jī)型進(jìn)行排布，裝機(jī)量只能達(dá)到4萬千瓦。那么，如果使用單機(jī)容量為3兆瓦，風(fēng)輪直徑為140米的GW3.0MW(S)機(jī)型進(jìn)行排布，利用17個機(jī)位點，就可以做到5萬千瓦的容量。雖然GW3.0MW(S)在這個風(fēng)速較低的項目中比2兆瓦機(jī)型等效年滿發(fā)電小時數(shù)少55小時，但整場發(fā)電量高出2495萬千瓦時，實現(xiàn)了資源利用的最大化。
對于北方限電地區(qū)，在滿足保障性收購小時數(shù)的前提下，使用GW3.0MW(S)機(jī)型，相比使用更小容量的機(jī)組，能夠有效降低初始建設(shè)投資，從而增加中高風(fēng)速風(fēng)電場的整場投資收益率。
例如，在某項目中采用單機(jī)容量為3兆瓦，風(fēng)輪直徑為140米的GW3.0MW(S)機(jī)型，相比采用單機(jī)容量為2兆瓦，風(fēng)輪直徑為115米的機(jī)型，在單位千瓦造價上少293元。
對于征地困難，限制點位但不限制容量的項目，GW3.0MW(S)機(jī)型能夠在使場區(qū)面積不變的情況下，幫助業(yè)主追求風(fēng)電場最大發(fā)電量。
以國外某項目為例，其共有41個點位，采用單機(jī)容量為2.5兆瓦，塔架高度為90米的排布方案，總?cè)萘績H為10.25萬千瓦。而采用單機(jī)容量為3.2兆瓦，塔架高度為100米的GW3.0MW(S)機(jī)型排布，總?cè)萘磕苓_(dá)到13.12萬千瓦。相比之下，采用GW3.0MW(S)機(jī)型的方案，比2.5兆瓦機(jī)型的方案，年發(fā)電量高出1.228億千瓦時。
對于高切變、地形平坦、單一高度排布的項目，可以通過為GW3.0MW(S)機(jī)型配置更高的塔架，有效增加項目發(fā)電量。而針對高切變、地形平坦，但機(jī)位點排布較密集的項目，則可以利用GW3.0MW(S)機(jī)型塔架高度柔性可調(diào)的能力，對塔架高度進(jìn)行在110米至140米間的混排，來降低尾流影響，提高全場發(fā)電量。
近些年，在傳統(tǒng)的風(fēng)電場設(shè)計方案基礎(chǔ)上，風(fēng)電場的定制化和立體化設(shè)計已獲得廣泛關(guān)注。但是，以前的定制化風(fēng)電場解決方案，是把特定容量機(jī)型與其既定的塔筒高度進(jìn)行混排，由于機(jī)型混雜，對運維和備件管理工作挑戰(zhàn)不小。在擁有了GW3.0MW(S)機(jī)型平臺后，通過對其發(fā)電功率柔性可調(diào)與塔筒高度柔性可調(diào)進(jìn)行結(jié)合，金風(fēng)科技實現(xiàn)了僅用一款機(jī)型，便可滿足業(yè)主的風(fēng)電場定制化和立體化設(shè)計需求。
例如，在一個安裝有4個80米高測風(fēng)塔的項目中，1003號測風(fēng)塔的風(fēng)切變較高，為0.18，但風(fēng)速特別低，為5.31米/秒；7003號和7004號測風(fēng)塔的風(fēng)切變不大，為0.075和0.132，但風(fēng)速比較高，為6.93米/秒和7.11米/秒；3001號測風(fēng)塔的風(fēng)切變大，為0.114，風(fēng)速也大，為6.5米/秒。
針對這4個測風(fēng)塔不同，設(shè)計單位將40臺GW3.0MW(S)分為6組，在3001號測風(fēng)塔附近，配置單機(jī)容量3兆瓦，塔筒高度100米的機(jī)組4臺。在7003號測風(fēng)塔附近，配置單機(jī)容量為3兆瓦，塔筒高度為100米的機(jī)組5臺；配置單機(jī)容量為3.2兆瓦，塔筒高度為100米的機(jī)組7臺。在7004號測風(fēng)塔附近，配置單機(jī)容量為3.4兆瓦，塔筒高度100米的機(jī)組6臺；配置單機(jī)容量3.57兆瓦，塔筒高度100米機(jī)組8臺。在3001號測風(fēng)塔附近，配置單機(jī)容量3兆瓦，塔筒高度100米的機(jī)組4臺。
這樣的精細(xì)化、定制化和立體化的設(shè)計，為業(yè)主帶來了更可觀的收益。在這個項目中，整場40臺GW3.0MW(S)機(jī)組，總?cè)萘靠梢蕴嵘?.3%，發(fā)電量提升7.1%。
“這就是GW3.0MW(S)機(jī)型平臺，滿足客戶所需，創(chuàng)造更多價值。”上述產(chǎn)品經(jīng)理說：“它面向未來，為你而來。”
