“中車風(fēng)電的超級(jí)雙饋技術(shù)能使你的風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量再提升2-3%！”中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司風(fēng)電事業(yè)部（以下簡(jiǎn)稱中車風(fēng)電）運(yùn)維市場(chǎng)部部長(zhǎng)許雄偉在剛剛結(jié)束的中國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)主辦的第五屆中國(guó)風(fēng)電后市場(chǎng)專題研討會(huì)上說(shuō)道。
中車風(fēng)電運(yùn)維市場(chǎng)部部長(zhǎng)許雄偉
平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代臨近，風(fēng)電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，降本增效是全行業(yè)都在思索的課題。這個(gè)可以提升風(fēng)電發(fā)電量的技術(shù)引起了參會(huì)嘉賓們的廣泛興趣。
沉淀鉆研 中車風(fēng)電解決方案誕生
國(guó)家新政的出臺(tái)引領(lǐng)中國(guó)風(fēng)電進(jìn)入競(jìng)價(jià)時(shí)代，對(duì)整機(jī)商來(lái)說(shuō)，降成本、提升發(fā)電量是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要指標(biāo)。如今行業(yè)應(yīng)對(duì)成本壓力的重要途徑有兩個(gè)：一是技術(shù)創(chuàng)新，提升機(jī)組發(fā)電性能和可靠性；二是精細(xì)管理和模式創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)協(xié)同共享，降低風(fēng)機(jī)全生命周期度電成本。
正如習(xí)近平主席前不久在院士大會(huì)上所講，核心技術(shù)是要不來(lái)、買不來(lái)、討不來(lái)的，還得靠自主創(chuàng)新。中車風(fēng)電也一直在發(fā)力技術(shù)創(chuàng)新。作為專注于雙饋系統(tǒng)的風(fēng)電整機(jī)商，中車風(fēng)電1.5MW、2MW、2.5MW、3.6MW系列等所有產(chǎn)品平臺(tái)都采用的是雙饋技術(shù)。中車風(fēng)電研發(fā)團(tuán)隊(duì)“大膽假設(shè)、小心求證”，尋求提升發(fā)電量的新思路新技術(shù)。歷經(jīng)一年多時(shí)間研究試驗(yàn)，中車風(fēng)電優(yōu)化低風(fēng)速段雙饋機(jī)組效率的解決方案問(wèn)世——超級(jí)雙饋技術(shù)。
超級(jí)雙饋技術(shù)依據(jù)運(yùn)行風(fēng)況，通過(guò)優(yōu)化主控與變流器算法，自動(dòng)改變發(fā)電機(jī)定子繞組拓?fù)洌瑢?shí)現(xiàn)低風(fēng)速段最優(yōu)Cp運(yùn)行以提升效率，其對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)性能的優(yōu)化堪稱超級(jí)。具體原理是主控依據(jù)風(fēng)況，控制接觸器柜對(duì)發(fā)電機(jī)定子進(jìn)行拓?fù)滢D(zhuǎn)換，小風(fēng)工況轉(zhuǎn)換為適合小風(fēng)工況的星型結(jié)構(gòu)，大風(fēng)時(shí)轉(zhuǎn)換為適合大風(fēng)的三角形結(jié)構(gòu)，主控和變頻器根據(jù)發(fā)電機(jī)拓?fù)渥詣?dòng)轉(zhuǎn)換相應(yīng)控制算法。
變革創(chuàng)新 優(yōu)化低風(fēng)速段發(fā)電效率
隨著中國(guó)風(fēng)電開(kāi)發(fā)重心由“三北”地區(qū)轉(zhuǎn)移到中東南部，低風(fēng)速市場(chǎng)成了行業(yè)競(jìng)相追逐的熱門市場(chǎng)。中車風(fēng)電多年深耕低風(fēng)速市場(chǎng)，對(duì)低風(fēng)速領(lǐng)域的雙饋風(fēng)電機(jī)組頗有研究。
相比直驅(qū)機(jī)組，雙饋機(jī)組在大功率工況發(fā)電效率非常高。在大功率工況下，大部分電能由發(fā)電機(jī)定子直接并網(wǎng)送出，不足20%的電能經(jīng)變頻器送入電網(wǎng)，這種運(yùn)行方式使雙饋系統(tǒng)效率極高，具備很高的經(jīng)濟(jì)性。然而雙饋機(jī)組在小功率運(yùn)行下效率較低，主要有兩個(gè)原因：一是異步電機(jī)存在固有最低并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，使機(jī)組在小風(fēng)時(shí)不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)Cp追蹤，不能保證最優(yōu)能力捕獲，出力較小。二是小功率工況時(shí)齒輪箱保持較高的摩擦損耗，并網(wǎng)電壓恒定使雙饋電機(jī)鐵耗恒定，變頻器勵(lì)磁損耗無(wú)法減少，機(jī)組損耗占比大。那么，如何優(yōu)化低風(fēng)速段雙饋機(jī)組的效率？國(guó)內(nèi)外主機(jī)廠也有一些相應(yīng)的研究成果，但都是自己的核心技術(shù)。
中車風(fēng)電超級(jí)雙饋技術(shù)主要提升風(fēng)輪低風(fēng)速段能量捕獲效率。雙饋系統(tǒng)存在固有最低并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，使機(jī)組低風(fēng)速時(shí)不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)Cp追蹤。通過(guò)電路拓?fù)涞霓D(zhuǎn)換，降低并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，使小風(fēng)時(shí)段風(fēng)能捕獲效率增加。同時(shí)，降低整機(jī)機(jī)械傳動(dòng)鏈摩擦損耗、降低中小功率下發(fā)電機(jī)-變流器系統(tǒng)電磁損耗。由于損耗降低散熱系統(tǒng)自耗電減少，從而間接提升發(fā)電量。
超級(jí)雙饋技術(shù)樣機(jī)在湖南某風(fēng)場(chǎng)的掛機(jī)運(yùn)行5個(gè)多月，運(yùn)行非常平穩(wěn)，沒(méi)有發(fā)生任何相關(guān)故障。風(fēng)速約3m/s時(shí)，并網(wǎng)轉(zhuǎn)速?gòu)募s1000降到500rpm，功率由典型的32提升到107kW。初步統(tǒng)計(jì)總體發(fā)電量提升2——3%，如果一個(gè)50MW的風(fēng)場(chǎng)可研2000h，每年多發(fā)約200萬(wàn)kWh電量！目前系統(tǒng)還在進(jìn)一步優(yōu)化，預(yù)測(cè)還有更加驚艷的表現(xiàn)。
隨著各主機(jī)廠對(duì)雙饋技術(shù)的理解加深和吃透以及產(chǎn)品的不斷迭代升級(jí)，依靠?jī)?yōu)化控制策略或控制參數(shù)提升發(fā)電量的幅度已不太明顯。只有通過(guò)核心技術(shù)創(chuàng)新從根本上提升機(jī)組的發(fā)電性能，才能實(shí)現(xiàn)機(jī)組性能提升最大化。
提增優(yōu)存 風(fēng)電后市場(chǎng)大有作為
如今中國(guó)風(fēng)電增速放緩，存量市場(chǎng)將成為新的行業(yè)利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。中車風(fēng)電超級(jí)雙饋技術(shù)不僅可以使得新風(fēng)場(chǎng)的發(fā)電量提升，也能通過(guò)技改使得存量風(fēng)場(chǎng)發(fā)電量再提升2-3%。
據(jù)中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年中國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)19.66GW，累積裝機(jī)188GW。如果存量風(fēng)場(chǎng)發(fā)電量都提升2-3%，中國(guó)風(fēng)電將發(fā)生質(zhì)的飛躍。
風(fēng)機(jī)行業(yè)常說(shuō)，“出身決定風(fēng)機(jī)的一生”。作為主機(jī)廠，中車風(fēng)電最了解中車的風(fēng)機(jī)及技術(shù)同源機(jī)型的出身和基因。在風(fēng)電后市場(chǎng)中，中車風(fēng)電有具有雄厚的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和系統(tǒng)集成能力，很多技改方案在自己的機(jī)組上得到了充分驗(yàn)證，推廣周期較短、效果也很好。中車風(fēng)電以專業(yè)負(fù)責(zé)的態(tài)度，致力于提升風(fēng)機(jī)安全和效能，優(yōu)化存量風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率和質(zhì)量。
技術(shù)創(chuàng)新，降本增效；提增優(yōu)存，發(fā)展兼顧。中車風(fēng)電厚積薄發(fā)，追風(fēng)不止。
