6月26日，中車株洲電力機車研究所有限公司（以下簡稱“中車株洲所”）WT3600D146H100風電機組在青海省某風電場成功吊裝。這是我國已安裝的單機容量及風輪直徑最大、海拔最高的3兆瓦級國產(chǎn)陸上風電機組。
中車株洲所風電副總經(jīng)理兼總工程師高首聰表示，3.xMW風電機組此次順利吊裝，是中車株洲所在技術(shù)升級過程中邁進的又一大步，是中車風電全產(chǎn)業(yè)鏈融組合的勝利果實，亦是為投資方夯實的競價上網(wǎng)基礎。作為新一代全生命周期系統(tǒng)解決方案，3.xMW將在西北地區(qū)、中東南部低風速和機位稀缺地區(qū)，以及分布式和分散式風電領(lǐng)域大有作為。
深耕低風速與高海拔寶劍鋒自今出鞘
中車株洲所秉承陸上大兆瓦風機平臺化設計理念，總結(jié)多年來深耕低風速、高風剪切等細分領(lǐng)域開發(fā)及應用經(jīng)驗，以及不斷尋求高溫、高寒、高海拔等特殊場景技術(shù)的探索和突破，成功研制出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代陸上3MW及以上功率等級風電機組。3.xMW平臺化風電機組可以實現(xiàn)3.0MW到3.6MW柔性調(diào)節(jié)，根據(jù)客戶需求及風場條件實現(xiàn)機組額定功率的“私人定制”，整機平臺可匹配141m至154m直徑風輪，為中低風速風區(qū)下的不同地域和特定風資源提供定制化解決方案，具備中低風速全適應性、低損耗、高可利用率、發(fā)電性能優(yōu)異等競爭優(yōu)勢。
根據(jù)國內(nèi)西北地區(qū)與中、南部地區(qū)環(huán)境氣候的巨大差異性，3.xMW設計平臺前瞻性地使用防風沙、抗紫外線的全新設計來應對西北地區(qū)高海拔、風沙密集的惡劣環(huán)境，在荒漠、高海拔地區(qū)具備良好的適應性。同時考慮對接低風速市場，全機組采用自然通風的水冷設計，大幅提高機組冷卻效率，消除了空冷噪音，降低了風電機組的運行噪聲，為機組在中東南部及高密度人口分布區(qū)域的廣泛應用大開方便之門。
分體式低噸位吊裝開創(chuàng)國內(nèi)先河
在高海拔地區(qū)吊裝大容量風機對傳統(tǒng)的吊裝技術(shù)提出了新挑戰(zhàn)，WT3600D146H100機組使用650t級履帶吊（為同功率等級風電機組所選用的最小型號吊裝設備，且不帶超起工況），在現(xiàn)場風速高達12m/s的情況下，采用“分體吊裝”技術(shù)，機架、傳動鏈作為獨立吊裝模塊，在100m高度僅30分鐘就實現(xiàn)了機艙空中組裝，開創(chuàng)了國內(nèi)風電吊裝工程施工先河。
此次吊裝的機型單機容量3.6MW，輪轂中心高度達100米，葉輪直徑達146米，掃風面積16700余平方米，建設團隊在安裝期間有效利用風機的“模塊化設計”特點，將機艙拆解為“機架”、“傳動鏈”兩個獨立的運輸、吊裝單元，每個模塊最大重量不超過75t，能兼容使用單機容量為2MW規(guī)格機型通用的運輸車輛及吊裝設備，降低了大兆瓦風電機組對運輸、吊裝設備的要求，卻提升了機組對安裝環(huán)境的適應性和安裝效率，相對于常規(guī)方式運輸費用可節(jié)約15-20%、吊裝費用可節(jié)約25-35%，在120-140m高塔及山地環(huán)境中優(yōu)勢更加明顯，經(jīng)濟效益顯著，使機組能夠廣泛適用于各種地形復雜的風電場，并降低了業(yè)主對吊裝設備、道路建設等風場配套建設成本，為業(yè)主提供了更好的選擇。
“大國工匠”技術(shù)支持 中車供應鏈顯身手
機型是中車株洲所以3.xMW設計平臺為基礎，中國中車內(nèi)部供應鏈為中堅力量，攜手中車風電領(lǐng)域核心零部件供應企業(yè)精心打造的一款全新旗艦產(chǎn)品。中國中車作為世界軌道交通行業(yè)的執(zhí)牛耳者，近年來深耕風電產(chǎn)業(yè)，不斷將軌道交通領(lǐng)域成熟的技術(shù)和制造經(jīng)驗轉(zhuǎn)化到風電產(chǎn)業(yè)中，已經(jīng)形成完整成熟、且富有競爭力的風電產(chǎn)業(yè)鏈布局。從葉片到發(fā)電機，從齒輪箱到變流器，從減振器件到塔筒，涵蓋了風電全系列配套產(chǎn)品，并且多個核心部件取得了行業(yè)優(yōu)勢地位。正是在產(chǎn)業(yè)鏈的集合優(yōu)勢，支撐其整機的優(yōu)異性能。風機的優(yōu)良表現(xiàn)來自于各個零部件之間的縝密配合和集成優(yōu)化，中國中車多年培育的優(yōu)質(zhì)風電供應鏈如今再結(jié)碩果。
破解捕風密碼新技術(shù)成增效利器
捕獲更多風能，提升發(fā)電效率是風電場面臨的共同難題。對此，WT3600D146H100有何秘密武器？據(jù)專家透露，秘密就在于渦流發(fā)生器（Vortex Generator，簡稱VG）。
VG目前已廣泛應用于航空、船舶等與流體相關(guān)的領(lǐng)域。風電領(lǐng)域的VG，是在機組葉片上以某一安裝角垂直地安裝在葉片表面的上的小展弦比翼型，在迎風氣流中和常規(guī)翼型一樣可以產(chǎn)生高能量的翼尖渦。由于此翼型展弦比小，產(chǎn)生翼尖渦的強度相對較強，可以促進邊界層外的高動能流體與邊界層內(nèi)的低動能流體摻混，使處于逆壓梯度中的邊界層流場獲得能量,有效控制流動分離，增升減阻，延遲失速，提高翼型效率，從而提高機組發(fā)電量。
中車株洲所WT3600D146H100機組根據(jù)葉片翼型和場址風資源特性，計算翼型邊界層參數(shù)，選擇升阻比最大的三角形渦流發(fā)生器，合理布置在葉片的葉根區(qū)域（距葉根展向長度30%以內(nèi)），使得不同風速段下葉片氣流延遲分流，有效地提升了3.xMW機組葉片運行攻角較大的葉根區(qū)域的翼型升力系數(shù)，從而捕獲更多的風能。
平臺式架構(gòu)拓展精確制導“細分市場”
當前，“分散式”、“分布式”、“競價上網(wǎng)”逐漸走上風電視界前沿，風電未來的發(fā)展或?qū)⒂瓉硎袌龅母M一步細分，那么單一的整機方案已無法滿足風電場的個性化、定制化需要，而平臺化也將成為風電整機的發(fā)展趨勢。3.xMW設計平臺是中車株洲所風電事業(yè)部聯(lián)合歐洲權(quán)威研究機構(gòu)和設計公司完成核心傳動鏈設計布局，保證機組運行的平穩(wěn)性和可靠性的同時，采用精益的模塊化與分體式設計，能夠輕松解決復雜地形大兆瓦級風電機組的吊安裝的困難。
此外，3.xMW具備綜合能效優(yōu)化技術(shù)，在提升發(fā)電量方面，也將有不俗的表現(xiàn)。結(jié)合動態(tài)重組超級雙饋技術(shù)，3.xMW在特定場區(qū)使用模態(tài)增益優(yōu)化設計，自適應調(diào)度匹配到最優(yōu)發(fā)電狀態(tài)，最大化挖掘機組在切入切出時的能量轉(zhuǎn)化率，采用風向補償?shù)淖顑?yōu)偏航對風策略，在局部微地形下提升風能的捕獲，可實現(xiàn)3~5%的電量增收，為業(yè)主的穩(wěn)定收益多一份保障。
中車株洲所3.xMW平臺風電機組產(chǎn)品經(jīng)理歐陽華認為，3.xMW平臺化產(chǎn)品的應用價值在于可以實現(xiàn)有限目標區(qū)域容量的顯著擴大，為風場建設提供精準定位和完善的混排解決方案，同容量下可減少機位的投入并充分利用優(yōu)勢風資源點位提升經(jīng)濟性，這對于低風速區(qū)域以及分布式風電場的局部有限點位風能挖掘顯得十分重要。
