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半直驱——海上风电发展的助推器

日期:2020-07-02    来源:财讯网

国际新能源网

2020
07/02
09:02
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关键词: 半直驱技术 海上风电 风机技术

风能作为清洁的可再生能源,一直是研究的热点。 我国海上风能资源丰富,可开发风能资源约是陆上风能资源的3倍。近年来,我国大力开发陆上风能资源,逐步有序开发海上风能资源。

1991年全球首座海上风电场——Vindeby风电场在丹麦投运以来,海上风电已走过了近30年的发展历程。截至2019年底,全球海上风电累计装机已达27GW,约占全球风电总装机容量(650GW)的4.15%;我国海上风电累计装机也已达5.93GW,约占我国风电总装机量(210GW)的2.82%。

发展海上风电需不断攻克难关

我国海上风电可发展区域主要集中在我国东部沿海地区,海岸线长达1.8万公里,可利用海域面积300多万平方公里,海上风能资源丰富。但与陆上风电场相比,海上风电场建设的施工难度大、成本高,且海上气候环境恶劣、机组检修维护难度较大,对风电机组风载荷承受力、抗盐雾腐蚀和易维护性等要求更高。

为了实现集约化用海、降低初始投资和后期运维成本的客观需要,近些年,全球海上风电机组技术大型化发展的趋势日益明显,对于技术难题的攻克也迫在眉睫。

半直驱技术发展正当时

半直驱技术概念是在直驱与双馈风电机组在向大型化发展过程中遇到的问题而产生的,兼顾有二者的特点。

总体上来看,直驱机组没有齿轮箱,故障率较低,但成本较高;双馈机组因齿轮箱转速快,故障率较高,但成本较低。而半直驱型机组分为高速永磁和中速永磁机型,前者与双馈机组有着同样的问题,而后者使用中速齿轮箱,故障率较低。在大风机的趋势之下,半直驱技术或许能引领未来风电技术发展。

从性能方面来说,永磁直驱和半直驱发电系统转子采用永磁体励磁,没有励磁损耗,提高了发电效率。

从传动系统与维护方面来看,永磁半直驱机组转速介于双馈和直驱机组之间,结合了两者的优势,在满足传动和载荷设计的同时,结构更为紧凑,质量较轻,维护难度较低。

从经济性来说,电励磁直驱同步风机系统的成本最高,其次是永磁直驱同步风机系统,成本较低的是双馈异步和永磁半直驱同步风机系统。

半直驱获国际龙头青睐,未来可期

海外布局半直驱技术较早。国际巨头Vestas早期陆上和海上风电机组多,采用双馈机组,而2014年前后MHI-Vestas改走用永磁半直驱的技术路线,在丹麦研发测试了公司8MW 半直驱海上风电机组,随后顺利将其应用于英国、丹麦、美国等国海域,公司进一步研发了更大容量9.5MW、10MW 海上风电机组正在测试。MHI-Vestas海上风电机组尚未进入中国市场。

另一风电巨头Siemens-Gamesa于 2016年收购了Adwen公司,其5MW 永磁半直驱风电机组的前身是法-德合资的 Areva-Multibrid 公司的 5MW 机组,已有多台机组安装在德国北海和波罗的海海上风电场运行。

国内外半直驱布局机型概况如下:

风机品牌容量/MW 风轮直径/m安装国家

MHI-Vestas8164英国丹麦美国

Adwen5116/128德国

东方电气5/5.5140中国

海装风电5127/151中国

明阳智能8/10140/158中国

半直驱有望引领未来风电技术发展。

目前海上风电的发展模式仍存在诸多未知数,在海上风电市场尚未全面打开之前,风电企业对海上风电相关运维市场仍持观望态度。然而随着海上风机不断投入运行,市场势必将逐渐被打开。虽然三种风电技术对风机大型化的适应能力不同,显然半直驱风机则更适应风机大型化要求。半直驱技术现在切入大机组时代,将会吸引更多企业投入研发和量产。


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