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浅析陆上3MW风力发电机组开发技术及经济效益

最后更新时间:2023-12-24 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:17216 浏览:73008
论文导读:毂高度:90米,额定风速:11.5米/秒,扫风面积10039.7平方米。与北清河1500/82机型相比,轮毂高度增加20米,切出风速也提高了5m/s,因此3MW机型在同样的风速下出力更好;叶轮直径增加31米,扫风面积增加了4761.36平方米,扫风积增加了90.2%。图一SL3000/113风电机型功率曲线图二SL3000/113机型在标准空气密度下CT曲
摘要:风电机组大型化是风电行业发展的趋势,受国家政策的有利扶持。本文介绍了华锐风电根据华电内蒙古北清河2台3MW大型机组的试验数据和经济效益分析,为进一步推广3MW风机提供实证数据和开发资料。
关键词:大机组(3MW)风机,开发技术,经济效益
: A
前言
随着风力发电技术的不断发展,我国可利用风资源的区域逐渐减少,政府推出一系列新能源发展政策,鼓励节能减排。大机组风机通过容量的增加,在减少占地、增加发电量的等方面处于一定的优势,对大机组风机的应用是风力发电的趋势。因此对大机组(3MW)风机安装与投运的掌握,相对风力发电的发展具有重大作用。
国内风力发电对于大机组(3MW)风机的使用多应用于海上风力发电。但是从目前的趋势来看,提高风能的利用率、增加发电量,大机组(3MW)风机在陆地上将会得广泛应用。为了掌握3MW风电机组的经济效益及运转情况,华电内蒙古开鲁风电有限公司在北清河风电场展开积极研究。率先采用2台陆上3MW机组作为示范,弥补蒙东地区及东北三省对2MW及以上机组的空白。
陆上3MW风力发电机组开发技术研究

2.1项目概况

内蒙古通辽市开鲁北清河风电场300MW项目为国家风电特许权项目,中标时的捆绑机型为SL1500/77-1500kW,共计200台。本风电场的实测完整年10m高度平均风速为4.61m/s,平均风功率密度为121.8 W/m2;70m高度平均风速为7.18m/s,平均风功率密度为361.8 W/m2。代表年10m高度平均风速为4.92m/s,平均风功率密度为139.1 W/m2;70m高度平均风速为7.58m/s,平均风功率密度为507.5 W/m2。主导风向为N~WNW扇区,占39.6%,主能风向为N~NNW,占31.5%。根据IEC标准,北清河风电场风电机组安全级别为Ⅲc类。
北清河风电场根据工程的实际情况,决定探讨大容量机组在蒙东及东北地区的建设与示范,在北清河去掉4台1.5陆上3MW风力发电机组开发技术及经济效益由专注毕业论文与职称论文的www.7ctime.com提供,转载请保留.MW风电机组,增加两台华锐3MW示范风电机组。以此为案例,积累大容量机组建设及运营经验,以便区域推广为风电创新发展提供支持。

2.2 SL3000风电机组技术参数

SL3000风电机组采用先进的变桨变速恒频双馈发电技术,具有单机容量大、电网友好、技术先进可靠、性价比优异的技术特点,可以满足不同气候特点、不同风能资源条件的多种环境要求。3MW风机的技术性能见图一、图二。参数可以描述为叶轮直径:113米,轮毂高度:90米,额定风速:11.5米/秒,扫风面积10039.7平方米。与北清河1500/82机型相比,轮毂高度增加20米,切出风速也提高了5m/s,因此3MW机型在同样的风速下出力更好;叶轮直径增加31米,扫风面积增加了4761.36平方米,扫风积增加了90.2%。

一、SL3000/113风电机型功率曲线

二、SL3000/113机型在标准空气密度下CT曲线

2.3陆上3MW(SL3000)风力发电机组技术创新

配备远程在线状态监测系统,可以对主轴承、齿轮箱、发电机等部件进行实时状态监控。配备视频监测系统,可以实时监测风电机组机舱内的运转状态,提高机组可靠性和可利用率。配备自动消防系统,很大程度上提高机组的可靠性和安全性。在设计上采取冗余设计,提高机组运转的可靠性。发电机和变频器采用水冷却方式,散热效果好,效率高。通过有效接闪、机舱内整体等电势设计、电控系统浪涌保护等措施,确保机组安全可靠。
值得一提的是独特的紧凑型主传动链。风机主轴内置于齿轮箱内,结构紧凑、受力合理,主轴承润滑效果好,寿命长、重量轻,减少维护量,节约维护成本;高性能的发电系统:双馈恒频发电技术,发电效率高,功率因数在容性0.95~感性0.9范围内可调;独立制约的变桨系统:电动变桨响应速度快,定位准确,可靠性强,没有漏油隐患,故障率低维护量少;低电压穿越能力:变频器容量大,可以更好的适应电网,电网友好型机组;机舱采用特殊的密封及换热措施,适应了现场恶劣情况下的抗腐蚀要求、沙尘污染及低温要求;采用多项全球首创专利技术,具备低电压穿越能力,适应全球所有风区类型、环境条件和电网导则要求。
经济效益及社会分析
根据国务院38号文件规定 “优先发展3.0MW机组的技术,鼓励开发3MW以上的技术”,为了适应风力发电机组的发展趋势,增加集团公司对大型风力发电机组的技术了解,北清河风电场2台3MW示范机组提供了有力的支持。

3.1经济效益分析

节约投资
基础工程量比较:4台1.5MW风机基础混凝土量:1480m3,钢筋量是137.2t。2台3MW风机基础的混凝土量:1305m3,钢筋量是 116t。共节省投资24万元;集电线路节省了1.35km,按照每公里38万计算,节省投资51.3万元。土地资源:4台1.5MW风机占地面积891.2m2,2台3MW风机占地面积662.8 m2,节约土地面积228.4 m2。加之检修道路缩短3km,按照每公里10万计算,至少节省投资30万元。此外还减少了两台风电机组的运转维护费用等。总计实现投资节约10

5.3万元,其效益成果见表一。

一、经济效益表单位:万元人民币

项目总投资无新增投资,仅风机置换回收期(年)
年份新增利润新增税收创收外汇(美元)节支总额
2010年000105.3
2011年48.570
2012年48.57
…………
2031年48.570
累计:9701400105.3
发电量提高
陆上3MW机组可更好的利用风能,风机发电量可有效提升。对比3MW机组和以前的发电量数据表

二、这一点是浅而易见的。

二、3MW机组及

1.5MW机组的发电量比较表

机型编号坐标平均风速 [m/s]理论发电量
[MWh]上网发电量
[MWh]
SL3000/113
/HH903MW-1#594569,论文导读:
48667817.81192

3.58312.2

3MW-2#597293,48668547.91209

3.58317.4

SL1500/82
/HH70147#594569,48667817.4554

1.6 3775.5

148#594910,48672167.55655.5 3771.6
159#597293,48668547.5565

1.6 3805.2

160#597523,48665417.4555

1.0 3825.8

由上表可见,2台3MW风电机组在寿命期内可比4台1.5MW风电机组的上网发电量多2903.2万kWh。根据特许权中标电价0.5216元/kWh计算,两台3MW风机每年可增加收益75.7万元;

3.2社会效益分析

北清河风电场率先采用陆上3MW大型风电机组,填补了蒙东地区乃至全国陆地大型风电机组投运的空白,同时也积累了陆上大单机容量机组的运转经验,具有较强的示范作用。其他风电企业也根据北清河2台3MW大型机组的试验数据和经济效益分析,计划2012年采用大型风电机组,引领了风机大型化发展的趋势,认真履行了国家的相关政策。风机数量的建设,减少了对土地的占用。有效减少了现场风机的消缺维护工作,大大减少了现场维护人员的工作量。

四、陆上3MW风力发电机组市场竞争力优势

目前国外对大机组(3MW)风机的使用已有典型的成功案例,如行德国、丹麦、美国等国家已在陆地成功开展大机组(3MW)风机的全面使用,但在国内,大机组(3MW)风机的使用仍处于试验或试用阶段。
华电北清河现场采用的SL3000系列风力发电机组是技术先进的全球主流机型,可完全满足陆上、海上以及潮间带等不同区域的装机需求。风场安装机组机组额定功率3000kW,切入风速3m/s,切出风速25 m/s,额定风速12 m/s,叶轮直径113m,存活温度:-45~+45℃,运转温度:-30~+45℃,以上机组参数根据现场的风资源情况配置,完全满足现场运转工况要求,更好的吸收风能,占用了更少的土地面积,从而获取更多的发电量和经济效益。
SL3000/113与SL1500/82机组功率曲线标幺值对比图
上图为SL3000与SL1500功率曲线标幺值对比图,功率曲线和推力系数是衡量风电机组出力优劣的重要指标。在测风塔一年的数据中,3-5m/s风速占全年风数据的33.6%,6-9m/s风速占全年风数据的36%,10-13m/s风速占全年风数据的20%。从SL3000和SL1500两种机组的功率曲线标幺值对比图可以看出,可见在6-9m/s主要风速区间内,SL3000/113机组的出力提升率较SL1500/82机组更高。
陆上3MW风力发电机组有着显著的市场竞争力和发展优势。一是有效降低了投资成本;二是有效提高了发电量;三是后续的维护工作量减少,需要的人员也相应减少,有效降低了用工成本;四是同规模风场装设大型风机使的风机数量的减少也有效提高了管理效率。
小结
随着大机组时代的到来,通过对大机组的研究与使用,在同等装机容量的风电场使用大机组风电机大大减陆上3MW风力发电机组开发技术及经济效益由专注毕业论文与职称论文的www.7ctime.com提供,转载请保留.少占地面积,在同等风速条件下,由于塔高和叶片长度的增加,提高了风能利用率,提高了发电量。北清河风电场成功安装的2台3MW风机,通过对大型风机的研究探索和示范建设,全面掌握了大机组从土建、安装、调试、运营等各个环节的过程管理及技术关键点,为陆上3MW大机组的使用和推广积累了宝贵的经验。
参考文献
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