浅谈风电用组合式变压器

浅谈风电用组合式变压器作者：顺特电气近期，顺特箱变市场涌现出一支新力军——风电用组合式变压器，就今年而言，截至7月份，风电合同占据美变产值的40％以上。在此，我们有必要了解这支新生力量，以便紧跟市场步伐，更好的抓住机遇。在我国大力提倡可持续发展的今天，风力发电作为一种可再生能源获得了飞速的发展。根据相关资料介绍，预计我国风机的装机容量2010年将达到500万kW，2020年达到3000万kW。作为风力发电系统中的关键设备，风电用组合式变压器技术也获得较快发展，针对风力发电系统的特点，也涌现出了几种不同的组合式变压器设计形式。风力发电就是将风能转变为机械能再转换为电能的过程。风力发电系统主要有四种类型：独立运行、并网运行方式、多台风机组成风车田和风力发电混合能源系统。独立运行的风电系统又分为充电型和动力型，适用于机组容量比较小的情况（一般在5kW及以下）。而并网运行方式是采用同步发电机或异步发电机作为风力发电机与电网并联运行。并网后的电压和频率完全取决于电网。无穷大电网具有很强的牵制能力，也具有巨大的能量吞吐能力。并网后的风力发电机按风力大小自动输出大小不同的电能。这种方式中风力发电机必须具有并网和解列控制，只有当风力发电机电压频率与电网一致才能并网，当风力发电机因风速太小而不能输出电能时，就会从电网解列。而多台风机组成风车田则是由数十台甚至数百台风力发电机组成风电场联合向电网供电，这是应用现代技术大规模开发利用风能资源的一个壮举。风车田的运行一般都用计算机监控，使各风机运行在最佳状态。我国近几年建立的风电场都是采用风车田的运行方式。对于风力发电混合能源系统，一般来说，由两种或两种以上的能源组成的供电系统，称为混合能源系统。其中至少有一种能源相对稳定，才能保证系统供电的连续性与稳定性。如风—柴系统、太阳能系统与风力发电机构成的系统、风—柴—蓄系统。虽然风电系统有以上几种形式，但由于其本身的特殊性，在与电网配合时要求很高。风力发电机组并网运行，对电网有一定影响。由于风力发电单机容量比较小，一般不会超过2MW，对于一个大电网，影响很小，可以忽略。但对一个风电场来说，由几十台、上百台机组组成，总装机容量超过几十万千瓦，对于一个容量不大的电网，就会造成很大的影响，影响程度与风电容量所占电网的容量比例有关。据丹麦专家分析，一般来讲，风电比例低于10%对电网不会构成危险。我们所说的风电专用变压器的作用就是将风力发电机发出的690V的电能经过升压变为10kV或35kV，通过埋地电缆或架空线输送到风电场升压站。综合风电系统的特点，可以总结出风电专用变压器的技术要求：一、变压器空载时间长。风力发电一般具有明显的季节性，变压器的年负载率平均只有30%左右。因此，要求变压器的空载损耗应尽量低；二、过载时间少。由于变压器容量一般都比风力发电机容量大，而由于风机采用微机技术，实现了风机自诊断功能，安全保护措施非常完善，在风机过载时会自动采取限速措施或停止运行，基本上不会造成变压器过载运行。因此变压器的寿命比普通配电变压器应长；三、运行环境恶劣。在我国，风力资源丰富的地区一般集中在沿海、东北、西北地区，变压器运行在野外。因此就要考虑设备的耐候性问题。在沿海地区的设备就应考虑防盐雾、霉菌、湿热；在东北、西北地区就要考虑低温严寒、风沙等的影响。四、组合式变压器高压侧必须配置避雷器，以便与风机的过电压保护装置组成过电压吸收回路。在变压器的绝缘设计上应充分考虑避雷器残压对变压器的影响。另外，风电用组合式变压器的箱体基本上按照标准组合式变压器的结构型式制造，除需具有足够的机械强度，外形力求美观等外，还应具有抗暴晒，不易导热，抗风化腐蚀及抗机械冲击等特点。箱体需采用片式散热器，外加防护罩的结构。此外，外壳油漆需喷涂均匀，防护等级高，抗暴晒，抗腐蚀，抗风沙，并有牢固的附着力；组合式变压器内部电气设备的装设位置也应易于观察、操作及安全地更换；高压配电装置小室应保证可靠安全，以防误操作；以上介绍了风力发电的相关知识以及新型风电用组合式变压器的特点，希冀这支新力军为我公司的未来开拓一片辽阔市场！我国风能资源十分丰富，它是一种干净的可再生能源；风力发电产业发展前景非常广阔，它的优势不需要燃料、不占耕地、没有污染，运行成本低。市场扩容风电前景诱人自1986年山东荣成第一个示范风电场建成之后，风电场装机容量规模不断扩大，截至2006年底全国已经建成68个风电场，安装风电机组2350台，装机容量已经达到200万千瓦，国产风电机组所占市场份额已超30%，技术性能相当于国际上20世纪90年代中期水平。据专家预测，我国陆地可开发和利用的风能资源容量约2.5亿千瓦，近海可开发和利用的风能资源容量约7.5亿千瓦，共计10亿千瓦。按照国家发改委风电发展规划目标：2010年全国风电装机容量累计达到500万千瓦。2015年全国风电装机容量累计达到1500万千瓦。2020年全国风电装机容量累计达到3000万千瓦。2006年12月18日在北京举行的风力发电产业化研讨会上，专家们一致认为，到2020年的风电发展规划目标偏低，只要有个良好的政策环境加上市场的需求，进一步调动地方积极性，中央宏观调控有力，风电装机容量目标应该可以成倍增长。如果陆上风电可以开发容量达到5000万千瓦，年上网电量按等效负荷2200小时运行计算，则每年可供电量为800亿千瓦时，相当于煤电装机容量1600万千瓦，一台兆瓦级风力发电机组能供350户的家庭用电，而且风电机组平常运行成本较低。管理滞后影响风电“进步”首先，我国对风能资源的普查、评价、规划管理严重滞后，资源分散，缺少整合，没有形成全国统一的国家级风电产业研机机构，缺少对产业资源的集中和整合。其次，单位kW造价高，火电平均4500元/kW，风电平均每8000~9000元/kW，平均造价高于火电。火电平均电价0.36元/千瓦时，风电平均电价为0.56元/千瓦时，在我国南方地区电价，还要略高于北方地区。影响电网并网发电的积极性。第三，目前市场和产业化基本上没有形成，风电机组和系统设计技术、设备性能、效率以及技术工艺水平与欧洲相比存在很大差距。国产风电关键部件，如液压系统、联合器、电控等可靠性差，技术不够成熟。改善“环境”加快风电步伐风力发电，已成为21世纪最具发展潜力的能源产品，而且其技术成熟，建设周期短，完全是一种安全可靠的能源。从长远看，风电技术进步不断深化，不论工程投资还是发电成本，都会逐步接近火电成本。风力发电是一个极具发展潜力的宏伟产业。发展风电最终国内就是建立比较完善的风电产业化体系，提高风电自主化建设，为把风电产业做强、做精、做大打下坚实基础，不断提高国际竞争力形成风电大规模发展的市场体系。使风电产业成为重要的电力来源。具体地说就是要克服当前工业领导分散现象，统一领导一次、二次能源资源，进一步对工业领域的产业结构优化、重大装备的产业化规划制定、重大装备的技术政策确定、推进重大装备研制国产化等实行强有力的领导，协调和管理。尽快着手建立国家风电产业工程技术研究中心，尽快着手建立能源发展规划及能源政策研究机构,尽快着手建立重点高校设立能源专业，加强能源系统化方面的教育。掌握风电机组系统设计技术，大型风电企业、创造条件建立风电技术研究中心，对风电机组的关键部件，不断研究开发，特别是要建立关键部件的研究实验室，进行可靠性试验，以保证风电机组稳定运行。建立国家风电发展基金，国家发改委正在会同有关部门研究，如支持国产化项目，开拓融资渠道，并且鼓励利用国债资金支持风电项目，以及在税收、信贷、投资、价格、补贴、奖励等方面，出台一系列鼓励发展风电的政策。目前有行业领导组建全国若干风电工程公司，掌握系统技术，择优采购，工厂组装，现场安装，现场调试，现场服务，技术培训。此举对我国风电建设可起到积极的作用。2008年风电行业发展前景分析来源:发布时间:2008-9-52007年全球新增风电装机2007.3万千瓦，增长32.1%，全球累计风电装机为9411.2万千瓦。2007年我国风电新增装机296.17万千瓦，累计达到556.17万千瓦，分别同比增长121%、114%，增速第一，预计08年市场需求还将远远超出预期，国产设备的新增装机容量年增长速度为60-70%左右。2010年装机容量可达1800万千瓦左右。供求方面，2010年后整机市场步入成熟阶段，年度平均增长率会下滑至10-20%左右。但其中叶片、齿轮箱、大型轴承、电控等零部件的供给能力可能仍不能完全满足需求，因此，风机设备制造业景气上升周期或将延续至2010-2012年。目前，国内风机制造业竞争格局可谓“春秋战国”的时代，共四五十家，参照国际经验，2010年前后，国内风机行业将逐步洗牌。届时技术成熟、经营模式灵活、综合实力强、销售规模大的企业将会成为未来赢家，行业集中度有望重新高企，形成“三国鼎立”时代。能在竞争中居于领先地位的国内民族厂商胜出者主要有以下特点：a.质量过硬、具备有强大集团背景的公司或、地域优势、客户优势企业，如东气、华锐等；b、先发优势，售后体系完善、具备纵向一体化的产业链优势的高成长风机制造企业，如金风科技等；c、具备技术、装备、人才、零部件配套等有制造业基础且经营模式灵活的企业，如湘电、华仪等。我们对本土风机和国际同业厂商对比分析，发现金风、华锐、东汽、华仪的资产回报率达到10-19%，高于国际同行6-7%的均值，原因主要是在于这些公司较好的资金运用效率，通过轻资产经营模式较大程度上降低了公司资本投入，特别是生产领域内固定资产投入较好地整合了产业链，从而提高资本回报率。目前该行业平均08年动态市盈率仅29倍，考虑到风电设备近三年40-50%的年增长率相比，按照PEG理论，价值有一定的低估。从我国政策层面来看，在节能减排及新能源的政策扶持下，风电产业不仅不会受到紧缩政策的调控，反而受到财政政策的扶持。风机制造也将在未来维持确定性的高成长。从投资的角度而言，在市场系统性风险仍较重时期，适宜择机把握具有估值优势的风电设备先行者金风科技、以及具备雄厚制造业基础的未来风电寡头制造商东方电气、大连华锐。而整机制造业的上游零部件供应商也值得关注：如天奇股份、中材科技、天马股份等。1．中国速增，世界第一1.1全球风电，风起云涌2007年全球新增风电装机容量为20，073MW，同比增长32.1%，2007年全球累计风电装机容量为94，112MW，同比增长26.8%，超出GWEC之前预估的22.6%。风力装机容量快速增长的同时，风力发电电量在各国电力的比重也大幅提高。丹麦的风电占总发电量的18.5%，德国的这一数字为4.3%，位居第二；而我国风电目前按照500MW装机容量和2000利用小时计算，其发电量仅占总发电量的0.04%左右，还有很大的发展空间。1.2．中国速增，世界领先2007年，我国风电装机新增装机296.17万千瓦，超过过去二十年装机的总和，累计达到556.17万千瓦，07年新增与累计装机分别同比增长121%和114%。1997-2007年十年间，我国风电行业装机容量从145.7MW增长到5561.7MW，增长近37.2倍，近三年年均成长速度70%，远远高于世界主要发达国家年均30%的平均水平。2.我国风电政策扶持在化石能源价格上涨和节能环保的压力下，我国政府已经将节能减排和开发新能源提高到前所未有的战略高度，先后出台了一系列旨在促进新能源发展的政策。这些政策主要从两个方面来扶持风电行业，一方面是通过财政补贴、电网全额收购、确定风电上网价格，以保证风力发电项目合理盈利，从经济上进行促进；另一方面是在国内市场启动的同时，扶持风机制造业发展，为中长期的风电产业发展奠定基础。归纳为以下四大特点：1）风电全额上网：2006年1月1日开始实施《可再生能源法》。该法要求电网企业为可再生能源电力上网提供方便，并全额收购符合标准的可再生能源电量，以使可再生能源电力企业得以生存，并逐步提高其在能源市场的竞争力。2）财税上扶持：考虑到现阶段可再生能源开发利用的投资成本比较高，为加快技术开发和市场形成，《可再生能源法》还分别就设