11.风电机组技术及发展趋势

2016-06-24风电机组主要型式12345风电机组选型行业现状和发展趋势风机发电量提升解决方案海上风电技术探讨风电机组主要型式-第4页-风力发电是风能利用的主要方式。吸收风能增加转速减小扭矩产生电能输送到电网风能机械能电能风电机组主要型式-第5页-风机的主要型式图1按照叶轮转轴相对于地面的位置：水平轴（图1）和垂直轴（图2）；水平轴按照叶片数量：三叶片、两叶片、单叶片，（图3）；据分析，3叶片风机可有效避免2叶片风机在偏航时由于气动不平衡带来的塔筒顶部及偏航系统负载过大问题；3叶片风机噪音及视觉冲击相比2叶片风机小；据初步估算，相同容量和叶轮直径机型3叶片风机发电量相比2叶片风机高约10%以上。图2图3风电机组主要型式-第6页-风机的主要型式按照传动链结构齿轮箱无齿轮箱全功率机组双馈机组电励磁直驱永磁直驱直驱永磁型风电机组由于可靠性高、运维成本低等优点，份额快速增长风电机组主要结构特点-第7页-带齿轮箱风电机组整机结构(摘自公开资料)风电机组主要结构特点-第8页-不带齿轮箱风电机组（直驱型）整机结构风电机组主要结构特点-第9页-直驱永磁技术传动部分高速齿轮箱高速刹车润滑冷却系统联轴器低速轴承发电机低转速无需励磁发电机滑环全功率变流器取消高速齿轮箱，提高机组安全性和稳定性；减少传动损失，提高发电效率的同时，降低运行维护费用；采用永磁发电机，无励磁损耗，提高发电效率；采用全功率变流器，提高电网友好性；齿轮箱及直驱风电机组整机结构差异风电机组主要结构特点第10页1.5-2.5MW3-5MW5MW及以上Vestas齿轮箱+双馈异步电机+部分变流齿轮箱+永磁同步电机+全功率变流齿轮箱+永磁同步电机+全功率变流Gamesa齿轮箱+双馈异步电机+部分变流齿轮箱+永磁同步电机+全功率变流齿轮箱+永磁同步电机+全功率变流齿轮箱+双馈异步电机+部分变流永磁直驱+全功率变流永磁直驱+全功率变流Siemens齿轮箱+鼠笼异步电机+全功率变流永磁直驱+全功率变流永磁直驱+全功率变流齿轮箱+鼠笼异步电机+全功率变流齿轮箱+双馈异步电机+部分变流齿轮箱+双馈异步电机+部分变流永磁直驱+全功率变流Enercon励磁直驱+全功率变流励磁直驱+全功率变流励磁直驱+全功率变流直驱风电机组双馈发电机组风电机组主要结构特点-第11页-•更宽的调速范围－更好的利用风能•叶轮直接驱动发电机－传动链效率高•永磁体励磁发电机－发电机效率高•无齿轮箱直驱机组－机组寿命期内没有齿轮箱失效之忧•无齿轮油过滤、循环、散热系统，无高速机械刹车•无发电机滑环、碳刷－减少机组部件，提高机组可靠性•无齿轮箱－无需每年的齿轮油检测；每4年的齿轮油更换；齿轮箱失效后的拆除、维修、更换费用•无齿轮油过滤、循环、散热系统，无高速机械刹车，无发电机滑环、碳刷－减少维护工作量，降低维护费用高效率高可靠性运维成本低•零电网冲击，低电压穿越能力突出•并网友好型机组，实现功率的柔性控制•优良的有功功率，无功功率和电压控制能力•优质的电能输出，电能品质好并网友好风电机组主要结构特点-第12页-风电机组主要型式12345风电机组选型行业现状和发展趋势风机发电量提升解决方案海上风电技术探讨产品适应风速和发电能力14金风115/20005.05.56.06.5单位单机理论电量5108744585435366000507345854kwh折减后电量(0.7)3576121409804746200895142098kwh年等效小时数(0.7)1788204923102571h折减后电量(0.82)4189170480056954120416023611kwh年等效小时数(0.82)2095240027063012h金风121/25005.05.56.06.5单位单机理论电量5596474672146778473208972879kwh折减后电量(0.7)3917532470502754931246281016kwh年等效小时数(0.7)1567188221972512h折减后电量(0.82)4589109551160364348027357761kwh年等效小时数(0.82)1836220525742943h产品适应风速和发电能力15金风121/30005.05.56.06.5单位单机理论电量6702964786004988886969943037kwh折减后电量(0.7)4692075550203462220876960126kwh年等效小时数(0.7)1564183420742320h折减后电量(0.82)5496431644524072887308153291kwh年等效小时数(0.82)1832214824302718h备注：以上计算基于标况金风在中国市场装机分布情况（截至2015年底）序号省份累计(MW)1.新疆10429.42.内蒙古4676.23.甘肃2152.24.山西1873.05.河北1861.26.宁夏1457.57.辽宁1327.48.山东1160.99.江苏1054.310.吉林959.511.黑龙江881.012.贵州531.513.云南443.314.广东368.715.湖北360.016.广西294.017.陕西216.018.青海201.019.北京191.020.江西165.521.河南163.822.四川106.523.湖南78.024.海南49.525.上海47.526.浙江42.027.安徽42.0Total31132.6金风在国际市场装机分布情况（截至2015年底）序号国家累计装机MW1巴拿马2702澳大利亚1853美国1694埃塞俄比亚515罗马尼亚506巴基斯坦49.57智利338法国18.759泰国17.510厄瓜多尔16.511土耳其5.2512古巴4.513玻利维亚314乌兹别克斯坦0.75总计864.25良好的机组环境适应性第18页烟雾温度潮湿沙尘海拔盐雾低温型常温型高温型普通型（干燥）陆上潮湿型沿海潮间带及海上型洁净地区沙尘地区普通型高海拔普通型（无盐雾考虑）陆上盐雾海上盐雾全区域！金风机组在任何环境下都能安全稳定运行！机组环境适应性系统简介19控制参数环境适应性系统智能化温度、盐雾、粉尘和湿度控制确保机组环境适应性的全覆盖（湿热、高海拔、海洋、工业腐蚀、干热等）；系统全智能化运行，自动启停、自动检测、自动报警提示，运行和监控数据自动上传风场大数据系统系统协调与用户体验成本竞争力确保机组内环境的清洁性，不能给机组带来二次污染；与机组整机设计系统协调，用户也可根据需要选配；安装方便、运行维护简单，突出用户体验良好；可靠性高、全生命成本最低、间接使客户收益最大化金风机组适合各种环境运行要求！机组环境适应性系统方案设计第20页区域配置总体方案设计温度传感器网罩挡雨罩(导风罩)风管过滤系统压差传感器风箱主动送风器其它辅件机组环境适应性系统方案设计©版权所有新疆金风科技股份有限公司2020/5/13第21页湿度控制方案：机组内安装转轮除湿机适用区域：高湿度地区控制目标：机组内关键区域相对湿度不高于60%安装位置：塔底主控平台（内陆高湿、沿海、海上）机舱尾部（沿海、海上）区域配置总体方案设计轴系热耦合分析与游隙评估变桨柜热分析与优化主控柜热分析与优化电缆热分析机组环境适应性系统仿真与计算整机流体与热分析机组环境适应性系统仿真与计算第23页机组环境适应性系统总结24陆上非潮湿潮湿、盐雾大量测试数据库支撑各项性能指标优异平台统一重量轻能耗低、噪音可控安装、运行、维护方便全生命周期成本低方案简单、模块化、集成化仿真分析支撑子系统设计机组环境适应性系统总结第25页机组内关键区域温度50℃一类可见粉尘的粒径大于10μm，对粉尘的过滤效率为92%机组内环境相对湿度控制在60%以下盐雾颗粒直径在0.3μm及以上颗粒，过滤效率为99%风电机组主要型式12345风电机组选型行业现状和发展趋势风机发电量提升解决方案海上风电技术探讨2015年国内风电新增并网容量创历史新高27历年新增吊装容量(GW)6.213.818.917.613.016.123.230.520082009201020112012201320142015累计并网容量(GW)+31%9.417.731.047.062.475.596.4129.42.0%3.2%4.5%5.5%6.1%7.1%8.6%20082009201020112012201320142015累计风电并网装机容量vs风电占全部电源容量的比例风电上网电量、全部发电量及比例(亿度)•尽管新增并网容量创历史新高，但2015年我国风电占全部发电量的比重只从2014年的2.8%提高到3.4%。•多个国家的实例证明，高比例消纳风电不存在技术障碍。34,51036,43041,92347,00649,59153,22355,23356,04513127650173210041517153418630.4%0.8%1.2%1.6%2.0%2.9%2.8%3.3%20082009201020112012201320142015全社会用电量风电上网电量风电消纳比例行业现状--弃风限电继续制约行业发展281,9291,8902,0741,9001,72820112012201320142015•2015年风电利用小时数同比下降9.1%；其他电源的利用小时数也有所下降：火电下降8.7%，水电下降1.3%，核电下降5.6%。•2015年国内风电上网电量为1,863亿度，较2014年的1,534亿度同比增长21%，火电发电量达到4.097万亿度电，较2014年的4.173万亿度同比下降2%。•2015年339亿千瓦时弃风量相当于180亿元人民币的经济损失，超过国内2天的全社会用电量。全国风电利用小时数(小时)-9.1%7321,0041,5171,5341,86310020816213333920112012201320142015上网电量弃电量15%8%11%17%12%+21%政策路径--在可再生能源法的框架下，政府通过制定中长期目标和配套政策促进风电发展2006.0120072009.12《中华人民共和国可再生能源法》生效中国政府颁布《中国应对气候变化国家方案》，将可再生能源发展纳入其中颁布了《中国可再生能源中长期发展规划》，提出国家可再生能源发展目标2010年3000万千瓦中国政府颁布了《中国的能源状况与政策白皮书》《可再生能源法》进行了修正2012风电发展“十二五规划”风电2020年发展目标提高到2亿千瓦能源发展“十三五规划”2015-2016风电建议目标提高到2.5亿千瓦以上政策路径--新常态下的风电行业政策规划电价并网质量十二五第五批拟核准项目；拟核准计划年度核准计划，弃风15%、核准完成率80%，次年无项目十三五规划2020年2.5亿千瓦，年2000-3000万千瓦2015年及以后核准、2018年前动工项目：I、II、III类电价分别下调2分，IV类暂时不变之后的项目I、II、III类再次下调2分，IV类下调1分可再生能源电价附加征收从1.5分/kWh提高到1.9分/kWh信息监测，可再生能源发电项目信息化管理新疆准东新能源基地核准，配套风电外送400万千瓦可再生能源发电项目并网驻点监管可再生能源全额保障性收购明确风电为优先电量核价小时数电量不参与市场交易，执行政府定价核价小时数外电量参与电力现货市场交易甘肃、新疆、黑龙江等省推进调峰补偿、发电权交易、电量替代、直供电等项目7条特高压线路开工建设金融财税绿色证券发行指引营改增新能源微电网示范项目建设绿色证书交易制度拟出台可再生能源发展目标指引信息监测，可再生能源发电项目信息化管理第六批资金补贴目录申报，信息化系统促进季度拨付逐渐过渡为月度拨付政策路径--新常态下的风电行业政策31可再生能源开发利用目标•2016年“两会”期间，国家能源局发布全国可再生能源开发利用目标引导制度。•明确2020年