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            分散式智能風機背后的一種關鍵技術
            2017-07-24 來源:中國風能設備網
             在安徽靈璧風電場并網的EN121/2.2MW中壓智能風機備受關注,甚至有人認為這款平臺化的機型表明一個集成化的系統產品開啟了風電降本提效的新模式。
            道理在于,這款由遠景2MW級智能風機平臺上衍生出來的出口電壓為中壓區間的機型,采用了以雙饋發電機定子中壓技術為核心的創新技術方案,由于機組輸出電壓為10kV,因此在分散式風電系統中可直接并入當地配電網,不再需要全功率變壓器;即使在集中式風電系統中,如果風機和升壓站的距離合適,也可通過優化措施省去風機的升壓變壓器,這樣的機型技術將順應可再生能源融入配電網這一在中國正在興起的趨勢。
             
            究竟能降低多少成本,不同的項目場景會有所不同,被節省的成本就在那里,算算便知,但值得注意的是,中壓智能風機配置120米高度的塔筒可提升近1%的年發電效率,且塔筒越高其效率提升的幅度越大,背后的邏輯是,中壓技術解決了大功率、高塔筒風機產生更大電流和塔筒內更長電纜所帶來的損耗挑戰。
             
            但成就一款中壓智能風機產品并成為其心臟的關鍵大部件之一卻是遠景獨有的變頻器產品。正是由于對變頻器技術完全的自主知識產權,風機整機開發團隊才可以根據新的風機特性,在程序設計、參數設計等算法開發的核心環節進行系統整合。
             
            比如,可以通過精確的軟件模擬及硬件在環仿真對程序的有效性及參數的靈敏度在各個工況進行驗證。在硬件設計上,根據對中壓風機整機功率流向的一體化設計,研發團隊可以通過基于流體模型數字化設計與驗證,快速對變頻器的散熱及絕緣進行針對性的改進設計,不僅在變頻器自身的軟硬件設計上做到迅速設計、優化及驗證,與之相關的中壓開關柜、小型化箱變等中壓風機獨有的部件,也因為變頻器不再作為一個第三方的獨立部件而有機的整合在柜體內。
             
            值得提及的是,除了實現中壓的獨有優勢,站在系統優化的層面上,遠景不僅僅將變頻器定位成一個把機械能量轉換為電磁能量的獨立子部件,而是更多的考慮如何使其幫助提高系統性能和壽命。 遠景智慧電氣卓越中心負責人李磊博士解釋說,通過增強的電機側濾波器設計和軟件控制算法優化,盡可能降低發電機軸電壓和軸電流,延長電機軸承壽命。另外,基于電氣信號的發電機狀態檢測模型對軸承損傷、滑環失效等進行早期預警和診斷。
             
            正是得益于從風機整機系統層面對變頻功能組件的深刻理解,遠景的變頻器還擁有自行開發的壽命模型,可以對一系列關鍵子部件的壽命作出預測和實時狀態監測,這些模型輸出的動態邊界能力不僅能夠最大程度的幫助風機在過速過載等危險工況下安全運行和停機,更在機型設計之初即為整機系統優化設計不可分割的一部分。
             
            “如果你進入遠景的機組,你會發現傳統分立的主控柜和變頻柜已經合并成一個柜體,但是更為重要的是,從系統設計層面,傳統的主控柜和變頻器的邊界已經模糊了,在軟件系統設計上,它們已經成為不可分割的整體。這是遠景為什么要將風電整機技術延伸到關鍵核心部件領域的本質邏輯。”在遠景能源副總經理王曉宇博士看來,“風電整機技術必然是向深度整合關鍵部件技術的趨勢演進,也只有打開一個一個的關鍵部件技術的黑匣子,風電整機的技術才能發生下一個實質上的技術進步。遠景在變頻器部件技術上的制高點僅僅是一個例子,它說明整機技術集成商掌握關鍵部件技術將會比單純獲取第三方部件供應商提供的部件技術對整機的開發和演進產生更多可能的自由度。”
             
            如今,風電整機商之間的競爭已不再局限于外購部件的拼圖和簡單技術集成,包括變頻器部件技術在內的核心部件設計能力已成為整機設備廠商越來越關鍵的競爭因素。實際上,隨著可再生能源可持續發展對風電設備性能和成本提出更高的要求,現有市場上可以采購的風電核心部件與整機設計協同整合的深度和智能化程度已然滿足不了風電度電成本下降的需求。
             
            “回顧風電發展的過去十年,大家把掌握風電整機的核心控制比作是打開制約中國風電發展的黑匣子,而展望未來十年,領先的風電整機廠商掌握關鍵部件的核心技術是能夠持續推動中國風電行業發展的必由之路。”遠景能源副總經理王曉宇博士這樣說道。
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