32-风力发电机组选型解析课件.ppt

1、风力发电场-风力发电机组选型概述n影响风力发电场效益的关键因素q风资源q机组布置（微观选址）q机型选择n风力发电机组是风电场中最主要的设备，其投资约占整个风电场总投资的60%至70%n风力发电机组选型即指在综合考虑风电场各方面因素（风能资源、气候条件、工程建设条件等）后为风电场选择最为适合的机型，在满足设备安全、施工可行等基本原则的基础上充分利用当地风能资源，实现风电场效益最大化n能否合理地进行风力发电机组的选型将直接决定风电场的发电量以及项目在整个运行期（一般为20年）的经济效益选型的基本原则n1、质量认证q最重要的一个方面，保证机组正常运行及维护最根本的保障体系q风力发电机组制造都必须具备

2、ISO9000系列的质量保证体系的认证qGermanischer Lloyd Wind Wnergie GmbH（简称GL）于1986年出台了第一套针对风力发电机组的设计准则并随后进行了几次补充和完善q国际电工委员会（IEC）于1994年出版了风力发电机组第一部分 安全要求（IEC61400-1），此后IEC又先后出台了多个IEC61400标准，对涉及风力发电的11个不同领域进行了规范qDNV（挪威船级社）、Lloyd、Risoe、德国风能研究所、荷兰能源研究中心等，国内的中国船级社（CCS）也已组织建立了中国的风电质量认证体系选型的基本原则n1、质量认证q风力发电设备认证体系内容n认证范围：

3、q风力发电机组及重要零部件（叶轮、齿轮箱、发电机、塔架、控制系统、偏航机构等）q产品技术特性：空气动力学、材料、振动、电子、机械等n认证依据：q相关国际标准q国家标准q设计/认证指南选型的基本原则n1、质量认证q认证模式n型式认证q通过设计评估、型式试验、生产质量控制审核等工作，就新型号的风力发电设备对规范、标准的符合性进行评价q目的是确认风力发电机组是按设计条件、指定标准和其它技术要求进行设计、验证和制造的，证明风力发电机组是可以按照设计文件要求进行安装、运行和维护的n项目认证q目的是评估已通过型式认证的风力发电机组和对应的塔基设计是否能与外界条件、可适用的构造物和电力参数适应，以及是否满足

4、与指定场地有关的其它要求q认证机构应评估场地的风资源条件、其它环境条件、电网条件以及土壤特性是否和风力发电机组设计文件和塔架设计文件中确定的参数相一致选型的基本原则n2、制造企业的综合实力q国内现已涌现出80余家风力发电机组整机制造企业，主要包括大型国有工业企业、股份制企业和民营企业、外资企业（含中外合资企业）三大类q综合实力是机组选型时必须要考虑的因素，其综合实力的强弱将直接决定机组的质量、信誉和售后服务等q风力发电机组整机制造企业必须具备完整的ISO9001质量认证体系，认证证书必须在有效期限内并且认证范围必须包括风力发电设备制造或相关内容选型的基本原则n2、制造企业的综合实力q企业的历史

5、背景也非常重要q整机制造企业拥有很强的经济实力，具备雄厚的资本金和多元化的融资渠道q具有极强的抗风险能力，以保证后期的产品维护和可能面临的主要部件大面积更换等的潜在风险q风力发电机组的质量与可靠性很大程度上取决于上游配套企业的生产能力，所以在风电机组选型时应认真分析为整机制造企业提供的主要部件配套生产企业的综合实力选型的基本原则n3、满足场址的气候条件q应根据场址的风况（轮毂高度的年平均风速、50年一遇10分钟平均最大风速、湍流强度等）选择安全等级的级别选型的基本原则选型的基本原则选型的基本原则n3、满足场址的气候条件q根据气温范围确定选用标准型或低温型机组n我国北方地区冬季气温很低，有的地区

6、最低气温超过-45C，在-20C以下的时间也较长n常温型风力发电机组的运行温度在-20C以上，如果采用常温型风力发电机组不但发电量损失严重，机组的运行安全也将受到威胁n齿轮箱油、机舱内部、传感器、控制柜内加热n叶片采用低温型的n所有润滑油、脂应考虑其低温特性选型的基本原则n3、满足场址的气候条件q沿海和海岛地区，需注意是否对防腐和绝缘性能提出特殊要求，还要考虑雷暴及台风的因素n我国东南沿海地区风电场的盐雾腐蚀非常严重n盐雾腐蚀主要是通过电化学反应进行n容易被腐蚀的部件包括法兰、螺栓、塔筒等n通常可采用热镀锌或喷锌等办法，面漆采用专用“三防”漆（防湿热、防霉菌、防盐雾），以保护金属表面免受腐蚀n

7、风电机组内的电气元件应接照“三防”要求采购，电缆应采用船用电缆n为了提高在这些地区安装的风力发电机组的抗台风能力，可适当提高机组安全等级，增加叶片、塔架、基础等的结构强度机组的控n制系统一定要配有不间断电源，该电源的容量要能够驱动变桨和偏航系统并能保持30分钟以上持续运行选型的基本原则n4、顺应风电机组发展趋势q尽量选用主流机组q尽量选用单机容量较大的、采用变桨变速技术的机型n减少风电机组的数量，减少土地面积的占用和吊装次数n增加发电量，提高经济效益n大型机组一般采用了更高的输出电压，降低线损和电缆造价，从而降低建设和运行成本选型的基本原则n5、满足场址的交通运输及安装条件q运输q安装选型的基

8、本原则n6、经济性比选q经济性比选是指在满足安全等级要求的多个机型中，通过计算年发电量、风力发电机组成本、配套设备及工程费用等进而得到各种机型的千瓦造价、可利用小时数和度电成本，最终确定经济性最优的机型q千瓦造价千瓦造价:风力发电机组的总价格除以总装机容量（以千瓦为单位）,它能够把不同机型、不同容量的机组放在一个水平线上进行价格比较，得到一个最为直观的结论q计算千瓦造价时一定要注意机组价格所对应的供货范围，通常应该把备品备件、消耗品、技术服务、运输及保险费等含入总价之中，否则会有失比选的公平性。另外对于进口风力发电机组，一定要明确其所提供的价格是否包含税费选型的基本原则机组数量风电场理论年发电

9、量niiPvf1i)(8760n6、经济性比选q可利用小时数可利用小时数：风电场年发电量除以风电场总装机容量，是反映风力发电机组发电能力的重要指标n第一种方法是利用WAsP等软件工具n第二种方法是结合风电场的风频分布与机组的功率曲线，按如下公式计算q式中f(vi)为风速i在一年中出现的频率qPi为机组功率曲线中风速i对应的输出功率q机组功率曲线必须是风电场当地空气密度下的功率曲线q风电场理论年发电量乘以折减因子后才能得到实际年发电量，折减因子应根据风电场具体情况选取，一般在0.650.75之间选型的基本原则n6、经济性比选q度电成本度电成本是一个综合性的经济指标，它最大的特点是对与机组相关的其

10、它配套费用也进行了考虑q选择不同风力发电机组的投资差异不仅仅体现在机组本身的价格上，由于不同机型的轮毂高度不同，机舱重量各异，其吊装成本大相径庭。此外与机组配套的塔筒、箱式变电站、基础、道路、施工平台、集电线路等都会随不同机型的特点发生显著变化，这些因素在机组选型时必须充分考虑q用考虑全部相关因素后得到的总成本除以对应机型的实际年发电量便可得到该机型的度电成本q度电成本同时考虑了工程造价和风电场发电量两方面因素，是机组选型阶段最为客观、全面的综合性指标之一，是经济性比选的重要参考选型的基本原则n7、付款方式、技术服务和技术保障q付款方式n付款方式是商务部分中最重要的条款之一n由于风力发电机组的

11、价格通常很高，付款比例和条件的不同通常会给项目的经济指标带来较大的影响n对于生产运行业绩不多的机型，为了规避项目业主的风险，招标时提出的付款方式应尽量滞后n对于付款的条件应描述清楚，以避免在合同执行过程中引起歧义选型的基本原则n7、付款方式、技术服务和技术保障q技术服务与培训n风力发电机组生产厂家应配合项目业主和设计单位进行机组的微观选址，并通过技术联络会等形式进行技术交底n应提供满足风电场设计、运行、维护所需的全部技术资料n在机组吊装阶段机组生产厂家应提供现场安装指导，机组的调试工作也应由生产厂家主要负责。根据我国相关标准规定，风力发电机组在安全无故障连续并网运行240小时后才能进行设备验收

12、，此后设备将进入质保期。对于一些运行业绩较少的机型，项目业主可以在合同谈判中提出更为严格的设备验收条件n培训选型的基本原则n7、付款方式、技术服务和技术保障q技术保障n开始之日、结束之日n期限n免费维护n部件损坏免费提供（质量问题）n功率曲线n发电量损失选型的主要内容n机械部分选型q机组结构型式选择n水平轴q优点q缺点n垂直轴q优点q缺点选型的主要内容n机械部分选型q机组结构型式选择n上风向、下风向q上风向：塔架对气流影响小，需对风装置q下风向：塔影效应，气流扰 动、噪音，效率低垂直轴n传动系统q直驱：发电机的尺寸和重量一 般较大q齿轮箱q半直驱型选型的主要内容n机械部分选型q主轴、齿轮箱和发

13、电机的相对位置n紧凑型：风轮轴与齿轮箱低速轴同轴，节省材料和相应的费用，但拆卸麻烦n长轴布置型：风轮轴与齿轮箱低速轴连接，减少了齿轮箱低速轴受到的复杂力矩，减少了低速轴刹车对齿轮箱的损害选型的主要内容选型的主要内容n机械部分选型q叶片数的选择n两叶片q高尖速比运行时具有较高的风能利用系数q可减小齿轮箱变速比，从而降低费用q平衡困难q噪声大n三叶片q运行和输出功率平稳q视觉美观选型的主要内容n机械部分选型q功率控制方式选择n被动失速控制q通过翼型设计控制功率q控制简单q功率输出不稳定n变桨距控制q通过调节桨距角减小升力，控制功率q功率输出稳定q需要增加一套桨距控制装置n主动失速控制q既有桨距控制

14、，又有翼型控制选型的主要内容n机械部分选型q机组定速与变速运行方式的选择n定速运行的主要问题q风力机转速不能随风速而变，从而降低了对风能的利用率q当风速突变时，巨大的风能变化将通过风力机传递给主轴、齿轮箱和发电机等部件，在这些部件上产生很大的机械应力q并网时可能产生较大的电流冲击q发电机本身在低负荷时效率较低选型的主要内容n机械部分选型q双速运行n发电机分别设计成4级和6级，使叶轮和发电机在低风速段的效率提高n600kW机组，6极时，150kW；4极时，600kWq变速运行n在低风速段，调节发电机的反力矩使转速跟随风速变化，保持最佳尖速比n在高于额定风速时，主要通过变桨距系统改变桨叶节距来限制

15、风力机获取能量，使风力发电机组保持在额定值下发电，并使系统失速负荷最小化选型的主要内容n电力系统选型设计q风力发电场接入电力系统方案n风力发电场与电力系统连接的方式、输电电压等级、出线回路数、输送容量以及配套输变电工程的方案q风力发电场主接线q风力发电场配电线路n直埋电力电缆敷设n架空导线q风力发电场变电所设备选型的主要内容n电力系统选型设计q我国风电场多处于大电网的末端，拟选风力发电机组的电能质量和电气运行参数应尽量与电网条件相匹配，如电压波动、频率波动、三相不平衡、低电压穿越能力、无功补偿要求等，以保证机组不会因为电网的原因停机造成电量损失选型的方法步骤n1、根据交通运输条件和安装条件，结合当前市场的主流，确定单机容量的范围n2、根据当地的风资源及气候条件，确定几种备选的机型选型的方法步骤n3、用WAsP软件将几种备选机型作初步布置，计算出其理论发电量n4、对各备选机型及其配套费用作投资估算。其中风电机组的价格用最新的招标价格计算选型的方法步骤n5、计算各备选机型的度电成本、千瓦投资等指标n6、结合各备选机型的特征参数、结构特点、控制方式、成熟性、先进性、售后服务等进行综合的技术经济比较，确定机型