风电机组大型化一直是技术的发展趋势。特别是在海上风电领域,大型化机型更加适应海上风电发展的各种需要。2011年成为世界风电装备制造公司集中发布大型风电机组的一年,特别是大型海上风电机组。这些风电机组还需要1~2年的示范应用之后才会批量生产,预计将在2015年左右正式生产,因此被称为下一代风电机组。目前,海上风电设备的主要生产厂商是德国的西门子、Multibrid、Nordex、Enercon等公司,丹麦的维斯塔斯公司,芬兰的WinWinD公司和美国的GE Wind公司。其中德国西门子公司和丹麦维斯塔斯公司是风电机组的两大巨头,GE公司则几乎垄断了美国市场。而国内的风电设备制造商如华锐、联合动力等也在积极研制大型海上风电设备,且取得了不俗的成绩。
以下是2011年世界各大风电设备企业在大型风电机组项目上的一些标志性事件。
2011年3月,维斯塔斯公司发布了7MW海上风电机组V164,该机型的风轮直径达164m,扫掠面积达到21000m2,叶尖高度187m,适用于水深不超过45m的海域。这一机型的第一批样机将在2012年末或2013年生产,从2015年开始批量生产。维斯塔斯公司与Dong能源开发公司也已经签署合作协议,将于2013年在丹麦海域开始安装示范项目。
2011年11月,三菱电力系统欧洲(MPSE)公司也发布了三菱7MW海上风电机组,该机型风轮直径超过165m,专门为高风速环境设计。该机型将在2012年生产样机,并将于2013年在英国开始示范安装。三菱7MW风电机组最大的特点是不使用变流器,这一技术使用的是阿尔特弥斯公司(Artemis Intelligent Pow-er,AIP)提供的持续性传输系统。
2011年11月,西门子公司也发布了6MW永磁直驱海上风电机组,风轮直径为154m。此前半年,西门子公司发布了风轮直径为120m的6MW海上风电机组。西门子公司与美国风电开发商Deepwater公司签订30MW协议,该样机将于2013~2014年安装。
2011年,阿尔斯通已经与比利时海上风电开发商Belwind公司达成协议,将在2012~2015年为布莱银行海上风电项目提供6MW风电机组,作为该机型的示范项目。阿尔斯通6MW直驱海上风电机组,风轮直径为150m,在最大程度上减少了叶片的负荷,增强了设备可靠性。(www.xing528.com)
2011年4月,德国Nordex公司也推出了N1506MW风电机组。N150是用直驱技术,并将在2014~2015年开始在波罗的海海域Arcadis Ost二期项目安装70台风电机组。该风电机组风轮直径为150m,扫掠面积为17671m2。
2011年5月,华锐SL60006MW风电机组样机在江苏盐城的生产基地下线,风轮直径为126m,该机型可以用于陆上、海上和潮间带。风电机组采用平行轴齿轮传动和笼型同步发电机技术,同时也具有低电压穿越功能。继华锐之后,2011年12月,联合动力的6MW风电机组下线,成为第二家生产6MW风电机组的中国企业。中国明阳风电集团也正在检测其6MW风电机组,该风电机组使用两个风轮,大大降低了机头重量,风轮直径达到140m。湘电的5MW永磁直驱海上风电机组也在2011年生产出样机,并在荷兰安装。湘电集团有限公司还与德国开发商Windkraft公司签订了10台5MW风电机组的合同。这都标志着中国风电机组大型化研制已经迈上一个新的台阶。
截至2012年,全球单机装机容量最大的风电机组为7.5MW,位于德国。由于海上风电吊装环境复杂,作业难度大,海上风电机组的安装成本远远高于陆上风电。因此提升单机容量有助于降低每兆瓦的最终成本,从而使风电运行更为经济。目前,华锐3MW机组已经实现量产,5MW机组已经成功并网运行,6MW机组也已经成功吊装,这都为10MW风电机组的研发积累了非常宝贵的研发及实际运营经验。
2012年,国家能源局印发的《国家能源科技“十二五”规划》与科学技术部印发的《风力发电科技发展“十二五”专项规划》(简称“专项规划”)都明确提出了大型化的发展方向。科学技术部的《专项规划》明确指出,要突破10MW级海上风电机组整机和零部件设计关键技术,以期在“十二五”末实现海上超大型风电机组的样机运行。参与该科研项目的企业是华锐、金风科技与联合动力。
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