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风电成本降低新突破:同步风力发电机增能技术提升效率

点击次数:3    发布时间:2025-01-02

风电成本高昂的症结在于风电机组占据了风电场总投资的七成以上,这也使得风电难以与火电、水电直接抗衡,成为政府补贴不可或缺的驱动力。一项名为“201010571789.8”的中国专利技术,针对增能型风力发电机系统,通过极低的成本提升现有同步型风力发电机的发电效率,实现从不同风速中获取更多风能,有效降低风电成本,增强市场竞争力。

历经多年研发,同步风力发电机组的增能技术已实现产业化。其增能机理包括:在微风条件下,机组降低切入风速,提前开始发电,从而获得更多能量;在中风速阶段,通过提高发电机效率增加发电量,实现更多经济收益;在额定风速及以上阶段,机组凭借提高发电机额定功率的优势,提升*大输出功率,实现*大经济利益。新技术能使发电机输出功率提高约15%,在功率提升的同时,总损耗保持不变,使得发电机实际效率比未采用该技术改造前更高,甚至可能以零成本提高发电机额定功率15%。

目前,风电场中主要使用异步型和同步型两大类发电机组。异步型分为老式笼型定速机和MW级以上的变速型双馈机。同步型风电机组品种更多、技术更先进,主要包括数MW级的直驱机,如低速永磁直驱机、低速励磁直驱机和中速半直驱同步机,以及带齿轮箱的高速永磁机或高速励磁机、无刷励磁机等多种机型。

本增能技术适用于以下同步风力发电机组产品:德国Enercon公司的E系列励磁直驱机、德国Siemens公司的永磁直驱机、瑞典ABB公司的高压永磁直驱发电机、国内金风科技、湘电风能、南车风电、南车株洲电机、广西银河艾万迪斯、华创风能、北车风电、山东长星风电科技、山东鲁科风电设备、上海万德风力发电、江西麦德风电、江西力德风力发电、国电联合电力、诺德文德、明阳风电等公司的产品。安徽皖南电机

在我国风电场中,同步发电机总功率约占25~35%,新建风场占比可能在30~40%。德国新建风场的同步直驱已超过50%。目前,本技术已能够使各种同步型风力发电机组增能。例如,现有风场或用户的同步型风力发电机,都可以通过本技术改造原机组,提高设备的经济收益。企业只需投入少量经费即可实施机组改造,改造后的机组每一年中多获得的发电量,其经济收益约为改造所需费用的50~100倍,平均约在4天至多一星期就能收回全部改造成本。若计算风机剩余寿命为15年,其经济产出与改造费用投入之比将高达750~1500倍。然而,考虑到已有机组的风轮机、机械系统与变流器设计极限余量不允许超载,额定及以上风速也只能在原有功率限值内运行,投入产出比可能降低到500倍左右,但发电机效率仍比原有机组高,经本技术改进的新系统仍可获得多发电的经济收益。

对于风机制造企业而言,本技术的经济利益同样巨大。例如,以西门子3.6MW永磁直驱机的SWT-3.6-107为例,采用本增能技术改进后的发电机,相当于升级为4.1MW,增加了500kW额定功率,按欧洲市场较低的风机价格650欧元/kW计算,一台机组增加的销售收益约为32.5万欧元。由于机组额定功率受限制的很大因素在发电机方面,而对叶片、轴系、机械系统及变流器来说增加费用的比例可能不如发电机那么大,因此增能技术对于风电设备制造业的新增成本较低,而收益却很大,其经济利益也是可观的。皖南电机价格表

以国内*大的永磁直驱机制造企业金风科技公司的2.5MW机为例,采用本技术,原有机组的额定功率在增加不多成本的前提下可升为2.9MW机,即使以目前*低售价3850元/kW计算,每台机可以增加销售收入144万元。安徽皖南电机5MW或6MW机组则升级为5.7MW或6.9MW机组,更可增收每台269万元或346万元。由于机组额定功率受发电机影响很大,但风轮机、机械系统与变流器升级也还需要一定的成本。然而,本技术的推广应用面之广、经济利益之高,是目前国内外任何其他风电技术无可比拟的。

风电成本降低新突破:同步风力发电机增能技术提升效率

小型机基本上都是永磁同步发电机,也可以采用本技术提高发电能力,增加发电收益。皖南电机

本技术已非常成熟,可向合格的风电企业,包括发电业和制造业的中外企业提供许可证使用授权。

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