(中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)，北京 100013)

(中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)，北京 100013)

隨著風(fēng)電整機(jī)市場(chǎng)發(fā)展?jié)u趨成熟，通過(guò)利用優(yōu)良風(fēng)資源發(fā)電的風(fēng)電機(jī)組和項(xiàng)目市場(chǎng)漸趨飽和，與之相反的是，諸如運(yùn)用于海上、低風(fēng)速、高海拔等細(xì)分風(fēng)電市場(chǎng)的機(jī)組需求有所增加，其中，不少?gòu)S家推出了適應(yīng)于高海拔地區(qū)的風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品。

高海拔風(fēng)電機(jī)組；高海拔風(fēng)電項(xiàng)目； 高海拔； 風(fēng)電機(jī)組細(xì)分市場(chǎng)

0 綜述

目前我國(guó)已開發(fā)的風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目中，90%集中在非高海拔地區(qū)。但這并不能說(shuō)明高海拔地區(qū)的風(fēng)電開發(fā)價(jià)值不大。自2010年以來(lái)，高海拔風(fēng)電開發(fā)日益受到重視。2010年至2011年新開工項(xiàng)目數(shù)量和新安裝風(fēng)電機(jī)組容量上都實(shí)現(xiàn)了翻番增長(zhǎng)。2011年我國(guó)高海拔風(fēng)電新增容量為711.35MW，新開工項(xiàng)目達(dá)22個(gè)。在國(guó)家能源局下發(fā)的第一批、第二批“十二五風(fēng)電擬核準(zhǔn)規(guī)劃”項(xiàng)目清單中，高海拔風(fēng)電項(xiàng)目的比例有所提升。

1 高海拔機(jī)組的特性

高海拔地區(qū)主要指海拔2000米及以上地區(qū)，隨著海拔增加，氣壓、空氣密度和環(huán)境溫度、紫外線強(qiáng)度等變化較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，海拔高度每升高1000m，相對(duì)大氣壓力降低約12%，空氣密度降低約10%，絕對(duì)濕度隨海拔高度升高而降低。在海拔高度小于15km的區(qū)間內(nèi)，紫外線強(qiáng)度隨海拔高度的增加而增加。

高海拔地區(qū)空氣稀薄，對(duì)器件的絕緣、容量、除濕等標(biāo)準(zhǔn)有較大提高；此外，高海拔地區(qū)干濕季節(jié)湍流變化大，對(duì)設(shè)備的性能要求要嚴(yán)格很多。此類氣候?qū)τ陲L(fēng)電電氣設(shè)備、發(fā)電機(jī)絕緣系統(tǒng)以及機(jī)組涂裝等多方面都提出較高要求，解決低密度空氣對(duì)于整機(jī)散熱性能的影響，并非應(yīng)簡(jiǎn)單地將機(jī)組降容，需重新研制的機(jī)型。因此，高海拔、低空氣密度的環(huán)境要求特殊設(shè)計(jì)的風(fēng)電機(jī)組。

高海拔型風(fēng)電機(jī)組一般應(yīng)對(duì)變流器、發(fā)電機(jī)、變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、偏航驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等核心電氣部件進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，對(duì)整機(jī)控制策略進(jìn)行適應(yīng)高海拔環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計(jì)。另外由于高海拔地區(qū)具有高凝露特點(diǎn)，科研人員應(yīng)通過(guò)校核對(duì)葉片進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，在保證安全性的前提下最大限度提高發(fā)電量。為了防范過(guò)多的雷電和強(qiáng)紫外線，按照國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的防雷系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)，對(duì)葉片、機(jī)艙罩、輪轂罩和塔筒均采用抗紫外線的涂料體系和設(shè)計(jì)方法，滿足抗紫外線能力。空氣密度低會(huì)導(dǎo)致機(jī)艙散熱能力降低，因此必須在具有良好的通風(fēng)散熱能力的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)全新的冷卻散熱系統(tǒng)。

2 高海拔機(jī)組選擇

在選型過(guò)程中，高海拔地區(qū)所特有的山區(qū)環(huán)境在很大程度上決定了選擇范圍。風(fēng)電設(shè)備中最長(zhǎng)的部件為葉片，機(jī)組容量越大，葉片越長(zhǎng)對(duì)道路運(yùn)輸?shù)囊笤礁摺Ｒ虼?，有專家建議在對(duì)高海拔型風(fēng)電機(jī)組的選型過(guò)程中，應(yīng)盡量選擇2.0MW以下容量的風(fēng)電機(jī)組。從目前該細(xì)分市場(chǎng)的情況看來(lái)，各廠商有裝機(jī)的機(jī)型，均處于750kW至2.0MW之間。

事實(shí)上，高海拔型風(fēng)電機(jī)組的選型是一項(xiàng)應(yīng)充分考慮各方因素的工作。例如拿1.5MW同2.0MW型風(fēng)電機(jī)組相比，雖然1.5MW的機(jī)組對(duì)山區(qū)道路彎道要求較低，但也無(wú)法避免進(jìn)行道路改造。有資料顯示，1.5MW比2.0MW型機(jī)組的道路改造成本低8%左右，但由于選擇2.0MW機(jī)型可以在滿足相等裝機(jī)量的前提下少裝25%的機(jī)組，使場(chǎng)內(nèi)道路修建費(fèi)有所降低。再加上需要開挖的基礎(chǔ)、修建的安裝平臺(tái)、吊裝的機(jī)組都有所減少，工程成本將有一定程度的下降。另外，加大單機(jī)容量能有效減少機(jī)位點(diǎn)，方便機(jī)組布置，從而更好地利用風(fēng)資源。

另外，山區(qū)地形對(duì)機(jī)組的可靠性和可維護(hù)性要求較高，因此對(duì)機(jī)組的選型不能僅看初期投資成本。應(yīng)注意優(yōu)先考慮市場(chǎng)上已經(jīng)有裝機(jī)、且穩(wěn)定運(yùn)行的機(jī)型，優(yōu)先選擇維護(hù)量小的機(jī)型，優(yōu)先選擇不必動(dòng)用大噸位吊裝設(shè)備的機(jī)型等。此外，由于高海拔風(fēng)電場(chǎng)多數(shù)仍屬于低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)，2m/s至9m/s低風(fēng)速區(qū)段占大部分，因此可優(yōu)先選擇低風(fēng)速發(fā)電效率高的機(jī)型。

3 部分高海拔機(jī)型

南車風(fēng)電的WT1500型高海拔風(fēng)電機(jī)組是裝機(jī)量最多的高海拔風(fēng)電機(jī)組之一。據(jù)廠商宣稱，該機(jī)組目前已安裝500臺(tái)以上。WT1500型風(fēng)電機(jī)組是南車風(fēng)電特別針對(duì)4000米左右高海拔環(huán)境所量身打造的機(jī)型，是在WT1650型風(fēng)電機(jī)組的基礎(chǔ)上，結(jié)合南車在軌道交通產(chǎn)品，例如高海拔青藏線產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)而成。該機(jī)型采用了新型防護(hù)系統(tǒng)、冷卻散熱系統(tǒng)和風(fēng)電機(jī)組防雷系統(tǒng)，增強(qiáng)了機(jī)組的抗紫外線、抗覆冰能力，在高海拔環(huán)境下依然保持了優(yōu)越的低電壓穿越功能、控制及電氣性能。

運(yùn)達(dá)風(fēng)電在高海拔風(fēng)電機(jī)組市場(chǎng)中也獲得了不錯(cuò)的成績(jī)。據(jù)報(bào)道，該公司所供貨的云南大理大風(fēng)壩風(fēng)電場(chǎng)接連獲得“中國(guó)電力優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)”和“國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程銀質(zhì)獎(jiǎng)”。64臺(tái)750kW機(jī)組在2年時(shí)間中保持了較高的穩(wěn)定性和可利用率，超額完成了發(fā)電任務(wù)。此風(fēng)電場(chǎng)的成功運(yùn)行，為該公司對(duì)高海拔型風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)制造和調(diào)試維護(hù)積累了不少經(jīng)驗(yàn)。此外，運(yùn)達(dá)風(fēng)電的1.5MW高海拔型風(fēng)電機(jī)組也在中水集團(tuán)云南瀘西風(fēng)電場(chǎng)安裝，此項(xiàng)目位于海拔高度2100米至2320米之間，共采用52臺(tái)該型號(hào)風(fēng)電機(jī)組。運(yùn)達(dá)風(fēng)電針對(duì)此項(xiàng)目特點(diǎn)，對(duì)槳葉、機(jī)艙、導(dǎo)流罩、塔架、發(fā)電機(jī)、變流器、電器控制柜等相關(guān)部件進(jìn)行了適應(yīng)性優(yōu)化，并采用了“高原型機(jī)組功率動(dòng)態(tài)最優(yōu)控制技術(shù)”。

表1 部分整機(jī)廠商生產(chǎn)的高海拔型風(fēng)電機(jī)組

表2 部分高海拔風(fēng)電項(xiàng)目

目前，金風(fēng)科技裝機(jī)量較大的高海拔風(fēng)電機(jī)組主要為750kW和1.5MW兩種型號(hào)。金風(fēng)科技于2008年為被稱為云南第一個(gè)高海拔風(fēng)電場(chǎng)的大理者磨山風(fēng)電場(chǎng)提供了41臺(tái)750kW高海拔型風(fēng)電機(jī)組，從而積累了豐富的高海拔機(jī)組制造、運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)。2010年底，金風(fēng)科技為位于青海海西蒙古族藏族自治州的錫鐵山風(fēng)電場(chǎng)提供了國(guó)內(nèi)首臺(tái)高海拔兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組。該型風(fēng)電機(jī)組于2009年12月正式立項(xiàng)，其設(shè)計(jì)充分考慮了高海拔地區(qū)的特殊環(huán)境，采用了增大葉片、提高絕緣散熱以及增強(qiáng)防雷防輻射性能等綜合工藝。

只有名符其實(shí)地為高海拔地區(qū)量身打造的風(fēng)電機(jī)組，才能切實(shí)保證整機(jī)產(chǎn)品在高海拔地區(qū)極端環(huán)境中的發(fā)電能力。但目前市場(chǎng)上的高海拔型風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式并不完全相同，致使各廠商所生產(chǎn)的產(chǎn)品具有一定的差異。如何界定與選擇優(yōu)秀的產(chǎn)品成為一個(gè)必須關(guān)注的問(wèn)題。

據(jù)悉，2012年底，南車風(fēng)電與中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合編制的《高海拔風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用導(dǎo)則》初稿審查會(huì)在北京召開。有消息稱，該導(dǎo)則將有可能作為國(guó)家能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，從而為高海拔型風(fēng)電機(jī)組的質(zhì)量保證、機(jī)組選型提供一定的參考價(jià)值。

[1]陳效國(guó). 高海拔地區(qū)風(fēng)電機(jī)組的電氣設(shè)計(jì)[J].風(fēng)能,2012(12):94-98.

[2]許國(guó)東，潘東浩，斯建龍.高海拔山地環(huán)境下對(duì)風(fēng)電機(jī)組的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].電器制造,2010(3):60-62.

[3]李瞧. 高海拔風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)需因地制宜[N].中國(guó)工業(yè)報(bào),2009-12-8.

高海拔型風(fēng)電機(jī)組近況調(diào)研

趙靚

A Survey on Current Development of High Altitude Wind Turbine

Zhao Liang
（Chinese Wind Energy Association, Beijing100013, China）

As the market of wind power equipment is getting mature, wind turbines which take advantages of good wind resources and projects are near capacity. In contrast, the demand of wind turbines used on o ff shore, high altitude and low wind speed areas is increasing. Therefore, a number of manufacturers launched adaptation to high altitude wind turbines products.

high altitude wind turbines; high altitude wind power projects; high altitude; wind turbine market segment

TM614

A

1674-9219（2013）04-0046-04