我国风力发电技术12个风力符号图陆上风力发电介绍

　　项目设想消费的500kV大容量三相一体并联电抗器是今朝海内厂家消费的电压品级最高、容量最大的海下风电项目，也是天下首台500kV三相一体海上升压站电抗器。这是我国海下风电一次装备完成国产自立化计谋的又一次严重打破。电抗器在阳江青洲一二期海下风电项目工程胜利使用，项目建成后，每一年可供给干净电能36亿千瓦时，与划一范围的燃煤电厂比拟，每一年可节流标煤耗损约105万吨，减排二氧化碳约278万吨。

　　在湖南大学电气与信息工程学院1楼，几台风力发机电模子非分特别亮眼，这些都是学院风力发电体系研讨团队“追风”25年自立研发的立异功效。“这是我们正在研制的‘20兆瓦级海上新型风力发机电组’，是今朝由国度重点研发方案批复立项的天下在研最大容量风机电组。”团队带头人黄守道传授指着一个黄色底座的VX型海下风机电组模子报告记者。

　　从山东海阳市海阳港起程，颠末一个半小时的海上飞行，会在离岸约25千米处瞥见一个近250米高的“伟人”耸立在大海中，塔筒挺拔，叶片随风动弹。这是中国中车首台海下风力发机电组——“海平面1号”10兆瓦风机。

　　从山间到草原，从戈壁到高原，从陆地到陆地，一架架“大风车”拔地而起、顶风动弹……从已经依靠入口，开展到现在在机组大型化、低风速风机手艺等方面环球抢先，我国风电财产从无到有、从小到大、从弱到强。今朝，我国事环球风电财产范围最大的单一市场，也是环球最大的风电配备制作基地。

　　风从海上来，电送万万家。这只是湖南向海上“扬帆”，开启风电海陆并进的一个缩影。比年来，我国海下风电财产开展迅猛，已进入范围化开辟阶段。将来5年，我国将在优化传统陆海风电的根底上，鼎力开辟疆域荒凉、沙漠地域和东南内地地域的风电资本，鞭策风电在中国能源系统中比重的上升。在深海、深空、深地、深蓝等范畴主动抢占科技制高点，湖南主动迈向“深近海”，在风电立异最活泼的范畴发力。

　　“我们颠末协同攻关，胜利研制出天下首台330kV及以上海下风电平台用变压器及电抗器，弥补了行业空缺，到达国际抢先程度。”特变电工衡变公司手艺副总监宁澔如引见，330kV大容量海上升压站主变压器使用于我国首个330kV海下风电项目三峡新能源阳江青洲六海下风电项目，接纳自立研制+产学研协作的手艺道路，霸占高电压大容量绝缘牢靠性，抗斜振手艺、防腐设想手艺、运维的免保护设想手艺、小型化轻量化设想手艺等枢纽中心手艺。

　　2023年，哈电风能、湘电股分、湖南大学作为配合依托单元，获批重组建立“海下风力发电配备与风能高效操纵天下重点尝试室”。将来，环绕国度完成“双碳”目的的请求12个风力标记图，湖南在风力发电手艺与配备研发上的探究还将持续深化。

　　2016年，由湖南大学、湘电股分、中车株洲机电、湘电风能、中机国际等13家高校、研讨所和行业龙头企业配合负担的国度重点研发方案项目“严重庞大电机体系退役质量检测监测及保护掌握质量掌握手艺研讨”立项。

　　到场研制的湖南大学副传授黄科元报告记者，齿槽转矩是发机电启动必需克制的阻转矩，低风速时叶轮驱动转矩小，发机电难以启动。而兆瓦发机电磁极数多，需求克制的转矩大，消弭好不容易。颠末无数次推导阐发后，团队发明了低落齿槽转矩的枢纽在于抑止齿槽转矩谐波，并提出了分单位偏移的齿槽转矩减弱办法，将磁极分组偏移必然角度，使齿槽转矩相位相反，互相抵消，终究完成了发机电齿槽阻转矩低落65%，完成了2.4米/秒的低风速启动，手艺国际抢先。

　　1998年，黄守道和同事王辉、罗德荣研讨了国表里风力发电手艺和市场状况后，组建了湖南大学风力发电体系研讨团队，这也是我国最早的风电研发团队之一。团队建立之初，各方眼前提都不成熟，也没有能够模拟的工具，那就从零起步，从风力发电最根本的实际研讨开端。

　　工夫紧、使命重，项目批复后，一切人便开端了慌张的研讨事情。颠末几百个日夜的攻关和几回计划迭代，2007年11月，由“风力发电产学研用同盟”自立研制的海内单台最大功率2兆瓦直驱式永磁风力发机电在湘电股分厂房下线，标记着湖南进入天下风电装备制作范畴的先辈行列，建立了湖南在海内风电范畴的抢先职位。

　　风电，是构建新型电力体系不成或缺的电源。2010年以来陆下风力发电引见，我国风电累计装机已跃居天下第一名，财产中心需求由配备“自立研制、范围扮装机”改变为配备“晋级换代、高质量退役”。这对风电范畴提出了新请求，不只需求对大型风机电组的高牢靠运转和保护质量掌握手艺停止研讨，还需求进一步研制具有更高牢靠性的大型风力发机电。研讨工具也不再只限制为直驱永磁型这一类，还包罗已普遍装机的双馈型机组、半直驱永磁型机组等其他范例的机组。

　　2022年11月24日，“海平面1号”完成吊装，12月7日并网发电，弥补了中车在海下风电范畴的市场空缺，2023年4月27日样机发电超越1000万千瓦时，革新了汗青记载。2022年，中车株洲所联袂湖南大学进一步展开“深近海超大功坦白驱永磁海下风机电组枢纽手艺”攻关，立项18兆瓦半直驱永磁风机电组研发12个风力标记图陆下风力发电引见。

　　“2兆瓦发机电最后批量装置在一类、二类风区，但我国的实践状况是，均匀风速6米/秒以下的三类、四类低风速区占比超越60%。这就需求不竭提拔发机电在低风速下的启动才能，才气使风力发机电产物在后续风电范围化开辟中具有合作力。”到场研制的湖南大学传授高剑回想道，面临新需求，各人又开端霸占兆瓦级直驱永磁风力发机电低风速启动枢纽手艺，对发机电进一步优化晋级。

　　大型直驱永磁风力发机电摒弃齿轮箱，传动简朴、牢靠性高，能进步风能操纵率，低落造价和并网本钱，是20世纪初天下风电范畴鼎力推许的新手艺。“在传统增速型风机电组手艺上追逐风电强国周期长、掣肘多，不如间接研制新一代兆瓦级大型直驱永磁风力发机电陆下风力发电引见。”研讨团队经由过程持久调研和重复论证，分歧以为这一新手艺是追逐以至赶超的机缘。

　　以后，“风力发电产学研用同盟”展开了更加普遍的产学研协作，进一步霸占了大型直驱永磁风力发机电强振动抑止、宽风域高效运转等枢纽手艺，不竭优化发机电牢靠性、运转服从等机能目标，并协同研制出1.5-6.7MW系列化直驱永磁风力发机电，系列发机电出口美国、德国等20多个国度，在环球400多个风电场总装机达2.7万多台（套），完成直驱型风力发机电累计装机份额环球第一。

　　项目卖力人、湖南大学传授黄晟引见，下一步，项目将出力构建风机电群“检测监测—评价—调控”的退役质量办理与效能提拔优化闭环，进一步展开尺度研制和体系平台的树模使用，力图完成风机电群年发电量提拔5%，为风机电群运维决议计划供给手艺保证和尺度支持，鞭策风电集群化开辟。

　　在国度“双碳”目的和主动财产政策指导下，我国风电手艺不竭前进，处于国际抢先程度，相干财产呈兴旺开展态势，正逐渐成为我国新型电力体系的主力军之一。湖南作为科教资本大省，聚焦风电配备立异开展需求，立异产学研转化情势，不竭发力风电手艺研讨与配备研发，一批打破性功效接踵落地。湖南在风电范畴的“产学研用”协同攻关是怎样胜利促进的？

　　立异功效有力鞭策了风力发电财产的开展。据统计，“十三五”时期，仅中车株洲机电、湘电风能、湘电股分3家在湘企业，直驱永磁风力发机电组相干消费效益就靠近500亿元。

　　按照国度能源局最新数据，停止本年6月尾，我国风电装机3.89亿千瓦，持续13年居天下第一名。今朝，环球市场近六成风电装备产自中国。这此中，大型低速直驱永磁风力发电枢纽手艺、大型风机电组提拔退役机能枢纽手艺、海下风电变压器枢纽手艺……我国风电范畴一批严重立异功效均出自湖南。为什么在湖南？这些打破又是怎样完成的？

　　发机电是风能转化和操纵的中心配备。上世纪末，我国只能消费750千瓦以下风力发机电，装置的大型风机电组95%以上是从外洋入口的。黄守道暗示，“风电是国度将来开展的需求，风电范围化开辟操纵火急需求兆瓦级风力发机电。作为电气专业科研职员，我们有才能也有任务把握大型风力发机电手艺，做出本人的大型风力发机电”。

　　海下风电加快走向深近海，浮式风电愈加合适更大更深的场址。2021年起，湖南大学风力发电体系研讨团队开端20兆瓦深近海漂泊式风机电组产学研协作。颠末1年多工夫，组建了由湖南大学、武汉科技大学、华北电力大学、哈电风能、山东中能华源等组成的产学研团队，设想了VX型双叶轮构造，提出了具有风能操纵系数高、重心可调、轻量化与低本钱等特性的20兆瓦级深近海漂泊式新型风机电组手艺计划。2022年，“20兆瓦级海上新型风力发电完成机理及枢纽手艺”项目获国度重点研发方案项目立项撑持。

　　作为海内输配电严重配备的龙头企业，特变电工衡阳变压器有限公司2022年联袂湖南大学展开“深海风电输变电中心手艺”攻关，立项天下首台330kV及以上海下风电平台用变压器及电抗器等6项洽商手艺攻关，同时，霸占并把握400kV及以上高变比柔直团结变压器枢纽中心手艺。

　　2019年，由湖南大学、湘电风能、中车株洲机电等单元配合完成的“大型低速高效直驱永磁风力发电构造键手艺及使用”立异功效得到国度手艺创造奖二等奖陆下风力发电引见。

　　作为此项目标承接单元，中车株洲电力机车研讨一切限公司风电奇迹部研发团队处理了设想、制作、运转、吊装过程当中的各项困难。他们在样机消费和吊装过程当中陆下风力发电引见，持久驻扎制作基地与海上施工现场。“全部研发过程当中，我们碰到很多‘疑问杂症’，好比传动链的详细型式、发机电的电磁计划、规划方法、海上情况顺应性处理计划等，我们不竭与内内部团队相同12个风力标记图，终极定下来一个最优计划。”中车株洲所风电奇迹部手艺中间副主任、项目司理王磊报告记者，一群“旱鸭子”要“出海”，虽然艰难和应战史无前例，但仍旧齐心协力逐一击破困难。

　　10月10日，“风机电群退役全周期质量评价与调控手艺研讨”年度停顿钻研会在湖南长沙召开。项目经由过程施行，停止今朝，已在风机电群退役质量评价办法、多工夫标准静态调控手艺、退役质量数字孪平生台开辟等方面获得阶段性打破，立项国际尺度和行业尺度7项。

　　为此，湖南“风力发电产学研用同盟”组建了更加普遍的“天下性产学研用同盟”，新增了时期新材、华电团体、上气风电、中车风电等风机电组枢纽零部件、整机厂商微风电场运营企业。

　　2006年，国度“十一五”科技支持方案严重项目“1.5MW以上直驱式风机电组永磁发机电的研制与财产”和湖南省科技严重专项“2兆瓦级以下风力发机电组和枢纽部件的研制及财产”获批，兆瓦级永磁风力发机电的研制进入加快阶段。“得到国度严重科技使命的撑持让团队既镇静又慌张。慌张的缘故原由是2兆瓦级的风力发机电不只我们没有做过，天下范畴内也无人测验考试，要定时完成使命面对宏大应战。”黄守道说。

　　在湖南机电厂有过10年消费一线研发经历的黄守道大白，大型直驱永磁风力发机电的研制是一项艰难的体系性工程，仅靠在黉舍搞研讨是没法胜利的。2003年开端，他率领团队往复于各个企业和高校间，与湘电股分、南车株洲机电、湘电风能等企业结合组建“风力发电产学研用同盟”，配合霸占大型直驱永磁风力发机电低风速启动、强振动抑止、宽风域高效运转等研制困难。

　　“比拟牢固式风电，海上漂泊式风电具有海疆合用范畴广、对海底地质前提限定少等劣势，使得海上漂泊式风电逐步成为深近海风电开辟的首选手艺道路。”黄守道引见，团队正在研制的20兆瓦级深近海漂泊式新型风机电组的构造，在情势上发生了明显变革，加上新型质料的使用，团队原有1.5兆瓦至12兆瓦风机电组的手艺逻辑和手艺道路已不再合用，必需经由过程底层手艺改革，走出一条风机大型化的极新之路。项目一旦研制胜利，一台机组每一年可输出超8000万千瓦时的绿色电力，满意4.4万户家庭一年的用电量。

　　作为风机电组退役质量的持续，2022年，“风机电群退役全周期质量评价与调控手艺研讨”立项，出力展开风机电群退役机能提拔的研讨。

　　手艺前进带来的间接结果是风能操纵率不竭提拔。产物使用于天下200多个风电场上万台风机电组，制止了上千刮风机电组严重变乱发作，助力风电场年发电量提拔2%至4%，总计为使用企业低落电量丧失6300多万千瓦时，节省维修本钱3.2亿元。

　　颠末4年的协同攻关，项目打破了大型风机电组高密度复合传感、多源信息交融与及时处置、强容错设想与运转等枢纽手艺，产学研协同研制出系列化高退役机能7兆瓦至12兆瓦永磁风力发机电组、智能化风机电组毛病预警与质量保护掌握平台等产物。