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1、1.5MW风力发电机组增容风力发电机组增容技术应用技术应用研发项目汇报国电宁海风力发电有限公司国电宁海风力发电有限公司浙江运达风电股份有限公司浙江运达风电股份有限公司2.2.项目立项依据项目立项依据5.5.研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险6.6.成果及主要用途成果及主要用途3.3.项目进度及总体安排项目进度及总体安排4.4.项目经费预算项目经费预算目录目录21.1.项目背景项目背景各国风力发电工业正以其不同的方式在提高风力发电的经济性，都在想方设法提高现有的技术水平，选择最优秀的设计方案。本文将提高风电机组额定容量作为研究内容，在不更换风电机组当前硬件配置的前提下，不增加机组的疲劳载荷和极
2、限载荷条件下，权衡机组发电量和载荷的平衡，创新优化风力发电系统的智能控制方案。以提高机组经济运行水平，提高风电场出力为目标，更好地体现社会效益和企业效益。项目概要项目概要3一台1.5MW的风电机组在应用增容技术后，可以增加60kw的发电量。每年按2800可利用小时计算，可达额定风速百分比为12%，每年增加的发电量是0.2016万kwh。按电费的市价0.61元/度计算，在乘以0.8的折算率，每台增容的风电机组较增容前可以为企业增加将近1万元的产值。在没有额外资金投入的条件下，可以取得这样经济回报，拥有非常高的投资回报率。项目概要项目概要4需求分析（产业）需求分析（产业）l 能源消耗规模大能源消耗
3、规模大l 环境污染严重环境污染严重l 常规能源不足，新能源丰富常规能源不足，新能源丰富项目立项依据项目立项依据5需求分析（市场）需求分析（市场）l 本增容技术不会增加企业的额外投入，不会带本增容技术不会增加企业的额外投入，不会带来运行维护的额外支出。来运行维护的额外支出。l 提高风场的发电量，同时又提高了风电机组的提高风场的发电量，同时又提高了风电机组的可利用率。可利用率。项目立项依据项目立项依据6技术选择可行性分析技术选择可行性分析项目立项依据项目立项依据项目进度及总体安排项目进度及总体安排阶段时间阶段时间项目的阶段计划及阶段目标。项目的阶段计划及阶段目标。2012年年2月月-3月月调研国内
4、外主流风电场增容技术的研发应用情况，出具调研报告。2012年年4月月-5月月提出运达风电场增容技术的要求指标，确定增容方案、技术路线。出具确定技术方案的会议纪要。2012年年6月月-8月月利用风场运行数据，开展控制策略研究，进行模糊规则库建立和完善，初步优化控制算法。2012年年8月月-10月月优化控制算法后，进行整机载荷的仿真验证，进一步优化控制策略。直到理论上达到要求。2012年年11月月-2013年年4月月现场调试试运行，进行电气系统校验、试验，风场实际工况下增容机组发电功率试验等各项实际工况下的验证试验。并完善控制策略，发布最终版本。2013年年5月月-2013年年9月月研究成果在风场
5、实际投入运行，并进行相关数据分析，完善控制策略，发布最终版本。8项目经费预算项目经费预算申请经费总金额其 中备 注20万 申请资助0 自筹金额2 0万 预算支出科目金额（万元）计算根据及理由设备调整费0 检测费5 试验费5 研究费71.仿真，图纸等2.内部会议费差旅费3 总 计20 9研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险10u运达公司对风力发电技术的研究已经超过20年，对风电机组控制理论的深入研究也已很多年，拥有自己完整、有效且可行的控制方案。u对风电机组在运行中存在的各种问题、待解决的方案积累了大量的经验。u具备各类型控制器、风机主机可作为研究对象。11研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险可
6、研条件可研条件研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险u在不更换风电机组当前硬件配置的前提下，通过控制策略的优化、算法的调整。使1.5MW机组在不增加机组的疲劳载荷和极限载荷的条件下增容到1.56MW。12主要研究内容主要研究内容u增容后风电机组的输出功率、发电机的专速和转矩电流都回产生变化，就需要对各自的模糊控制策略进行优化研究。l从属函数、规则矩阵等控制规则的优化完善l不同模糊控制之间的协调研究13研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险关键技术关键技术l 通过拖动试验，检测主要电气部件即发电机和变流器系统，工作在增容状态下，过载、温升等电气性能。l 定转子绕组热态绝缘电阻试验满足相应国标要求。l
7、 变流器温升情况满足国标要求。14研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险关键技术关键技术下面两张图表，充分验证了该机组在运用了增容控制技术后，发电功率达到了预期效果，发电机额定转速维持在1800rpm，通过其他数据的记录表明机组其余各项指标都处于安全的范围之内。15研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险关键技术关键技术u风场实际工况下增容机组发电功率试验l 。16研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险关键技术关键技术机组测试工况切入风速额定风速切出风速控制策略满发功率增容前1.5MW现场实际工况3m/s12m/s25m/s常规控制1500KW增容后1.56MW现场实际工况3m/s12m/s25m/s
8、Windey-EnergyIncrease1560KW表1 实际工况下机组增容前后数据满发工况数据u风场实际工况下增容机组发电功率试验17研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险关键技术关键技术u对整机、主轴、主轴承、塔架、桨叶等机械部件关键部位对增加了新型控制策略进行动态仿真。校验风电机组工作在增容状态下，整机、基础及关键部位的疲劳载荷和极限载荷工作在安全范围内。18研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险创新点创新点19研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险创新点创新点关键部件载荷W77-抗台1.5MWTMT771.56MWTMT77/抗台Load caseB-RootMxy5836.8461179
9、.0%dlc6.1c3Mz136.4104.176.3%dlc6.2f1Fxy304.5271.689.2%dlc6.2k2Fz681.2611.489.8%dlc1.6r4R-HubMx2298.3212592.5%dlc1.5cr2Myz38473577.393.0%dlc1.6r2Fx480.6420.187.4%dlc1.5cl3Fyz600534.289.0%dlc6.2i3S-HubMx2298.3212592.5%dlc1.5cr2Myz38473577.393.0%dlc1.6r2Fx480.6420.187.4%dlc1.5cl3Fyz600534.289.0%dlc6.2i
10、3TbaseMxy577255471494.8%dlc6.2c2Mz3338.43039.991.1%dlc6.1c3Fxy1035.11044.4100.9%dlc6.2c2Fz3052.22742.489.8%dlc1.6j3TtopMxy4219.64316.6102.3%dlc1.3by1Mz3338.53037.291.0%dlc6.1c3Fxy703.5640.891.1%dlc6.2k2Fz1434.71297.390.4%dlc1.6j3表2 机组增容后极限载荷与W77-抗台（未增容机组）对比表20研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险创新点创新点u转速控制方面主要通过采用模糊控
11、制，建立转速模糊控制规则库，达到抑制发电机功率转速的超调与波动。u转矩控制方面则采用基于发电机转速反馈滤波的转矩纹波控制方式，加大传动链阻尼，减低结构疲劳和极限载荷。21研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险创新点创新点22研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险创新点创新点l 制定一套完整细致的验证方案，对整机以及关键部件的疲劳载荷和极限载荷的仿真验证。选择多台机组进行实际的运行验证。23研究内容及潜在风险研究内容及潜在风险u机组发电功率方面在额定风速以上时，实际发电功率达到1560kW，较增容前增加60kW；额定风速以下时可以保持增容前的发电功率。u机组增容到1.56MW后很多关键部位疲劳载荷和极限载荷几乎没变甚至略有减小，个别部位的疲劳载荷增加很小，对风电机组没有不利影响。24预期成果及主要用途预期成果及主要用途25