2018年1月,由新疆金风科技股份有限公司(下称“金风科技”)推出的GW171-6.45首台样机,在江苏实现“一键起机”,目前并网运行稳定。GW171-6.45机型采用直驱永磁技术路线,单机容量达6.45MW,风轮直径171m。该机型已获得由鉴衡认证颁发的设计评估认证证书,并取得了包括江苏大丰H11#30万千瓦项目、大连庄河三峡海上风电场等项目共167.7MW的订单。

 

↑GW171-6.45样机

金风科技在样机吊装过程中,采用单叶片吊装技术,使其成为国内采用该技术吊装的最大容量直驱永磁机组。这也是国内首次自主研发针对直驱机组的单叶片吊装技术,开创了我国风电整机商直驱机组单叶片吊装的先河。

传统的三叶式吊装受风况影响较大,需在不大于8m/s的风速下进行,这导致海上项目作业窗口时间很少,影响工程进度。而单叶片吊装技术则可使叶片吊装作业风速提高到至少12m/s,从而降低大风对吊装工作的影响,大幅增加吊装作业窗口期,减少项目建设周期与成本。

同时,金风科技单叶片吊装技术不仅在安装风速上具有明显优势,其自身安装效率也较高。在本次样机的单叶片吊装过程中,最大风速虽然接近12m/s,但从开始夹持叶片到完成其与变桨轴承法兰的连接,仅用时58分钟。

↑首支叶片吊装

↑全部叶片完成吊装

接下来,小编将带大家走近GW171-6.45机型:

GW171-6.45机型是金风科技面对江苏及其以北海域风电开发需求,所推出的一款高效产品:通过“单桩基础+大容量机组”的组合,进一步降低用海面积和全生命周期投资成本;通过“大风轮直径+高适应性与高全场能量可利用率”增加发电收益。

首先,大容量可减少用海面积与征海难度。

2016年年底,国家海洋局发布《关于进一步规范海上风电用海管理的意见》,要求“单个海上风电场外缘边线包络海域面积原则上每10万千瓦控制在16平方公里左右”,令风电开发集约用海成为必然。单机容量越大的风电机组所需基础数量越少,海缆长度更短,从而可有效减少项目用海面积。在一个总容量为20万kW的项目中,GW171-6.45机型相比4MW级机型可减少用海面积约35.2%,比5MW级减少约22.3%。不仅有利于满足集约用海要求,而且可显著降低征海难度与项目长期用海成本。

其次,大容量可降低整体投资。

GW171-6.45机型的单机容量更大,结合单桩基础方案,可令项目基础、吊装、海缆的总投资成本更低。以一个20万kW项目为例,GW171-6.45机型相比市场典型的4MW、5MW级机组在基础成本上分别低约40%与27%;在吊装成本上分别低约24.3%与15.8%;在海缆总造价上分别低约10.4%与0.5%。

GW171-6.45机型采用直驱永磁技术,相比双馈机型减少齿轮箱等一系列部件,折算每年可降低运维成本11万元以上。其单机容量大,在机组可靠性相同的情况下,同一项目中所需出海维护机组的次数与时长更少。在一个20万kW项目中,采用该机型可比4MW级机型减少运维人员8名,降低人员成本40%;减少双体船舶1艘,降低交通成本40%。

↑吊装进行时

再次,大叶轮可有效增加项目收益。

江苏及其以北海域属于III类风区以下地区,90m轮毂高度的年平均风速基本不到7.5m/s,山东半岛及渤海湾近海海域年平均风速更低,只能达到7m/s左右。基于此区域性资源条件,GW171-6.45机型通过采用171m大叶轮直径,提升在江苏及以北海域的发电能力。

GW171-6.45机型的单位kW扫风面积相比市场典型的4MW和4.5MW级机型分别高出约15.4%和4.4%,能更有效地利用风速较低的风能。并且由于其单机容量大,机位点数少,尾流损失相比4MW级机组降低2到4.5个百分点。这不仅明显提升发电量,还降低了湍流,进而减少机组疲劳载荷与机组故障率,令机组更安全。

↑吊装瞬间

此外,先进技术可实现全场能量可利用率提升。

柔性功率控制与风电场集群控制结合,令GW171-6.45机型可通过发挥群体优势,有效降低电量损失。当部分机组出现降容或停机时,场群内的其他机组可随时发挥自身优势,实现整场柔性功率调节增发电量,来弥补可能产生的整场电量损失。假设机组停机后,受大风影响5天后运维人员才能对其检修,该技术在此期间可挽回电量77.4万kWh。

电气系统4线设计,可使GW171-6.45机型任意1到3组变频器或发电机线圈故障时无须停机,剩余电气线程支路仍可继续运行。这使GW6.X-171机型因电气系统完全失效而停机的概率实现了4次方的指数级降低,实际运行中完全失效的可能性已极低。同时,假定一个变频器模块出现故障,在机组出力未到额定功率的3/4时,发电量也不会有任何损失。

智能化风机控制作为“人工大脑”被安装于GW171-6.45机型中,令每一台机组通过测量传感系统、系统在线辨识及寿命预估技术、机器学习预测控制技术、自适应扇区管理技术等,既能充分发挥自己的“个性”,又能融入集体的“共性”,基于各自机位点的风资源与载荷等情况,进行自适应式的控制。这最大限度发挥出机组与全场的出力,进一步增加风电场1%~2%的发电量。

如果想更详细了解GW171-6.45机型,请点击链接:

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