2018年1月，由新疆金風(fēng)科技股份有限公司（下稱“金風(fēng)科技”）推出的GW171-6.45首臺樣機(jī)，在江蘇實現(xiàn)“一鍵起機(jī)”，目前并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定。GW171-6.45機(jī)型采用直驅(qū)永磁技術(shù)路線，單機(jī)容量達(dá)6.45MW，風(fēng)輪直徑171m。該機(jī)型已獲得由鑒衡認(rèn)證頒發(fā)的設(shè)計評估認(rèn)證證書，并取得了包括江蘇大豐H11#30萬千瓦項目、大連莊河三峽海上風(fēng)電場等項目共167.7MW的訂單。
↑GW171-6.45樣機(jī)
金風(fēng)科技在樣機(jī)吊裝過程中，采用單葉片吊裝技術(shù)，使其成為國內(nèi)采用該技術(shù)吊裝的最大容量直驅(qū)永磁機(jī)組。這也是國內(nèi)首次自主研發(fā)針對直驅(qū)機(jī)組的單葉片吊裝技術(shù)，開創(chuàng)了我國風(fēng)電整機(jī)商直驅(qū)機(jī)組單葉片吊裝的先河。
傳統(tǒng)的三葉式吊裝受風(fēng)況影響較大，需在不大于8m/s的風(fēng)速下進(jìn)行，這導(dǎo)致海上項目作業(yè)窗口時間很少，影響工程進(jìn)度。而單葉片吊裝技術(shù)則可使葉片吊裝作業(yè)風(fēng)速提高到至少12m/s，從而降低大風(fēng)對吊裝工作的影響，大幅增加吊裝作業(yè)窗口期，減少項目建設(shè)周期與成本。
同時，金風(fēng)科技單葉片吊裝技術(shù)不僅在安裝風(fēng)速上具有明顯優(yōu)勢，其自身安裝效率也較高。在本次樣機(jī)的單葉片吊裝過程中，最大風(fēng)速雖然接近12m/s，但從開始夾持葉片到完成其與變槳軸承法蘭的連接，僅用時58分鐘。
↑首支葉片吊裝
↑全部葉片完成吊裝
GW171-6.45機(jī)型是金風(fēng)科技面對江蘇及其以北海域風(fēng)電開發(fā)需求，所推出的一款高效產(chǎn)品：通過“單樁基礎(chǔ)+大容量機(jī)組”的組合，進(jìn)一步降低用海面積和全生命周期投資成本；通過“大風(fēng)輪直徑+高適應(yīng)性與高全場能量可利用率”增加發(fā)電收益。
首先，大容量可減少用海面積與征海難度。
2016年年底，國家海洋局發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范海上風(fēng)電用海管理的意見》，要求“單個海上風(fēng)電場外緣邊線包絡(luò)海域面積原則上每10萬千瓦控制在16平方公里左右”，令風(fēng)電開發(fā)集約用海成為必然。單機(jī)容量越大的風(fēng)電機(jī)組所需基礎(chǔ)數(shù)量越少，海纜長度更短，從而可有效減少項目用海面積。在一個總?cè)萘繛?0萬kW的項目中，GW171-6.45機(jī)型相比4MW級機(jī)型可減少用海面積約35.2%，比5MW級減少約22.3%。不僅有利于滿足集約用海要求，而且可顯著降低征海難度與項目長期用海成本。
其次，大容量可降低整體投資。
GW171-6.45機(jī)型的單機(jī)容量更大，結(jié)合單樁基礎(chǔ)方案，可令項目基礎(chǔ)、吊裝、海纜的總投資成本更低。以一個20萬kW項目為例，GW171-6.45機(jī)型相比市場典型的4MW、5MW級機(jī)組在基礎(chǔ)成本上分別低約40%與27%；在吊裝成本上分別低約24.3%與15.8%；在海纜總造價上分別低約10.4%與0.5%。
GW171-6.45機(jī)型采用直驅(qū)永磁技術(shù)，相比雙饋機(jī)型減少齒輪箱等一系列部件，折算每年可降低運(yùn)維成本11萬元以上。其單機(jī)容量大，在機(jī)組可靠性相同的情況下，同一項目中所需出海維護(hù)機(jī)組的次數(shù)與時長更少。在一個20萬kW項目中，采用該機(jī)型可比4MW級機(jī)型減少運(yùn)維人員8名，降低人員成本40%；減少雙體船舶1艘，降低交通成本40%。
↑吊裝進(jìn)行時
再次，大葉輪可有效增加項目收益。
江蘇及其以北海域?qū)儆贗II類風(fēng)區(qū)以下地區(qū)，90m輪轂高度的年平均風(fēng)速基本不到7.5m/s，山東半島及渤海灣近海海域年平均風(fēng)速更低，只能達(dá)到7m/s左右?；诖藚^(qū)域性資源條件，GW171-6.45機(jī)型通過采用171m大葉輪直徑，提升在江蘇及以北海域的發(fā)電能力。
GW171-6.45機(jī)型的單位kW掃風(fēng)面積相比市場典型的4MW和4.5MW級機(jī)型分別高出約15.4%和4.4%，能更有效地利用風(fēng)速較低的風(fēng)能。并且由于其單機(jī)容量大，機(jī)位點(diǎn)數(shù)少，尾流損失相比4MW級機(jī)組降低2到4.5個百分點(diǎn)。這不僅明顯提升發(fā)電量，還降低了湍流，進(jìn)而減少機(jī)組疲勞載荷與機(jī)組故障率，令機(jī)組更安全。
↑吊裝瞬間
此外，先進(jìn)技術(shù)可實現(xiàn)全場能量可利用率提升。
柔性功率控制與風(fēng)電場集群控制結(jié)合，令GW171-6.45機(jī)型可通過發(fā)揮群體優(yōu)勢，有效降低電量損失。當(dāng)部分機(jī)組出現(xiàn)降容或停機(jī)時，場群內(nèi)的其他機(jī)組可隨時發(fā)揮自身優(yōu)勢，實現(xiàn)整場柔性功率調(diào)節(jié)增發(fā)電量，來彌補(bǔ)可能產(chǎn)生的整場電量損失。假設(shè)機(jī)組停機(jī)后，受大風(fēng)影響5天后運(yùn)維人員才能對其檢修，該技術(shù)在此期間可挽回電量77.4萬kWh。
電氣系統(tǒng)4線設(shè)計，可使GW171-6.45機(jī)型任意1到3組變頻器或發(fā)電機(jī)線圈故障時無須停機(jī)，剩余電氣線程支路仍可繼續(xù)運(yùn)行。這使GW6.X-171機(jī)型因電氣系統(tǒng)完全失效而停機(jī)的概率實現(xiàn)了4次方的指數(shù)級降低，實際運(yùn)行中完全失效的可能性已極低。同時，假定一個變頻器模塊出現(xiàn)故障，在機(jī)組出力未到額定功率的3/4時，發(fā)電量也不會有任何損失。
智能化風(fēng)機(jī)控制作為“人工大腦”被安裝于GW171-6.45機(jī)型中，令每一臺機(jī)組通過測量傳感系統(tǒng)、系統(tǒng)在線辨識及壽命預(yù)估技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測控制技術(shù)、自適應(yīng)扇區(qū)管理技術(shù)等，既能充分發(fā)揮自己的“個性”，又能融入集體的“共性”，基于各自機(jī)位點(diǎn)的風(fēng)資源與載荷等情況，進(jìn)行自適應(yīng)式的控制。這最大限度發(fā)揮出機(jī)組與全場的出力，進(jìn)一步增加風(fēng)電場1%~2%的發(fā)電量。
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