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全球首次!V52风机叶轮升级完成 坐标中国大黑山

发布时间:2021-03-16 08:05

  北极星风力发电网讯:“我是十年前加入的维斯塔斯,那时起就开始与V52和V60两款风机打交道,可以说对它们的性能和构造非常熟悉。但把V52的叶轮升级为V60是全球第一次,没有先例。接到这个项目后,我查看了1G的电子文档,以确保现场执行万无一失。”回忆起结束不久的大黑山风电场叶轮升级项目,维斯塔斯的现场项目负责人张林忠仍是历历在目。

  2020年10月26日,内蒙古赤峰大黑山风电场内,三台刚刚完成叶轮升级的 “大龄” 风机逐台徐徐转动,重新并网发电。这一刻宣告了维斯塔斯又一次零的突破:全球范围,首次将 V52-850 KW型风机的25米叶片升级为V60型的29米叶片,从而使风机转子直径实现了大约15%的提升。

  据维斯塔斯研究人员初步测算,这三台使用年限均超过10年的风机在叶轮升级后,年发电量预计实现16%的大幅提升。作为大黑山风电场的持有方,赤峰唐能新能源有限公司(简称:大唐赤峰)有望于未来三至五年收回此次叶轮升级的投入成本。

  大黑山风电场位于内蒙古赤峰市西北部,地处内蒙古高原与大兴安岭南端山地和燕山余脉七老图山的交汇地带,由大唐赤峰建设运营。自2006年首批风机并网以来,大黑山风电场当前总装机容量已达98.6 MW,年发电量为22,328万千瓦时,平均每年可节约标煤超过2.74万吨,约减排二氧化碳、二氧化硫量近6.55万吨。

  作为合作伙伴,维斯塔斯已与大唐赤峰合作超过14年,累计提供400多台风机。大黑山风电场运行着来自维斯塔斯的116台风机,目前使用年限均已超过10年。尽管现役风机运行情况良好,但随着运维成本压力不断上升、收益日益下降,这些早期投产的“大龄”风机该如何再次捕捉新能源行业的“风口”?

  经过和维斯塔斯的反复讨论与测算,我们产生了一个前所未有的想法。我们决定将长度25米的V52叶片整体升级为长度29米的V60叶片,通过叶轮升级捕获更多的风能,从而提升风场收益,推动可再生能源产业的创新发展。”——大唐赤峰生产相关负责人表示

  作为风能的输入端,叶片是实现风力发电机组风能捕获的关键部件。叶轮直径的大小关系着捕捉风能的多少,还在一定程度上决定着风电机组的整机发电水平。大黑山风电场于2006年投运的V52-850 KW型风机叶片长度25米、叶轮直径52米、扫风面积为2,124平方米。当年,这款尺寸轻巧的风机广泛安装在地势险峻、复杂的区域,是维斯塔斯最经典、稳定的主流机型之一。

  然而过去十年间,风机技术日新月异,随着风机单机容量的不断扩大,其搭载的叶片长度随之增长,机组大型化已成为行业发展趋势。加之风电平价上网时代的到来,进一步增效降本已成为风电行业实现可持续发展的不二话题。

  风机叶轮的升级可谓“牵一发而动全身”,升级过程涉及叶片轴承和螺栓、偏航和变桨系统、发电机控制器在内的诸多组件和系统,绝非易事。限于技术和运维瓶颈,业内对于老旧机组的常见技改方法是延长叶片根部翼型和加长叶片长度,抑或在叶片表面加装涡流发生器和格林襟翼。相比局部技改,叶轮整体升级能更显著的提高风机运行效率和安全性,但也需要“艺高人胆大”的技术积累与经验沉淀。

  维斯塔斯的技术人员通过第二代超级计算机Mindstorm对大黑山风电场进行了风资源与载荷计算,最终确定了叶轮升级方案,决定将三台平均“工龄”达13年的风机叶轮升级为尺寸更大更高效的V60。

  “前期测算过程中,我们通过大数据对叶片及关键部位相关的强度校核、叶尖噪音、整机载荷、控制策略等方面进行了充分的评估。” 维斯塔斯技术支持专家唐建辉介绍,“借助维斯塔斯业内领先的中尺度数据模拟、CFD(计算流体力学)技术,以及风机制造商中唯一获得DNV GL权威认证的载荷计算工具,我们在项目实施前,就已对现场工程和未来的风机运营表现做到最大程度地心中有数。”

  得益于前期周密的评估与测试,维斯塔斯运维团队已顺利实现三台风机的叶轮升级,运行一切正常,重新并网发电。大唐赤峰与维斯塔斯也共同实现又一次“零的突破”。

  根据风机并网后的运行表现和数据测算,大黑山风电场三台叶轮升级后的风机预计实现年发电量16%的提升,大唐赤峰可在未来三到五年收回叶轮升级成本。置换下的V52叶片也为大唐赤峰其余300多台同款机型储备了叶片备件,大大减少因该备件调配而导致的长期停机风险。与此同时,此次叶轮升级也为大唐赤峰、维斯塔斯以及中国风电市场开拓了一条更加经济、高效、创新的深度技改之路。

  近年来,随着大批风电机出质保期,以及成本压力不断上升、电价收益日益下降,市场对于专业风电运维业务的需求愈发强烈。据“前瞻产业研究院”数据显示,2022年,风电运维市场规模将达到203亿元。作为全球第一家风机服务量超过100 GW的可持续能源解决方案伙伴,维斯塔斯目前为全球69个国家的48,000多台风机提供服务,服务业务涵盖风电场运维、备品备件、维修、升级改造、ag九游会j9,数字化服务等风电场全价值链服务内容。维斯塔斯大部分服务协议达20年甚至更长。

  对于持续走在数字化转型、数据采集与分析的前沿的维斯塔斯而言,“大龄”风机?大有可为!

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