项目编号 | K41-2019-J002 |
项目名称 | 轻量化超大叶轮风电机组与柔性高塔一体化关键技术开发及产业化 |
候选单位 | 北京金风科创风电设备有限公司 浙江运达风电股份有限公司 沈阳工业大学 新疆金风科技股份有限公司 |
候选人 | 叶杭冶 杨炯明 刘颖明 王方超 陈 棋 李 强 许国东 彭 超 陈坚钢 张志弘 王晓东 刘朝丰 孙 勇 徐志良 高 斯 |
项目简介 | 新一代轻量化大叶轮、高塔架风电机组是国际风电领域顶级制造商抢先争夺的制高点,其关键技术一直受到叶轮动态载荷精确控制、柔性高塔谐振点穿越以及整机疲劳寿命在线预测等难题的制约。项目经过10余年自主创新和攻关,在上述关键技术方面取得重大突破,颠覆了传统设计理念,领先开发了系列产品并实现规模化应用,大幅降低了风电上网电价,开启了我国风电平价上网新阶段。主要技术创新如下:
1、首创大型风电机组风轮动态载荷精确控制的理论与方法。将基于三相旋转坐标系的风轮运动方程和输出方程转变为线性时不变方程,实现了叶轮三相旋转动态载荷的解耦控制,使疲劳载荷降低25%以上,从而大幅降低了整机的重量和成本。该发明被国际权威机构认定为是下一代风电机组轻量化的必备技术【附21】。
2、首创柔性高塔架动态阻尼加载与谐振点穿越控制技术。针对柔性高塔前后和左右两个维度的振动进行动态阻尼加载;并在谐振点附近采取快速穿越,解决了柔性高塔架弱阻尼运动失稳、谐振等国际性技术难题,使陆上风电机组突破140米以上风轮直径的限制,塔架与基础重量比刚性塔架设计减小30%以上。
3、首创有效风速获取方法与疲劳载荷在线估算及精确控制技术。解决了大惯量风轮最优转速跟踪等技术难题;建立风电机组在线疲劳载荷模型,自动计算结构疲劳累积情况,智能调节风电机组载荷控制策略。确保了风电机组全生命周期内高效、安全运行,机组可利用率高达99%以上【附23、24】。
项目获发明专利43项,核心技术取得欧洲发明专利,已在德国、丹麦、英国、比利时等国生效;制定国家标准5项,出版专著1部,被国内外他引2000余次【附25】。专家鉴定认为:项目整体技术达到国际先进水平,其中动态载荷精确控制技术达到国际领先水平【附26】。
项目开发的轻量化超大叶轮陆上风电机组迅速取代传统机型,已在全国17家大型发电集团127座风电场装机1100余万千瓦,市场占有以显著优势居国内第一;并出口澳洲、阿根廷等20余个国家,2018年金风科技装机容量超越美国GE和德国SIEMENS成为全球第二大风电装备制造商,其中GW140-3.4MW机型被国际权威行业媒体评为2018年度全球最佳陆上机型【附27】。
新机型近3年实现销售177亿元,利润23亿元,创汇15亿元。由于轻量化大型风电机组高效低成本,使我国大部地区具备平价上网条件,并有效拓展了我国风能资源储量,解决了我国风电技术产业发展的瓶颈问题,为实现2050年我国可再生能源占比达到50%的战略目标提供了重要的技术支撑。 |
关 闭 |