[00872825]复杂环境下兆瓦级风力发电机组关键技术研究与产业化

绿色风电经过十多年的发展已经遍布全国，总装机容量世界第一。但风电机组作为长期在户外服役的大型复杂装备，时刻面临着气候环境、化学环境、电磁环境、生物环境、机械环境、并网环境等复杂因数的考验，存在着并网电能质量不稳定、风轮失控、凝冻后不能正常运行、核心部件故障率高等环境适应性问题。因此迫切需要开展满足复杂环境易维护、长寿命、电能质量稳定、关键部件故障率低的高可靠性兆瓦级风力发电机组关键技术研究。该项目依托国家十二五科技支撑计划和国电集团重大科技专项等开展研究。 1.首创了区域风电场功率协同控制及动态无功联合补偿技术，采用全局高效寻优智能算法和机器学习控制技术，实现了风电场多机组协同控制，攻克了变流器转矩阶跃与机组运行不能同步进行的难题，提高了机组在电网潮流影响下的电能质量，并使全场发电量整体提升2％以上。 2.建立了基于不同风况数据库的风力发电机组运行仿真系统，提出了风轮超速主动预防的整体安全链控制策略，有效扼制了机组飞车、倒塔、叶片断裂等灾难性事故，故障率由0.16次/(台*天)降低到0.017次/(台*天)，提高了风力发电机组运行的故障自恢复能力，进一步提高运行可靠性。 3.建立了基于CFD流场下探测不同凝冻等级对叶片气动性能影响的模型，研发了静态笛型主动加热除冰叶片的控制技术与装置，攻克了兆瓦级风力发电机叶片无法主动去除覆冰的难题，改变国内外兆瓦级风电机组结冰后无法正常运行的现状，使凝冻气候条件下结冰的机组在24小时内完成除冰并正常运行，提高了机组在恶劣条件下的生存能力。 4.发明了大型齿轮齿距偏差在机高精度测量技术，并在风电齿轮箱大模数齿轮的数控复合铣齿滚齿的加工中广泛应用，突破了风电大模数齿轮高精度制造、长寿命使用的技术瓶颈，而且使齿形精度(fHa)由8级提升到5级，齿距偏差(fpt)由6级提升到4级，提高了机组在严寒、酷暑、高海拔、海洋气候等各种苛刻环境下的承载能力，为全世界的清洁能源提供了保障。 经鉴定，项目总体技术处于国际先进水平。依托研究成果，获得授权发明专利26项，实用新型专利17项，软件著作权3项，发表论文6篇，编制国家标准3项，研制的1.5兆瓦、2兆瓦、3兆瓦系列风力发电机组通过了国际权威机构DNV-GL和TUV-NORD测试认证。推动中国兆瓦级风力发电机组在高海拔、低温冰冻、峡谷地带等复杂环境中的大规模应用，其中在广西、湖南、湖北、云南等典型环境省份中可利用小时数排名第一，截止2017年年底双馈型风力发电机组装机总量全国第一；在南非完成245兆瓦中国海外最大单体风电项目，在西藏那曲创造了世界上海拔4700米最高的风电装机记录；3兆瓦海上风力发电机组在珠海桂山成功抵御了“天鸽”台风的强袭，实现设备零损失，完美展现了联合动力风力发电机组的可靠质量。项目近两年来销售收入63.76亿元，减排二氧化碳436万吨/年。