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中國大陸風電技術新趨勢
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2021年,中國大陸風電行業將邁入“平價時代”,優化創新已經成為行業高質量發展的必然選擇。對於風電機組的技術創新而言,業內已經探索出諸多降低整機成本並大幅提升發電效率的優化方案,但在箱式變壓器(簡稱箱變)技術創新上,中國大陸與國外風電行業還有一些差距。

箱變上置的國際技術趨勢
縱觀全球風電發展,Vestas、GE、西門子歌美颯等國際風電巨頭是風電技術發展的風向標,始終引領著風電技術的發展趨勢和潮流。
據瞭解,在箱變與整機機組技術的組合創新上,Vestas推出的V150-4.2機型就採用了高速發電機、箱變上置到機艙內的技術方案。於2018年7月獲得第一個全球批量訂單,引領了陸上4MW及以上大功率風電技術發展的趨勢潮流。

GE在2017年9月推出的4.8MW-158,採用高速齒輪傳動+雙饋電機技術路線,同樣將箱變上置於機艙內部。2018年9月推出Cypress新型陸上平臺,及平臺機型5.3-158機組,採用4.8-158機組架構。

西門子歌美颯SGRE 4.xMW平臺產品SG4.5-155,採用高速齒輪傳動+雙饋電機技術路線,並將箱變上置於機艙內部。其2019年推出的5.x陸上平臺產品SG5.8-155和SG5.8-170,仍沿用4.xMW技術架構。

三大風電巨頭在大兆瓦整機設計與生產中,全部選用了箱變上置到機艙內的技術方案,該方案充分體現了產品的全球通用性和產品生命週期成本經濟性,引領了陸上4MW及更大功率機組潮流,也代表著行業未來的主流技術趨勢。

中國大陸風電創新的先行者
2019年,三一重能(http://www.sanyzn.com/)推出基於箱變上置到機艙技術方案的4.xMW以上機型平臺產品。是第一個將該創新技術引入大陸並應用於大兆瓦機組研發的企業,三一重能專家表示,箱變上置為行業帶來的價值不僅僅在於建設成本的降低,更重要的是對於風電製造與建設的優化創新,這將為行業未來帶來重要的價值並引領陸上大兆瓦機組的發展方向。

專家分析,箱變上置優勢如下:
首先,行業主流發電機輸出電壓普遍是低壓690V左右,如果將箱變放置在塔筒外面的地面,以4.5MW為例,從塔筒底部到箱變這一段距離,大約需要35根鎧裝電纜(每根3芯240mm²+1芯120mm²,大約每根35m),這一部分電纜大約需要幾十萬元的成本。而將箱變上置到機艙後,35KV從塔筒底部輸出,電流大幅度降低,僅用1根就滿足輸電要求,成本較低。

其次,箱變上置到機艙後,由於電壓升高,塔筒內的電流大約僅有原來的1/50,塔筒電纜的線損大幅度減少。對於1臺4.5MW的風機,線損大約減少70KW以上。也就是說,減少線損的最大值可達到風機總功率的2%以上。

其三,中國大陸人多地少,節約土地資源也是綠色能源的價值所在,當前風電專案中每臺箱變大約需要20m²的占地面積,征地、基礎施工、澆注、單獨安裝每臺箱變的成本也在幾萬元以上,而且從箱變基礎施工到養護週期需要1個月左右,一方面增加風場建設和成本,還延長了工程建設週期,滯後風場發電投產進程。

最後,從風電場後期的運維管理來看,地面箱變帶來的風場管理難度增加存在於多個方面:人為損壞、葉片結冰掉落、水澇浸淹、風沙侵蝕等問題,這些均增加了運維環節的人力與物力成本。

綜上所述,箱變上置是全球普遍認可的方式,也是大陸風機廠商走向全球市場的必然選擇。

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