山东中车风电公司焦守雷:绿色低碳转型日益迫切,风电是我国实现能源转型的重要支撑

能见App 2021年10月20日 3419

2021年10月17日-20日,2021北京国际风能大会暨展览会(CWP 2021)在北京新国展隆重召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京。

本届大会以“碳中和——风电发展的新机遇”为主题,历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“国际成熟风电市场发展动态及投资机会”“国际新兴风电市场发展动态及投资机会”“风电设备智能运维论坛”“碳达峰碳中和加速能源转型”等不同主题的15个分论坛。能见App全程直播本次大会。

其中,10月20日中东南部风电发展论坛隆重召开。山东中车风电有限公司资深工程师焦守雷出席会议并演讲。

以下为发言全文:

焦守雷:

尊敬的董总,各位专家同仁大家上午好,今天分析的是新型分片式塔架结构设计与应用,课题分为五部分,中国中车风电板块间接,技术开发背景,分片式塔架结构设计,系统解决方案,技术展望。

首先我简单介绍一下我们中国中车的风电板块,中国中车是全球一流的轨道供应商,销售规模连续多年位居全球首位,也是全国最早的风电制造,风电产业链最全的企业之一,形成了从发电机、叶片,塔筒,齿轮箱,变容器等完整产业链,截止到2020年底,中国中车提供一万四千余条叶片国内超过60%的风电整机厂家装有中车的产品。

第二部分是技术开发背景。

我们在经济增速换档,资源环境约束的新常态下,能源产业结构,绿色低碳转型日益迫切,作为我国第三大电力能源的风力发现,是我国实现能源转型的重要支撑,从十二五到十三五增间保持两千瓦千瓦左右,市场规模平稳发展,成为全球到2020年底,我国风电累计并瓦达到2.8亿亿千瓦,占全国的37.8%,大容量机组的开发,长叶片,高塔架技术处于国际领先地位,我国的自然资源分布均匀,陆上风资源主要集中在西北东北和华北,用电集中负荷集中在中东南,存在用电缺口的差异,中东南部分相对于三北集中式的开发,分散式会更加适用,在2021年以后,随着特高压电网完善,风电消纳进一步解决,预计新增并网容量在8%左右,随着风电技术的发展低风速利用效率提升,将开发范围进一步拓展。客户更关注我们分散式周期的度电周期最优,围绕客户需求建立更完善的成本体系,平台建设和生态圈的构建。基础开发的背景,现在中东南地形复杂,不同于三北地区的地势平坦,中东南对丘陵山地地形条件复杂,提供项目收益关键就是提升发电量,为了捕获更多更平稳的风能主要提高风能直径和高度,建立更高,叶片更大的机组,提高轮毂高度采用超高塔架,形式多样,这里不做各种类型塔架的比较。目前,主流叶片已经突破到160米甚至170米到180米,进行机组塔架规划匹配,风电塔架一般均考虑塔架的一阶二阶与风能转速的同时要做非运行状态下塔架的分析。随着塔架频率的降低,大部件与塔筒更容易产生共振,激发风速下降,尤其是塔架在二阶的振动更容易发生,进口比大将会导致塔筒底部风险增加。板材的利用率偏低,造成浪费。随着这个高的不断增加,即便是高楼塔,下面也在不断的增加。从以前的4.5米增加到现在有同行做到155米的高楼塔,底部直径到达4.9米,高楼塔底端的直径也要受限,塔架成为趋势,分别式塔架能够在满足强度和频率的同时,解决运输受限的问题,为更加功率机组,风能机组提供塔架的系统方案。分配式塔架的结构设计,我们的这个设计的思路就是超过4.5米的塔段进行分片,这样既能避免运输性高,根据项目的载荷条件,运输进行定制化设计,分片不是一个定数,可能是三片、四片、五片等等。塔段水平进行分片,进行设计整段加工之后进行切割,加工制造成熟。第三就是我们风电平台模块化设计,这是作为通用化设计能够匹配不同直径,分为支撑模块和调整模块,能够提高生产效率和安装效率。

同时我们开展设计理论与实验认证。包括我们采用可靠性设计理论,使用分析方法,针对关键质量特性和前端试验模型进行识别,特别是片体模式之间的识别,控制预防,控制探测以及一些处理措施。第二部分我们要开展高强紧固件的试验,针对拉伸、弯距,剪切、扭转冲击进行相关的测试。

系统解决方案。塔架具有成熟的制造体系,我们在制造过程当中,针对片体的法兰连接、焊接,为了拥有更好的疲劳性能我们拥有超声波应对消除法,这种方法广泛运用于轨道交通等领域,可以使我们焊缝疲劳寿命提高到50%到80%,运输采用特殊运输工装,有效解决限高问题,现场安装是业主比较关注的点,因为他是采用片体式,我们采用这个滚式的安装平台以及专用的组装根据提高安装效率,由于直径增加,中东南内部空间比较大,纳入到其中,比如说陆上的,可以减少征地面积。

最后一部分是技术展望,随着风电的发展,在塔筒从圆锥到目前研究人们与航架塔到国外的一些斜拉索的塔架,有同行做出自省式的塔,这都是可喜可贺的成绩,随着研究新材料,新技术的加入,比方说木质圆锥塔,三D打印技术用在其中,未来有什么新材料新技术应用在塔筒制造,我们拭目以待的同时还要不断创新。双碳目标下为风电项目运行奠定坚实的基础,为我们可再生行业提供高质量发展,谢谢大家。

 

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)