东方电气杨奎滨:东方风电5000米及以上超高海拔机组整体解决方案

能见App 2021年10月21日 3656

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。

在20日上午召开的风电机组优化升级专题论坛上,东方电气风电有限公司高级工程师杨奎滨发表了《东方风电5000米及以上超高海拔机组整体解决方案》的主题发言。

以下为发言全文:

杨奎滨:各位领导、各位同仁,我是来自东方电气的杨奎滨,今天我跟大家交流分享的题目是东方风电5000米及以上超高海拔机组整体解决方案。今天交流的内容有三个部分,第一个是国内超高海拔区域风资源的情况,另外一个东方电气针对这些区域做的方案展示,第三部分是典型案例的分享。

我们先看第一部分超高海拔区域的风资源。结合东方电气风能智选的平台里面的地形数据,显示海拔从4000到5500米的海拔高度。这个海拔高度不是严格意义上的超高海拔,从现在分类是3500米到5500米是一个超高海拔,以5500米以上是极高海拔,3500到4000段是标配。从4000米以上做了研究,这个区域主要一个是集中在西藏大部分区域,另一个在新疆的南部,还有是在青海的南部和北部,再就是四川西部的区域,基本都集中在灰白色的区域。我们再看风资源的图谱,在这个区域里面整个年平均风速集中在了6米到11米左右,甚至更高,但是这里面的空气密度也是比较低的,有的区域到了0.65,其他区域可能在0.65到0.78之间,风资源情况还是比较丰富的。

结合着现在西藏在执行的一个项目,重点说一下西藏风资源的情况,这是结合着我们自己的平台展示的两张图谱,从这里来看整个西藏在7米每秒以上的风速占全区面积30%左右。据测算,理论蕴含量在18亿千瓦,理论开发量是1.8亿千瓦,但技术可开发量在3000万千瓦左右。

后面为西藏的四个区域再进行了详细的评估,第一个是那曲,这个区域针对4500到5500米这个区域划分了28个可开发的区域,技术可开发量大约在807万千瓦左右。第二个区域昌都,对22个区域做了一个测算,技术可开发大约不到300万千瓦。第三个区域是日喀则,技术可开发在158万千瓦左右,第四个是山南,技术可开发在204万千瓦左右。这4个区域,从西藏来说具备可开发的价值来说,技术可开发量在1824万千瓦左右,占了60%,西藏的资源还是非常丰富的,虽然说资源丰富,是不是后续具备大量的可开发条件。

西藏发展还是有很多制约因素,第一个电网的配套,从现在来看目前西藏基础设施还是比较脆弱的,如果借助于现在西藏的水电的大发展,用它的外通通道来做,现在外通通道还没有打通。“十四五”规划是非常重要的,也制约着西藏新能源发展的情况。

第二个电价政策,电价是3毛4左右,相对来说还不错,但是西藏开发,虽然电价目前还可以,但是投资是非常高的,第一个运输费用比较高,运维费用也很高,所以说导致后期要有一个合理的电价政策来支撑后期的发展。另外一个本地化的配套政策,就是塔筒、叶片,跟运输有关系,通过这个项目的运行,西藏运输也是非常费劲的。第一个波浪路是非常多的,运起来以后对塔筒、叶片风险非常大,另外车流量非常大,只有一到两条路可走,无论从格尔木进去再到拉萨,去山南也好,还是去那曲、林芝,只有一条路,都是大卡车。如果靠主机商或者业主去协调这条路整个的运输情况非常困难,这里面会需要牵扯到很多事情。

最后一条是能源规划,从我们现在了解的情况来看,“十四五”西藏初步风电的规划大约有200到300兆瓦的规划,非常少。如此小的规划,如果支撑上边我们说的电网、整体化配套是不现实的,所以这也是需要整体来解决的事情,这是西藏风资源制约因素的问题。

东方电气针对超高海拔区域做了哪些事情,第一个我们先看一下超高海拔技术路线的选择,因为我们东方电气技术路线比较多,现在有双馈、直驱,针对西藏的特点,我们还是选择直驱路线,因为这个是比较符合西藏超高海拔的设计理念。这个是超高海拔区域需要重点关注的电气系统设计,我是以主回路的系统来说。第一个绝缘,整个主回路所有的部件都会存在,尤其是电机和变压器,超过高海拔机组、高海拔机组端部绝缘是需要重点克服的事情,包括现在现场待运的机组,超高海拔区域绝缘出问题的还是很多的,如加速老化,因为西藏超高海拔紫外线非常强,环境是比较苛刻的。另外重点说的一点是温升,我们这边对主回路的温升都做了仿真分析,也做了折算,后期还做了定制化的设计,提一下关键因素。还有一点是断路器,超高海拔断路器的选择也是比较费劲的事情,现在业内普遍都往大机组走,电压等级都跟着往上跑,业内到了1140,但是1140电压等级比较尴尬,现在业内的断路器再往上搜查,适配1140在平原上选择没有问题,往上1380,再加上1400、1500电压等级都可以在平原上用,如果在超高海拔用,可能得达到一千七八的样子,所以现在没有可选的断路器,再往上面走,用在现在这个线路里是不是合适,所以这是在西藏整个技术路线选择和主回路的选择需要综合去考虑的。另外,西藏的运维是非常麻烦的事情,走路都很费劲,更别说去干活,对机组的可靠性是非常高的,不亚于海上。

第四个是防雷系统,西藏区域的雷暴是非常高的,从我们现在平台数据来看,西藏山南这个项目雷暴日达到了95个雷暴日,拉萨和那曲达到85个雷暴日。所以我们对整个机组做了全方位的仿真,还有一些雷击实验的验证,叶片失速是比较大的问题。第二个是叶根大厚度翼型的技术,为了提升整个发电量。后边就是控制策略的优化,像空气密度的调节、自动调节,包括变桨控制策略,涡流发生器VG。另外就是IPACOM智慧系统,实现无人化和少人化的值守,西方这个地方的运维是比较麻烦,智慧系统是为了赋能,契合超高海拔区域。

最后说一下运输,针对现在西藏现在在执行的项目,它里边运输距离是非常远,车流量大,全是沉降路、搓衣板路、波浪路。导致现在在运输的时候,尤其包括业主当时做了很多工作,跟当地的政府,这个就要牵扯到它的生态、环保征地各个部门,西藏生态对这个要求是非常严格的,需要各个部门自治区的力量来协调做后期的事情。

现在我们有13000台多的运行业绩,其中对超高海拔区域从2000米到5060米运行业绩有3000多台。针对这个区域我们这边储备了2.5兆瓦-131的机型,另外一个是4兆瓦-148的机型,还有一个双馈,4兆瓦系列的。再往上通过现在的限制,长叶片到了西藏以后要失速。另外运输是限制条件,4兆瓦系列搭配的叶片再高再长,运输就是麻烦的事情。

最后一点说一个案例,就是这个小批量的项目,目前全部吊装完成,中央电视台也做了一些报道,目前来说这是全球海拔最高的风电场。另外就是小高山项目,这是海拔比较高的,在4000米左右,调取了去年一年小高山运行速度,利用率到了99.83%,可利用小时数在3707个小时,运行是比较稳定。最后一个案例是雪山项目,是3500米的高度,风比较好,利用率99.6%,可利用小时数到了4000多一点,这个机型就是2.5平台在超高海拔应用比较稳定。

今天我的分享结束,谢谢。

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)