近年来,全球MW级机组的市场份额明显增大,l997年及以前还不到10%,2001年则超过一半,2002年达到62.1%,2003年全球安装的风电机组平均单机容量达到1.2 MW。同时,我国风电机组单机容量也从600kW逐步走向MW级。
此外,随着海上风电场的建设,需要单机容量更大的机组,2.5 MW的机组目前已经投入运行,3MW到5MW的巨型机组也已经推向市场。2002年安装的最大样机是德国Enercon公司的E-112型机组,风轮直径达到112m,额定功率4.5 MW;其次是美国GE公司的GE3.6型机组,叶轮直径l00m,额定功率3.6 MW。目前REPOWER SYSTEMS AG等公司推出的单机容量已达5MW[1~4]。可以预见兆瓦级风力机将在风电市场特别是海上风电场中占主导地位。
现将兆瓦级风力机的主要产品性能比较列表如下:
(一)1.5MW级陆上风力发电机
公司名与产品型号 |
Vestas
V82 |
GE
1.5sle |
Nordex
S70 |
MADE
AE-46 |
额定功率(MW) |
1.65 |
1.5 |
1.5 |
1.3 |
切入风速(m/s) |
3.5 |
3.5 |
3 |
3.5 |
额定风速(m/s) |
13 |
12 |
|
11 |
切出风速(m/s) |
24(1m) |
25(1m) |
|
25 |
叶片数量 |
3 |
3 |
|
3 |
风轮直径(m) |
82 |
77 |
70 |
61 |
风轮扫风面积(m2) |
5281 |
4657 |
3848 |
2922.5 |
风轮转速(rpm) |
14.4及10.8 |
10.1-20.4 |
10.6-19.0 |
18.8/12.5 |
电机型式 |
异步电机 |
|
双馈异步电机,空冷 |
三相异步电机,4/6极 |
电机电压(V) |
690V/50Hz-
600V/60Hz |
|
690 |
690V±5% |
齿轮箱类型 |
(行星/螺旋)
复合齿轮 |
|
(行星/正)
复合齿轮 |
平行轴/行星 |
齿轮箱变速比 |
1:70.2/50Hz-
1:84.3/60Hz |
|
1:94 |
1:80.8 |
塔架型式 |
锥形/钢/上漆 |
|
|
湍流形/焊钢 |
轮毂高度(m) |
根据审定
情况确定 |
61.4/64.7
/80/85 |
65/85/98
/114.5 |
58.5 |
(二)2.5MW级(陆上/海上)风力发电机
公司名与产品型号
|
GE
2.5 |
Fuhrländer
FL-2500 |
Nordex
N80 |
Bonus
2.3MW |
额定功率(MW) |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
2.3 |
切入风速(m/s) |
3.5 |
4 |
4 |
3 |
额定风速(m/s) |
|
13 |
15 |
15 |
切出风速(m/s) |
25 |
25 |
25 |
25 |
叶片数量 |
3 |
3 |
3 |
3 |
风轮直径(m) |
88 |
90 |
80 |
82.4 |
风轮扫风面积(m2) |
6082 |
6362 |
5026 |
5330 |
风轮转速(rpm) |
5.5-16.5 |
10.4/18.1 |
10.9-19.1 |
11/17 |
电机型式 |
|
异步汇流环机 |
双馈异步
电机,液冷 |
ABB异步
电机 |
电机电压(V) |
|
690 |
660 |
690/50Hz |
齿轮箱类型 |
3级(行星/正)复合齿轮 |
2级行星齿轮,一个正齿轮 |
3级(行星/正)复合齿轮 |
3级(行星/螺旋)齿轮 |
齿轮箱变速比 |
|
1:72.3 |
1:68.1 |
1:91 |
塔架型式 |
波纹/钢 |
|
波纹/锥形
/钢 |
|
轮毂高度(m) |
85 |
80 |
60/80/100
/105 |
60/80 |
(三)5MW级海上风力发电机
公司名与产品型号
|
Growian
II型 |
Enercon
E-112 |
REpower
5MW |
Nordex
5MW |
额定功率(MW) |
5 |
4.5 |
5 |
5 |
切入风速(m/s) |
8 |
2.5 |
|
|
额定风速(m/s) |
11 |
28-34 |
|
|
叶片数量 |
1 |
3 |
3 |
3 |
风轮直径(m) |
145 |
114 |
126 |
115 |
风轮扫风面积(m2) |
|
10207 |
|
|
风轮转速(rpm) |
18.5 |
8-13 |
6.9-12.1
(15%) |
|
电机型式 |
|
直接驱动式Enercon环机 |
|
|
参考文献
1.标题:风力发电现状、发展前景及市场分析
出处:风力发电 2004, 8(5) 18-22
2. 标题:Profile of Vestas
出处:http://www.vestas.com/uk/profile/profile/main_figures/main_
figures_uk.htm
3. 标题:GE Energy’s Advisory Services Team Answers Wind Questions
for New York State
出处:http://www.gepower.com/home/index.htm
4. 标题:Enercon selects Maxwell Technologies, Boostcap
Ultracapcitors for backup power in the new wind turbine
blade pitch systems
出处:http://www.maxwell.com/news/release_print_version.asp?…
5. 标题:NEG Micon powerful simplicity
出处:http://www.sovereign-publications.com/negmicon.htm
6. 标题:德国富兰德公司FL-2500 2.5MW风力发电机
出处:http://www.fuhrlander.com/fulante2500f.html
7. 标题:Our great strength
出处:http://www.bonus.dk/uk/index.html
出处: http://www.repower.de/index.php?id=151&backPID=25&tt_news=
363&L=1
9. 标题: Welcom to MADE
出处: http://www.made.es/
10. 标题:Nordex Energy GmbH
出处: http://www.windmesse.de/1460/welcome.html
11. 标题: Welcom to Nordex AG Wind energy with worldwide growth
商业风机大型化:6MW投入试运行,7MW启动研发
正如“风力发电机趋于大型化
兆瓦级容量成开发热点”一文所述,考虑到发电成本问题,商业风机的制造越来越倾向于大型化,Repower、Nordex和Enercon等知名供应商的5MW风机还未形成真正的主力市场,6MW的风机也已经面世投运,7MW的风机正欲启动研发。风电行业的市场发展在欧洲,已经颇具规模;在北美,已经蓄势待发;在亚洲,则日益兴起。风电行业的技术发展,仍处在探索阶段。
ENERCON公司6MW机组试运行成功
2005年12月17日上午11:30,三个崭新的E-122型6MW风机在德国风能研究所(DWEI)的两个试验点,已经接入电网,投入运行。这两个试验点分别在德国Cuxhaven(一台E-122风机)和Emden(两台E-122风机)。这款机型因此成为全球最为高效的风机,其安装也令ENERCON公司——全球领先的多兆瓦级风力发电机供应商,成为首个提供单机容量为6MW的风机制造商。
E-112型风机是无齿轮箱的直驱式结构、变速变桨距,叶轮为上风式、直径114m、顺时针旋转,叶片材料为玻璃钢,并集成了防闪电装置,转速在8-13rpm,轮毂高度124m,结构如图1所示。该风机在风力发电和选址方面都开了先河,技术看点在于运输和装配方法、精确计算风机整体的各部分比例、风机数字化、以及采用最新的并网规则等。
E-112型风机中重约700吨的钢制塔架用以支撑500吨重的机舱,是由ENERCON在瑞典Malmö的塔架制造厂EWP制造。在吊装过程中,采用了高144米的覆带起重机,提起预先安装好的叶轮,并用绞车稳定叶轮轮毂位置,当叶轮轮毂达到钢制塔架115米的高度时,ENERCON的技术人员立即将轮毂装配于机舱之中,装配过程如图2、3所示。投入运行之后,预计一台风机每年可输出电能1500万kWh,为4500户家庭提供电力。
2006年3月,美国能源部(DOE)和GE公司签订了价值2700万美元的合同,共同完成7MW的大型风力发电机的设计开发,并应用于鳕鱼岬海上风电场(Cape Cod)这样较深的水域。
根据工程计划,样机总高将达500英尺,并在美国的东北海岸130英尺水域处投入试运行。研发以GE公司为主,该公司将此设计称作下一代风力发电机,并称试验风机的开发需要3-4年时间,而制造一个成熟的商业样机则还需增加几年。
联邦能源部的官员称:该风机的研发能降低风力发电的成本,估计可从原来的每千瓦时9.5美分,降低一半左右,约为每千瓦时5美分。该项目的目标即设计、制造、试验多兆瓦级风力发电机,实现更低成本地生产洁净、可再生能源,且适用于海洋这样的严苛环境中。其中的主要研发内容是:地基创新、叶轮设计、电子元件设计等。
就目前的前期研究看,若基于充分的研究和开发支持,海上风电场将在现有能源中极具商业竞争力。美国海上风力发电容量将在今后二十多年中显著发展。