三一SE11520高速双馈风力发电机组成功的背后

时间:2016-03-15作者:

随着中国风电“版图”的悄然变化,并网条件较好的低风速地区日益受到青睐。然而,要想在低风速区实现高效发电,就必须有发电能力更强的发电机组。2015年,三一重能自主研发的SE11520高速双馈风力发电机组走向市场,以自身的高发电量、高经济效益和优异性能为公司、行业与低风速地区带来改变,也因此拿下了“三一科技进步奖”一等奖。

研发数一数二的产品

当三一重能北京研究院整机所接到任务时,正值2013 年,是国内风电行业艰难发展的时期,“弃风限电”成为行业顽疾。业内人士坦言,“弃风限电”既导致大量清洁能源白白浪费,也使企业的经济收入受到较大影响,致使整个产业链资金流动性不足,行业发展受到相当制约。但是,三一仍决定要推出一款为低风速区而生的产品。

所谓低风速地区,就是指年平均风速低于6米/ 秒的地区,此类地区占中国国土面积的六成以上。经过调研发现,当时市场已经存在针对低风速区推出的产品,风轮直径都没有超过110 米。“如果要让风资源不好的地区,实现高效率的发电,就需要更大的捕风面积和更强的捕风能力。”三一重能研究院整机所所长陈修强说,因此研发出带有超大风轮直径的发电机组成为首要之急。

“这个项目承载着巨大的使命。”直至今日,陈修强仍能感受到当时的压力。“因为公司始终坚信风能是目前商业化最好的新能源,市场前景大,希望我们能研发出行业内数一数二、

极具竞争力的产品。”

当年8月,SE11520高速双馈风力发电机组项目正式启动。9月份,公司组织了可行性及方案的评审,并要求2014年完成样机试制。

SE11520.png

使命感凝聚团队力量

据了解,整个研发团队共有10 名主要成员,机械、控制、气动载荷等专业技术工种都囊括其中。为了让项目更加顺利,时任三一重能董事长的周福贵还组织研发人员开展头脑风暴,邀请所有研发人员献言献策。2014 年,易小刚继任三一重能董事长后,也给予了巨大的支持,底架优化设计就是在他的指导下完成的。

人手紧、时间紧,多项工作必须要同时开展,才能让样机尽量早日面世。然而,一道道难题却成为了“拦路虎”。

“主要技术难点在于设计载荷的优化、提高发电量、降低载荷等的控制技术,以及机械结构创新的设计。”陈修强介绍说,为了解决这些技术难点,团队进行了反复的评审、仿真和试验。仅仅是为减轻重量和验证可靠性,风机底架前后就经历了三轮全面的设计、试制和试验。

而且,有限元分析、载荷计算的完成时间,不仅局限于研发工程师,还和硬件设备有很大关系。当时的计算服务器和人员都不充足,为了让总体进度能按时推进,成员们主动利用业余时间学习起了相关技能,做到能对零部件进行简单的有限元分析,能进行简单工况的载荷计算和结果提取等,减轻其他人员的工作量和节约时间。

“我们都明白这个项目的重要性,所以我们都拧成了一股绳,齐心协力。”项目经理黄琨说,使命感让所有人全身心地投入到了研发中去。

有一次,需要紧急用到一份气动载荷计算的数据,但偏偏这时负责载荷计算的研发工程师已经坐上了回家的火车。正在办公室加班的黄琨立马转换角色,承担起该项任务。没过十分钟,一位学习过载荷计算的标准化工程师,也从宿舍赶到了办公室。在载荷计算工程师2个多小时的电话指导下,大家终于拿到了负荷计算的结果。此时已是快深夜1 点多了,事情终于告一段落。然而,令人惊讶的是,载荷计算工程师第二天晚上就回到了办公室。“因为我的离开,让同事们加班到那么晚,很是过意不去。”原来,她在通完电话后就订了返程的车票。

“整个研发过程让我更深刻地理解了团队合作。”陈修强说,研发不是靠个人英雄主义,而是靠团队的力量完成任务,也让他更加认同“事业才有凝聚力”这句话。

一举成为拳头产品

2014年11月,SE11520 高速双馈风力发电机组终于试制完成。这是一个风轮直径115 米,额定功率2.0MW 的风力发电设备,适用于年均风速在7.5 米/ 秒以下的中、低风速风区,让低风速区的人们也享受到清洁能源。

这还是一台更加“聪明”的机组。据黄琨介绍,SE11520 高速双馈风力发电机组上,控制部分可以根据现场实际环境实时调整。“大部分风机只有一条控制路径,但是在SE11520 上是有多条路径的。”他说,风机可以自动调节功率—转速关系,以适应环境(如空气密度、温度、湿度)的变化和制造误差等因素的影响,使风机运行参数和实际的环境条件、风机的气动特性、机械特性等完美匹配,有效提高发电量,更加智能化。

2015 年,SE11520 高速双馈风力发电机组实现批量应用销售。产品推出后,引起了行业高度关注。众多客户都对其高发电量、高经济效益和优异性能产生了浓厚的兴趣,订单源源不断地涌向三一重能。仅一年时间,该机组的市场销售额超过了7 亿,成为公司的拳头产品。而且该机组的推出,改变了公司现有产品的布局,确立了公司今后几年产品的型谱规划和发展方向。

此外,它的出现,不仅对三一重能产生了影响,还促使行业提升技术。该机组风轮直径是行业内2.0MW 机型最大的,超过同行10%。这意味着需要外形更大、气动效率更好的风机叶片与之相配,也意味着风电行业内即将开始提升风机叶片开发技术、材料技术。

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