最近,由山东中泰新能源集团公司研发成功的单机容量10—100兆瓦的特大型垂直轴风力发电装置,引起了内蒙古、宁夏、江苏、中电投等省市和风电企业的热切关注。据悉,这是我国在世界上最先研制成功的特大型垂直轴风力发电装置,其单机年运行时间6000小时以上、运行费用0.3元/kwh以下、启动风速3m/s左右,具有建设投资省、发电成本低、运转时间长、做功效率高、单机功率大等优势,专利技术和整机设计处于国际领先水平。
多年来,我国风电设备对国外技术和关键部件依赖性高,并且普遍存在着单机发电量小、运营商亏损、制造成本高、大型设备运输维护不便、输电不稳定等问题。针对这一问题,山东中泰新能源集团公司从2000年开始,投入了大量资金和精力进行基础性研究工作;经过多次反复论证,于2007年确定了自主研发特大型垂直轴风力发电装置的课题。在研发过程中,为了充分发挥垂直轴风力发电装置的优势以达到充分利用低空低速风能、提高单机容量的目的,科研人员不断拓宽设计思路,对塔架、固定横梁、垂直旋转轴、发电机与大型齿轮连接系统、多层无阻力活动叶片、叶片开启控制系统、发电机离合器连接发电量控制调节装置等进行了上百次的设计和优化;并重点对所用材料的性质、强度、制造工艺,特别是抗破坏能力等进行了大量实验分析和优化选择,使该风电装置的整体设计工作取得了突破性进展。
2010年2月,这一特大型垂直轴风力发电设备研制成功,试验样机通过了由国家机械实验中心依据国家有关风电试验标准进行的实验,当年9月下旬在山东济南装机至今,试验风机运行良好,各项指标均达到设计要求。
2011年6月28日,山东中泰新能源集团研制成功的首台50兆瓦特大型垂直轴风力发电机组,在内蒙古乌兰察布市兴和县大库联乡五道沟风电场举行开工典礼。此项目将于2012年10月完成,2012年底并网发电,可实现年发电量2.5亿千瓦时。
据悉,我国这一具有完全自主知识产权的特大型垂直轴风力发电装置主要包括风轮系统、机械传动系统、电气系统、逆变系统、输变电系统,塔架和基础等几大部分。特点在于:整个风电系统属于垂直轴阻力型。垂直旋转轴上设置多层多叶片一体的风轮机构,可以接受任何方向的来风而不需要偏航系统。旋转轴的底端通过大盘齿轮连接发电机离合器,当旋转轴转速达到预设转速时,智能控制多机发电系统指令第一台发电机投入运行,随风速变化可指令多台发电机依次加入运行,保证发电设备高效平稳运行。
目前,山东中泰新能源集团这种特大型垂直轴风电技术是风能利用的最前瞻技术,其独特的优点决定着掌握这一技术的企业将在未来市场竞争中占有绝对优势,更是对我国风电技术和设备的自主发展具有十分重要的作用。
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