高海拔型风电机组近况调研

高海拔型风电机组近况调研

赵靓

(中国可再生能源学会风能专业委员会，北京 100013)

摘 要：随着风电整机市场发展渐趋成熟，通过利用优良风资源发电的风电机组和项目市场渐趋饱和，与之相反的是，诸如运用于海上、低风速、高海拔等细分风电市场的机组需求有所增加，其中，不少厂家推出了适应于高海拔地区的风电机组产品。

关键词：高海拔风电机组；高海拔风电项目； 高海拔； 风电机组细分市场

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1674-9219（2013）04-0046-04

A Survey on Current Development of High Altitude Wind Turbine

Zhao Liang

（Chinese Wind Energy Association, Beijing100013, China）

Abstract: As the market of wind power equipment is getting mature, wind turbines which take advantages of good wind resources and projects are near capacity. In contrast, the demand of wind turbines used on off shore, high altitude and low wind speed areas is increasing. Th erefore, a number of manufacturers launched adaptation to high altitude wind turbines products.

Keywords: high altitude wind turbines; high altitude wind power projects; high altitude; wind turbine market segment

0 综述

目前我国已开发的风电场项目中，90%集中在非高海拔地区。但这并不能说明高海拔地区的风电开发价值不大。自2010年以来，高海拔风电开发日益受到重视。2010年至2011年新开工项目数量和新安装风电机组容量上都实现了翻番增长。2011年我国高海拔风电新增容量为711.35MW，新开工项目达22个。在国家能源局下发的第一批、第二批“十二五风电拟核准规划”项目清单中，高海拔风电项目的比例有所提升。1 高海拔机组的特性

高海拔地区主要指海拔2000米

及以上地区，随着海拔增加，气压、

空气密度和环境温度、紫外线强度等

变化较大。据统计，海拔高度每升高

1000m，相对大气压力降低约12%，

空气密度降低约10%，绝对湿度随海

拔高度升高而降低。在海拔高度小于

15km的区间内，紫外线强度随海拔

高度的增加而增加。

高海拔地区空气稀薄，对器件的

绝缘、容量、除湿等标准有较大提高；

此外，高海拔地区干湿季节湍流变化

大，对设备的性能要求要严格很多。

此类气候对于风电电气设备、发电机

绝缘系统以及机组涂装等多方面都提

出较高要求，解决低密度空气对于整

机散热性能的影响，并非应简单地将

机组降容，需重新研制的机型。因此，

高海拔、低空气密度的环境要求特殊

设计的风电机组。

高海拔型风电机组一般应对变流

器、发电机、变桨驱动系统、偏航驱

动系统等核心电气部件进行环境适应

性设计，对整机控制策略进行适应高

海拔环境的优化设计。另外由于高海

拔地区具有高凝露特点，科研人员应

通过校核对叶片进行特殊设计，在保证安全性的前提下最大限度提高发电量。为了防范过多的雷电和强紫外线，按照国际、国内标准对风电机组的防雷系统重新设计，对叶片、机舱罩、轮毂罩和塔筒均采用抗紫外线的涂料体系和设计方法，满足抗紫外线能力。空气密度低会导致机舱散热能力降低，因此必须在具有良好的通风散热能力的基础上设计全新的冷却散热系统。

2 高海拔机组选择

在选型过程中，高海拔地区所特有的山区环境在很大程度上决定了选择范围。风电设备中最长的部件为叶片，机组容量越大，叶片越长对道路运输的要求越高。因此，有专家建议在对高海拔型风电机组的选型过程中，应尽量选择2.0MW以下容量的风电

机组。从目前该细分市场的情况看来，

各厂商有装机的机型，均处于750kW

至2.0MW之间。

事实上，高海拔型风电机组的选

型是一项应充分考虑各方因素的工作。

例如拿1.5MW同2.0MW型风电机

组相比，虽然1.5MW的机组对山区

道路弯道要求较低，但也无法避免进

行道路改造。有资料显示，1.5MW比

2.0MW型机组的道路改造成本低8%

左右，但由于选择2.0MW机型可以

在满足相等装机量的前提下少装25%

的机组，使场内道路修建费有所降低。

再加上需要开挖的基础、修建的安装

平台、吊装的机组都有所减少，工程

成本将有一定程度的下降。另外，加

大单机容量能有效减少机位点，方便

机组布置，从而更好地利用风资源。

另外，山区地形对机组的可靠性

和可维护性要求较高，因此对机组的

选型不能仅看初期投资成本。应注意

优先考虑市场上已经有装机、且稳定

运行的机型，优先选择维护量小的机

型，优先选择不必动用大吨位吊装设

备的机型等。此外，由于高海拔风电

场多数仍属于低风速风电场，2m/s至

9m/s低风速区段占大部分，因此可优

先选择低风速发电效率高的机型。

3 部分高海拔机型

南车风电的WT1500型高海拔风

电机组是装机量最多的高海拔风电机

组之一。据厂商宣称，该机组目前已

安装500台以上。WT1500型风电机

组是南车风电特别针对4000米左右

高海拔环境所量身打造的机型，是在

WT1650型风电机组的基础上，结合南车在轨道交通产品，例如高海拔青藏线产品的技术经验设计而成。该机型采用了新型防护系统、冷却散热系统和风电机组防雷系统，增强了机组

的抗紫外线、抗覆冰能力，在高海拔环境下依然保持了优越的低电压穿越功能、控制及电气性能。

运达风电在高海拔风电机组市场中也获得了不错的成绩。据报道，该

表2 部分高海拔风电项目

风电场项目装机容量海拔机型华能云南大理大风坝48MW 2400m-2800m 运达风电750kW 华能云南大理者磨山78.75MW 2800m-3000m

金风科技750kW 国电云南大理大风丫口

33MW 2400m 联合动力1.5MW 青海日月山0.9MW 3500m 风发科技300kW 华电甘肃当金山49.5MW 3050m-3200m 南车风电1.5MW 中水集团云南大坡顶78MW 2100m-2320m 运达风电1.5MW 三峡集团青海大柴旦锡铁山

3MW 3000m-3500m

金风科技1.5MW 大唐云南罗平山48.75MW 3100m 上海电气1.25MW 华电甘肃阿克塞当金山49.5MW 3050m-3200m

南车风电1.5MW 华能云南大理马鞍山甘海子

40.5MW 3350m 明阳风电1.5MW 大唐云南骑龙山48.75MW 3400m-3650m 上海电气1.25MW 中水集团云南泸西李子菁

49.5MW

2150m-2350m

三一电气1.5MW

公司所供货的云南大理大风坝风电场接连获得“中国电力优质工程奖”和“国家优质工程银质奖”。64台750kW 机组在2年时间中保持了较高的稳定性和可利用率，超额完成了发电任务。

表1 部分整机厂商生产的高海拔型风电机组

公司整机容量风轮直径金风科技

750kW 49m 1.5MW

87m 联合动力 1.5MW 82m、86m 明阳风电 1.5MW 82m、89m 南车风电 1.5MW 82m、88m 运达风电

750kW 49m 1.5MW

82m 上海电气 1.25MW 62m、64m、70m 重庆海装850kW 52m、56.3m、60m 湘电风能 2.0MW 82m、87m、93m

三一电气 1.5MW 82m 北车风电 1.5MW 83m 京城新能源 1.5MW 93m Vestas

850kW

60m

此风电场的成功运行，为该公司对高海拔型风电机组的设计制造和调试维护积累了不少经验。此外，运达风电的1.5MW高海拔型风电机组也在中水集团云南泸西风电场安装，此项目位于海拔高度2100米至2320米之间，共采用52台该型号风电机组。运达风电针对此项目特点，对桨叶、机舱、导流罩、塔架、发电机、变流器、电器控制柜等相关部件进行了适应性优化，并采用了“高原型机组功率动态最优控制技术”。

目前，金风科技装机量较大的高海拔风电机组主要为750kW和1.5MW两种型号。金风科技于2008年为被称为云南第一个高海拔风电场的大理者磨山风电场提供了41台750kW高海拔型风电机组，从而积累

了丰富的高海拔机组制造、运维经验。

2010年底，金风科技为位于青海海西

蒙古族藏族自治州的锡铁山风电场提

供了国内首台高海拔兆瓦级风电机组。

该型风电机组于2009年12月正式立

项，其设计充分考虑了高海拔地区的

特殊环境，采用了增大叶片、提高绝

缘散热以及增强防雷防辐射性能等综

合工艺。

只有名符其实地为高海拔地区量

身打造的风电机组，才能切实保证整

机产品在高海拔地区极端环境中的发

电能力。但目前市场上的高海拔型风

电机组的技术实现方式并不完全相同，

致使各厂商所生产的产品具有一定的

差异。如何界定与选择优秀的产品成

为一个必须关注的问题。

据悉，2012年底，南车风电与中

国水电顾问集团西北勘测设计研究院

联合编制的《高海拔风力发电机组使

用导则》初稿审查会在北京召开。有

消息称，该导则将有可能作为国家能

源行业标准正式发布，从而为高海拔

型风电机组的质量保证、机组选型提

供一定的参考价值。

参考文献

[1]陈效国. 高海拔地区风电机组的电气设计[J].

风能,2012(12):94-98.

[2]许国东，潘东浩，斯建龙.高海拔山地环境下对

风电机组的改进设计[J].电器制造,2010(3):60-

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[3]李瞧. 高海拔风电机组设计需因地制宜[N].

中国工业报,2009-12-8.