新型储能风电机促进风电产业大发展

1、.：.；新型储能风电机促进风电产业大开展来源：中国风谷内容简介必需认清欧美风电技术是以海洋性气候开展起来的高风速风电机，存在发电效率低、缺点率高、并网稳定性差等问题，在陆地大量运用“水土不服问题越来越严重。并且我国“风电三峡建立面临严峻的并网难题。已严重影响到风电产业的开展，必需采用新技术才干保证我国风电产业安康快速开展。关键词新风电技术流体传动储能技术风电三峡大开展纵观国际情势，世界经济和政治的目的正在以能源开展为中心发生着艰苦而深化的变化，新一轮的经济开展和技术变革将以新能源建立展开，大力开展低碳经济是世界潮流。审视国内现实，现状仍很严峻，中国能源煤炭比艰苦，水电、核电、新能源所占比重小，

2、石油、天然气短缺。中国是世界最大的煤炭消费国和消费国，煤炭在一次能源消费和消费的比重为70左右，比国际程度的27高40多个百分点。总的来说，要实现中国到2020年单位国内消费总值二氧化碳排放比2005年下降4045，非化石能源占一次能源消费的比重到达15左右的目的，义务非常繁重。大力开展清洁新能源是坚持我国经济安康快速开展的有力保证。风能是最具有开发价值的新能源，风能是分布最广，离我们最近，取用最方便的无污染的清洁能源，用好风电对减少碳排放，改善环境意义艰苦。风能也是储量宏大的新能源，风能取之不尽，用之不竭，并具有相对最低的开发本钱，所以风电的开展应该作为新能源开展的重点。中国气候局日前公布我

3、国初次风能资源详查和评价获得的进展和阶段性成果：我国陆上离地面50米高度到达3级以上风能资源的潜在开发量约23.8亿千瓦；我国525米水深线以内近海区域、海平面以上50米高度可装机容量约2亿千瓦。我国陆上风能资源主要集中在内蒙古的蒙东和蒙西、新疆哈密、甘肃酒泉、河北坝上、吉林西部和江苏近海等7个千万千瓦级风电基地。仅这些地域的陆上50米高度3级以上风能资源的潜在开发量就达18.5亿千瓦。面对如此宏大的风能资源，面对我国严峻的节能减排情势，为什么我国80多家风电设备消费企业大部分产能闲置？为什么会出现严重产能过剩？具统计至2021年我国风电装机容量到达4000万千瓦以上，但风电的发电量还很小，装

4、机容量占可开发量就更少，为什么风电工程会沦落为“笼统工程？风电被称为“渣滓电源？为什么风电的开发与需求产生如此大的反差？这些矛盾和问题的出现已严重影响到风电产业的开展。我国陆地有多风地域，但都较偏远，目前我国大规模风电场的建立遭到并网瓶颈的制约，风电机的推行又遭到发电效率低，投资本钱大，维护本钱高的制约。我国风电产业面临严峻的开展难题。要破解难题就必需对呵斥难题的缘由有一个清醒的认识，欧美的风电技术并不符合中国国情。中国有句名言“不破不立，首先我们对欧美的风电技术要有一个正确认识，不要被欧美的风电技术所束缚，贪大求洋，不是风电技术的开展方向。钱老非常关怀风能产业，他早就指出“搞风力发电不能学究

5、式。要造出适用的机器，还得是一位工程师，不能只是一位科学家，工程设计的创新就在于搞出构造简单可靠，造价低的机器，这里只留意空气动力问题是不够的。要开发就不只是研制，从技术上讲，产品要质优价廉才行，不然是站不住的。钱老对风电产业早就寄予厚望，他的思想至今让人受害匪浅。风电产业的开展在于技术创新，“站在山顶，才干一览众山小，“走在前面，才干发现更大宝藏，希望我国的风电企业和研发部门以新的高度、新的技术来开展风电产业，我们离不开拐杖，就无法学会奔跑，我们要树立自信心，大力开展自有技术，开发微风高效、质优价廉的风电机，让大型风电设备得到推行普及，只需这样才干让我国的风电产业大开展，才干使风电成为最重要

6、的新能源，我们的技术也将引领世界风电技术新潮流，并在风能技术的开发上领跑世界风电产业。这个目的需求我国宽广工程技术人员和研发消费企业的共同努力。业内专家以为，5年来，我国曾经处理了风电“从无到有的问题；未来5年，大力处理“从有到好的问题将是产业能否安康继续开展的关键。我们需求大力开展风电产业，更需求注重存在的问题，积累的问题越多，遭到的损失就越大。我国风电产业经过二三年的飞速开展，产业规模已到达世界第一，装机容量也到达世界第一。我们在短时间内走完了其他国家二、三十年的开展历程，开展之快令世界惊叹。我国风电技术从引进就直接过渡到大规模消费，在大规模风电场建立中，现有风电技术与我国国情的不顺应越来

7、越突出。目前我国大量引进的是欧洲的风电技术，是以海洋性气候开展起来的高风速风电机，欧洲的风电技术开展了几十年，发电效率低、并网稳定性差、缺点率高的问题一直没有处理。在我国陆地运用问题更加突出，首先呵斥“装机容量大而发电量低景象发生。其次是并网稳定性差对我国大规模风电场建立构成瓶颈，存在“风小发不出电，风大又并不了网的景象，风大风电时机变的不稳定，容易构成冲击电流，呵斥并网困难，大规模风电机并网至今仍是世界难题。还有缺点率高，齿轮箱问题、轴承问题、控制系统问题呵斥高额维护费用。这些问题国外也大量存在，甚至有风电场全部风电机拆回返修的情况，还有大型风电设备制造商由于质量问题而破产倒闭的例子。这些问

8、题的大量存在，该当引起我们的反思。现有风电机的问题与叶片的高风载和控制系统的滞后性有很大关系。现有叶片是根据空气动力学原理设计制造，MW级风电机叶片非常宏大，强刚性能要求很高，造价高昂。由于叶片的长度很长，沿径向圆周速度不同，在不同的叶片截面上就有不同的来流相对速度，有不同的进口攻角，作用于叶片上的力就会不同，所以叶片沿长度做成扭曲的，具有较好的空气动力性能。但风速低，一定叶片空气动力性能弱，微风发电性能低，就像飞机速度低没有升力一样；风速高，叶片的空气动力性能会越来越强，会变的难以控制，容易构成冲击电流，对并网稳定性呵斥严重影响，大的风载还会对风电机呵斥破坏。经过简单的量化计算就可知道它的危

9、害程度，我们以1.5MW风电机为例进展阐明，设计风速为13m/s，产生的能量为1.5MW，可转换为152958kgfm/s，其能量核算在叶片上的风载可达百吨。假设12级台风的平均风速为34m/s，而风的能量与风速的关系是三次方的关系，那么在台风形状下叶片产生的风载将达千吨以上，这个数值是相当惊人的。我们知道风电机的控制系统有卸载功能，但任何控制系统都存在滞后性，不能够对叶片及时完全卸载，这样大的风载构成的冲击力是任何机械安装都无法接受的，我们设计制造的变速安装很大，强度也非常高，但仍不能防止这种冲击力对变速安装的损坏。为了防止变速安装的损坏，风电机又向直驱方向开展，直驱方式省掉了变速安装，但呵

10、斥发电机转子转速降低，我们知道发电机的发电效率是由线圈切割磁力线的速度决议的，发电机转子转速的降低，也就意味着发电效率的降低，人们又一次以牺牲发电效率为代价来处理叶片设计不合理所呵斥的后果。这种治本不治本的方式一定是达不到效果的，这样做只是改动了缺点发生的部位，并不能防止强风载带来的破坏。强风载也是呵斥沿海风电机不稳定、平安性无法保证的最根本缘由。也是呵斥沿海风电机被台风损毁的主要缘由。叶片强风载还会呵斥风电机剧烈振动，这对风电机的破坏也是很强的，往往呵斥疲劳损坏和高缺点率。控制系统的滞后性也是呵斥不稳定和破坏性的主要要素，现有风电机的控制安装主要有偏航安装和变浆矩安装，我们知道自然界的风向和

11、风速都是随时随机变化的，我们的调理安装虽然可以根据风向和风速调整，但在速度上一直是滞后的，并不能完全满足风电机平稳发电的需求。比如在自然界中风向呈90变化是经常发生的，偏航安装和变浆矩安装的呼应速度假设是1/秒，90就需求90秒的调整时间，在这么长的调整过程中，风轮叶片所受的风力角是完全不同的，也就是叶片所受的风力是变化的，必然呵斥风轮转速的不稳定，从而影响到风电机输出功率的稳定，严重时就会呵斥风电机解网，呵斥电网的不稳定。这种调理的滞后性在强风暴的气候条件下，往往会呵斥严重的后果，在高风速情况下叶片处于顺浆位置，假设风向发生90变化，就会使叶片完全处于大面积受风的形状，使叶片受力忽然增大，叶

12、片遭到的强大风载就会经过传动轴对变速安装呵斥宏大的冲击，宏大的风载也会对偏航安装呵斥冲击，呵斥变速安装和偏航安装的损坏，叶片也有能够被折损坏。所以控制系统的滞后性将影响控制效果，风电机庞大，控制过程就成了问题发生过程。叶片的高风载特性和控制系统滞后性给风电产业带来宏大的损失。国外有几十年消费阅历，很有实力的公司，都在风电机产品上出现过这样那样的问题。丹麦20年前有20多家制造商，最后只剩一家半了，一家是维斯塔斯，半家是西门子。世界最大的风力发电机组制造商NEGMicon就是由于齿轮箱问题，他为所消费的风力发电机组都换了一次齿轮箱，这家世界最大的风力发电机制造商破产了，这在其它产业是不能够发生的

13、。欧洲有多个风电场的风电机，由于质量问题而全面召回。2003年13号台风“杜鹃，2006年1号台风“珍珠和8号台风“桑美分别呵斥了广东汕尾红海湾风电场，南澳风电场和浙江苍南鹤顶山风电场的风机严重损毁。齿轮箱问题、轴承问题、叶片问题、控制系统问题可以说是层出不穷。如此多的风电企业发生质量事故，并且质量事故都是类似的，很显然不是企业消费问题，而是技术设计问题。为理处理并网难题，如今我国已加紧智能电网的建立，智能电网是被动调峰，就好比将河加宽，江河相连，但毕竟我们处于河道的末端，当风电的占比很大时，就相当于河道发洪水，河道很难满足泄洪引导的作用。我们经过简单的量化计算来阐明这个问题，一个千万千瓦级风

14、电场会有5000台左右的风电机组，如此宏大的风电场将延绵数百公里，我们知道风速的大小和方向会随时在变化，风是有动摇性的，间隔时间较长的称为阵风，我们根据浪涌原理来计算风电场产生冲击电流的大小，浪涌原理就是一排浪产生的能量，不会由于波谷的存在而抵消，会不断向前传输，我们设定风电场中风电机的陈列是均匀的，设定在阵风的作用下，有100台风电机遭到风速变化的影响，我们选取2.5MW风电机数据进展计算，风电机的牌子是德国Nordex公司N80，我们取较低数据，当风速5m/s，功率是120kw，当风速6m/s，功率是248kw。当风速变化为1m/s时，功率的变化是128kw，假设按100台风电机计算，功率

15、变化值就达12800kw，这一万千瓦的冲击能量会在电路中继续一段时间，时间的长短就是这阵风移出风电场的时间，在这段时间内还有第二阵风，第三阵风第n阵风构成冲击电流，电路中总的冲击电流就是n个冲击电流之和。几万千瓦的冲击能量不知道要多强大的智能电网才干接受？而且这个计算值曾经很小了，我们是按低风速，小的变化量进展计算的，假设是1000台风电机功率发生变化，假设风的变化速度是2m/s，也有能够更大，因此冲击能量到达几十万千瓦的几率也是很大的。所以，实践运用中的冲击能量将是非常惊人的，并不是靠建立一条智能电网就能处理的，而是一项系统工程。我们既要建智能电网，更应该改善风电机性能，首先要在风电机上添加

16、储能安装，每一台风电机都相当于一个小水库，只需控制小水库的流水量，就可以保证大水库不被冲垮。所以只需添加储能安装才干缓冲冲击能量，才干储存冲击能量，才干保证并网的稳定性。美国通用电气公司(GE)副总裁迈克尔艾德奇2021年底在中国公开表示，现有风能技术在3年后就会被淘汰，下一代的风能技术，GE会显示出更强大的优势。我国风电技术面临两个选择：一个选择是等待他人把我们淘汰，然后再引进技术，从头再来！另一种选择是站在巨人肩上，获得后发优势！时不我待，开辟创新，我们要有剧烈的忧患认识，大力开展符合国情的风电技术。我们应该做的是加强实际根底研讨，根据我国陆地风速的特点，开发陆地运用的低风速风电机。大幅提

17、高微风发电性能，有效利用陆地38米/秒的风速，让风电长时间的输出，再配置适当的储能安装，抑制风电的动摇性和间歇性，保证风电的稳定和继续输出。新型流体传动储能风电机的研发为处理并网难题提供了很好的处理方案，新型流体传动储能风电机虽然还没有得到正式运用，但蕴藏的竞争优势正在冲击着现有风电技术。从流体传动特性的要求上来讲，首先流体传动的效率比机械传动要低，如何大幅提高流体传动的效率是风电机成败的关键！由于采用“柔性智能羽形叶片专利技术，叶片构造非常轻盈，采用六叶片构造，受风面积大，叶片输出扭矩大，也适宜较高速度运转。因此可以带动液压泵实现大扭矩、较高转速的运动，大幅提高流体传动的效率，为新型流体传动

18、风电机的运用铺平了道路。新型流体传动风电机构造更加简单，风机头部只需叶轮、主轴和流体泵构成，采用顺风型叶片后置构造，“柔性智能叶片风轮安装在支架的后方，风轮可以在风力的作用下自动寻觅风向，这种构造省掉了偏航安装，没有机械缺点，也不会调控失灵，也不会给风电机施加附加力矩，调理睬更加自在、更加准确。“柔性智能叶片可以满足叶片的变载要求，可以实现低风速满载，高风速卸载，因此省掉了变浆距安装。构造大幅简化，分量大幅降低，可以减少维护本钱和塔架的本钱。每台风电机本钱只是现有风电机本钱的30%以下。风机省掉了偏航安装、变浆距安装、变速安装和控制系统，只需将风能转换为液压能，经过管路保送到地面上的储能安装。

19、流体储能安装构造比较简单，本钱很低，适宜大规模配置。我们只需保证流体储能安装的压力稳定，就可以保证流体马达的转速稳定，就可以带动发电机直接向电网输电，并可以保证稳定输出。可以省掉变流器和稳压安装，特别是采用了同步励磁发电系统后，可以采取690伏低压和10千伏高压发电机组两种供电方式。假设采用10千伏并网发电，可直接对110千伏电网输电，还能省去传统机型的箱式变压器，从而实现了大幅度降低综合制造本钱的目的。在这里本人先简单想象一个并网方略，进一步阐明对处理大规模风电机并网难题的原理和意义。同样还是上面风电场的数据，我们先来制定5000台风电机的并网战略，由于每台风电机都有储能安装，每台储能安装可

20、以维持的运转时间我们假定为30分钟，由于具有储能安装，我们可以将5000台风电机的并网分期分批进展，比如每分钟并网50台，其它风电机处于储能形状，100分钟就可以让5000台风电机完成并网，在并网期间有的风电机储能超越限额，可以经过泄压阀卸载。因此并网的风电机数量会稳定添加，不会产生冲击电流，可以保证并网的稳定性。我们再来分析新型风电机对保证风电继续输出的优良性能，从“三北地域风能的特点看，普通夜晚风比较大，可以到达五六级以上，白天三四级风；新型风电机三四级风就能很好发电，五级风到达满负荷，我们设定夜晚到达满负荷的时间是8个小时，白天每台机组的发电量是满负荷的1/5相当于1000台满负荷，发电

21、时间是16个小时；5000台风电机储能30分钟，就是2500小时，我们再除以8小时等于312。因此白天8小时用电顶峰期，我们相当于每小时并网1312台风电机满负荷发电，最重要的意义在于储能安装保证了风电长时间稳定的输出，也为其它调峰电源的运用保证了充足的反响时间，这对处理风电的间歇性意义非常艰苦。如今由于思索风电的变化很快，而火电的启动需求较长时间，所以采用火电调峰的比例是1:2，一份风电就需求二份火电进展调理，建立火电厂的投资将非常宏大，如此大的投资只是起到调理作用也是不合理的，这样大的投资也是无法实现的！新型液压传动风电机的运用可以不需求进展调峰电源的配置，风电占我国总发电量的比例还比较小

22、，随着我国智能电网的建立，全国各大电网将连成一片，首先不同区域的风电可以进展互补，电网中还有火电、水电、核电，这些都是可调理的发电源，我们可以根据风能预测系统，根据各风电场的发电情况和储能量，有充足的时间调整电网中的发电源进展发电量的平衡。所以配置储能安装的新型液压传动风电机对处理“风电三峡并网难题意义艰苦，不但可以大幅提高“风电三峡的发电量，保证风电继续平稳的输出，还可以节省大量的调峰电源投资，将极大促进我国“风电三峡建立的安康快速开展。我们再来分析阵风对风电机的影响，同样有100台风电机遭到阵风的影响，每台风电机添加的功率是128KW，这个添加的能量是储存在液压储能安装中，不会对发电机的稳

23、定产生任何影响。假设有n阵风对风电机产生影响，液压储能安装已到达极限，我们可以经过限压阀进展卸压，不会对风电机产生过载，也不会影响发电机的平稳发电。所以，液压传动风电机是处理“风电三峡并网难题的独一机型！根据国外风电的运用推行阅历，中小型风电机组直接并网发电既经济又可靠，只需有风、有电网的地方都可以并网，对电网的冲击也小，所以欧美等国家分布式小型风电场开展很快。分布式并网是风电产业的开展方向，但对风电机性能要求更高，风电机必需满足各地风能资源贫富各异的自然现实，并要保证中小型风电机可以继续稳定供电。采用“柔性智能叶片的新型流体传动风电机那么可以完全满足这些条件，风电机具有优良的发电性能，只需有

24、风就能发电，各地二三四级风都是比较常见的，微风发电性能可以保证全年大部分时间都能输出风电，为风电的利用发明了有利条件，也使风电的价值充分表达，为我国风电机的推行普及发明了有利条件。目前，风电机制造本钱高、维护本钱高也是制约风电产业开展的最大妨碍，新型液压传动风电机的研发将在大幅降低风电机本钱方面获得突破。液压传动系统可以实现能量的远间隔 传送，我们可以将多台风机进展组合运转，提高运转的效率，降低运转的本钱。例如可以将六台风机组合在一同，每台风机只需将风能转换为液压能，经过管路衔接到总储压包和储能安装，储能安装衔接液压马达带动发电机发电。由于每台风机本钱只是现有风电机本钱的30%以下，假设每台1.5MW，6台就是9MW，6台液压风电机加上液压马达和发电机的本钱也就相当于3MW的现有风电机本钱。而发电量可以到达9MW，也就是风电机的本钱降低了3倍，这样大幅度的降低本钱，一定风电的发电本钱会完全低于火电，这种新型液压传动风电机将带动风电产业进展一次迸发式开展！这种新型液压传动风电机的竞争优势将势不可挡，开展前景无限宽广！首先各工矿企业就有宏大的需求，