超级双馈技术：让你的风场发电量再提升2-3%！

 

中车风电运维市场部部长许雄伟

 

　　平价上网时代临近，风电市场竞争十分激烈，降本增效是全行业都在思索的课题。这个可以提升风电发电量的技术引起了参会嘉宾们的广泛兴趣。

 

　　国家新政的出台引领中国风电进入竞价时代，对整机商来说，降成本、提升发电量是市场竞争的重要指标。如今行业应对成本压力的重要途径有两个：一是技术创新，提升机组发电性能和可靠性；二是精细管理和模式创新，实现协同共享，降低风机全生命周期度电成本。

 

　　正如习近平主席前不久在院士大会上所讲，核心技术是要不来、买不来、讨不来的，还得靠自主创新。中车风电也一直在发力技术创新。作为专注于双馈系统的风电整机商，中车风电1.5MW、2MW、2.5MW、3.6MW系列等所有产品平台都采用的是双馈技术。中车风电研发团队“大胆假设、小心求证”，寻求提升发电量的新思路新技术。历经一年多时间研究试验，中车风电优化低风速段双馈机组效率的解决方案问世——超级双馈技术。

 

　　超级双馈技术依据运行风况，通过优化主控与变流器算法，自动改变发电机定子绕组拓扑，实现低风速段最优Cp运行以提升效率，其对双馈风机性能的优化堪称超级。具体原理是主控依据风况，控制接触器柜对发电机定子进行拓扑转换，小风工况转换为适合小风工况的星型结构，大风时转换为适合大风的三角形结构，主控和变频器根据发电机拓扑自动转换相应控制算法。

 

　　随着中国风电开发重心由“三北”地区转移到中东南部，低风速市场成了行业竞相追逐的热门市场。中车风电多年深耕低风速市场，对低风速领域的双馈风电机组颇有研究。

 

　　相比直驱机组，双馈机组在大功率工况发电效率非常高。在大功率工况下，大部分电能由发电机定子直接并网送出，不足20%的电能经变频器送入电网，这种运行方式使双馈系统效率极高，具备很高的经济性。然而双馈机组在小功率运行下效率较低，主要有两个原因：一是异步电机存在固有最低并网转速，使机组在小风时不能实现最优Cp追踪，不能保证最优能力捕获，出力较小。二是小功率工况时齿轮箱保持较高的摩擦损耗，并网电压恒定使双馈电机铁耗恒定，变频器励磁损耗无法减少，机组损耗占比大。那么，如何优化低风速段双馈机组的效率？国内外主机厂也有一些相应的研究成果，但都是自己的核心技术。

 

　　中车风电超级双馈技术主要提升风轮低风速段能量捕获效率。双馈系统存在固有最低并网转速，使机组低风速时不能实现最优Cp追踪。通过电路拓扑的转换，降低并网转速，使小风时段风能捕获效率增加。同时，降低整机机械传动链摩擦损耗、降低中小功率下发电机-变流器系统电磁损耗。由于损耗降低散热系统自耗电减少，从而间接提升发电量。

 

　　超级双馈技术样机在湖南某风场的挂机运行5个多月，运行非常平稳，没有发生任何相关故障。风速约3m/s时，并网转速从约1000降到500rpm，功率由典型的32提升到107kW。初步统计总体发电量提升2——3%，如果一个50MW的风场可研2000h，每年多发约200万kWh电量！目前系统还在进一步优化，预测还有更加惊艳的表现。

 

　　随着各主机厂对双馈技术的理解加深和吃透以及产品的不断迭代升级，依靠优化控制策略或控制参数提升发电量的幅度已不太明显。只有通过核心技术创新从根本上提升机组的发电性能，才能实现机组性能提升最大化。

 

　　如今中国风电增速放缓，存量市场将成为新的行业利润增长点。中车风电超级双馈技术不仅可以使得新风场的发电量提升，也能通过技改使得存量风场发电量再提升2-3%。

 

　　据中国风能协会数据统计，2017年中国风电新增装机19.66GW，累积装机188GW。如果存量风场发电量都提升2-3%，中国风电将发生质的飞跃。

 

　　风机行业常说，“出身决定风机的一生”。作为主机厂，中车风电最了解中车的风机及技术同源机型的出身和基因。在风电后市场中，中车风电有具有雄厚的技术优势和系统集成能力，很多技改方案在自己的机组上得到了充分验证，推广周期较短、效果也很好。中车风电以专业负责的态度，致力于提升风机安全和效能，优化存量风机的运行效率和质量。

 

　　技术创新，降本增效；提增优存，发展兼顾。中车风电厚积薄发，追风不止。