国家电投集团江西电力有限公司新能源发电分公司主任工程师周强:《风电机组叶片气热抗冰技术开发及应用》_东方风力发电网
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国家电投集团江西电力有限公司新能源发电分公司主任工程师周强:《风电机组叶片气热抗冰技术开发及应用》

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-08-31   来源:东方风力发电网  浏览次数:118
核心提示:2019年8月21日上午,由东方风力发电网主办的2019中国风电叶片运维技术专题研讨会(CWPM2019)在无锡市锦江大酒店隆重开幕。会议期间,国家电投集团江西电力有限公司新能源发电分公司主任工程师周强发表了题为《风电机组叶片气热抗冰技术开发及应用》的精彩演讲。
   2019年8月21日上午,由东方风力发电网主办的2019中国风电叶片运维技术专题研讨会(CWPM2019)在无锡市锦江大酒店隆重开幕。会议期间,国家电投集团江西电力有限公司新能源发电分公司主任工程师周强发表了题为《风电机组叶片气热抗冰技术开发及应用》的精彩演讲。


 
  以下为演讲实录:
 
  今天我汇报的是风电机组叶片防除冰技术的应用。这个报告分为五个部分:第一个部分是我们公司的简介。
 
  国家电投集团江西电力有限公司新能源发电分公司在原江西新能源公司划拨给吉电股份后,2014年8月独立管理的一个新公司。我们公司的主营业务覆盖风电、光伏和其他的可再生能源的开发、建设、管理和运营。我们现在运营的是风电和太阳能,我们马上会涉及到生物质能,后续可能还要海上风电也会马上涉足。公司围绕打造核心竞争力、建设一流企业、再造江西公司的战略总目标,到目前为止总装机容量是66.46万千瓦,共6个风电场、2个光伏电站,单个风电场和单个光伏电站都是江西装机容量最大的,整个分布江西内纵横七八百公里,截至2019年底装机容量有希望突破100万千瓦,资产规模超过80亿。
 
  这是我们公司发展的示意图,我们现在已经形成了开工建设一批、有序核准一批、重点侧风一批、战略储备一批的良性循环发展格局。建设具有较强竞争力和盈利能力的省内领先、国内一流的新能源企业,预计到十三五后,我们总装机容量达120万,位居各大发电集团之首。到目前为止我们公司的装机容量也是各大集团的第一位。
 
  这是我们项目的简介,为什么要搞这个技术?现在在投运的风电场来说如何解决风电机组叶片结冰,这是一个全国性的技术难题。可以看到我们现在一般采用的是这四种类型的除冰:一种是电热型碳布加热;第二种是高分子加热;第三种是定向鼓风,第四种就是涂层。这四种各有优缺点。第一种加热的时候就是速度比较快,但是缺点也非常明显。今年上半年,我们还专门召集了两个主机厂对我们的抗冰技术进行专题研讨,重点比对碳膜的加热和气热抗冰技术。第三种就是模块化设备实现现场技改,我们所做的项目也是属于技改项目,专门拿了一台进行技改。
 
  风机叶片的结冰影响大家都知道,在现在江西包括全国来说开发三级风电场,特别是长江以南的风电场,面临很大的问题就是湿度很大,叶片非常容易结冰,贵州的一个风电场前段时间到那边去,四五个月的时候严重覆冰,甚至发不出什么电,所以它的损失是非常大的,发电量损失是一方面,那么结冰以后叶片的气动外形发生改变,造成发电功率降低,还会造成风能质量不平衡,有可能造成这个部件的疲劳损伤。另外甩出的冰,可以甩出400多米,容易对于附近的人或者是建筑物造成潜在的隐患。
 
  这是我们的项目,当时立项的责任书,我们是2016年向国家电投集团申请的这个科技项目,当时拿了泰和县天湖山风电场的2MW的机组进行改造。介绍一下天湖山这个项目的背景。
 
  天湖山风电场座落在江西省泰和县,海拔高度是670-1152米,夏季受西太平洋副热带高压控制和影响,盛行偏南丰;冬季受西伯利亚和蒙古冷高压控制和影响,盛行偏北风。说起来比较绕口,其实简单说一句话,这个地方的风冬天刮起来冷死人,虽然这边是南方,感觉南方的气温没有这么冷,但是看一下这个气温,每年结冰25天,而且主要为雨淞和雾凇。当时拿了一台29号风机做的实验,是一种采用水平轴、三叶片、上风向结构布局。叶片的是49.5米,轮毂高是80米。这是这个项目的结题会,各专家都比较认可我们这个项目。这是项目开发荣获的一些荣誉,开始的时候这个证书是2019年8月7号,实际上昨天晚上我才刚拿到,这是最新的。
 
  第三部分项目的主要工作。
 
  对于我们这个项目来说,上午交流的时候有一个专家也提到就是我们如何发现这个风机结冰了?对于风机来说本来有一套计算设备,也就是当它的输出功率和它的风速两个相对比不匹配的时候,它通过内部计算会判断是否结冰,这是一种内部的计算有结冰的情况。那我们这个项目加装了一个超声波传感器,这是另外我们加装了,用来探测我们的结冰厚度。加热的原理其实也很简单,像玻璃纤维增强树酯,鼓热加进去也是热传导的过程,热传导的过程进行模拟计算,它在这个时间段能够达到温升效果是如何。这个是叶片根部加装鼓风设备,现场安装的12米的风管,通过这个风管往叶片空腔鼓热风,然后经过热循环。可能有的人会想12米对整个叶片45来说长度还是比较短的,具体性能怎么样呢?通过3年的测算,这次我们技改通过三年的现场运算,40来分钟能够达到除冰,另外我们是叶片吊在空中的时候进行的,导风管长度有限,不可能再往前升,如果我们是安装初期就安装这个,他我的导风管可以装得更长。这是施工过程中的一些照片,这是作业指导书。这个照片可以看到在融冰的过程中冰块掉落的情况,可以看到加热设备设计寿命是25000个小时,它是陶瓷发热体,最大程度减少火灾隐患。我们的机组加装了这套东西,我们进行了载荷安全性复核报告,加了那些机组有无安全隐患,通过这个报告得出结论,加装了这个不会对寿命产生影响。
 
  这是我们在控制台的界面,这个系统不光能够在就地控制,还能远程控制,这个数据回到中央控制,这是SCADA(音)的控制形式。这是我们加热系统运行的界面,这是一个监控界面,可以看到它的加热系统都在头部状态。这个不仅在现场能看到,在我们的中央监控室也有一套监控系统,和我们的风级SCADA监控是独立的。这个是在2018年1月25号16点到1月26日8点这段的曲线,启动点这个时候三个叶片的全部开始加热,启动加热系统。每个叶片我们2米有一个测温点,2.5米,15米分别有4个测温点监控这个温度,这是改造过程中的一个照片,我们看到路面上已经是结冰的,汽车在上面会打滑,只有人走上去,我们现在看这里好像不错,正常的走路是跌跌撞撞的,我开上去的时候汽车都打滑。雾凇的情况非常严重,在塔壁上覆面了冰雪。这是启动初期用红外测的,当时叶片在零下十度左右,全部是覆冰。静态单支启动加热,三支叶片启动加热,这是冰块掉下来的一个照片。叶片上的冰已经除得差不多。我们这个系统最大的优点是不但能够冷冰,而且能够防冰,就是在没有什么风的情况下,没有转动的情况下可以让它保持一定的温度,让叶片不会再结冰,当有风的情况下它又会重新启动。这是当时在试验过程中。这张照片可以看到其他的机组全部都是停机,就只有这一台带满了功率。这是2018年2月份的照片,当外边温度达到0的时候判断它结冰了以后,那我的叶片开始启动加热的过程。
 
  这是当时通过验收以后的报告。我们这个科技项目主要是针对MW级风电叶片气热融冰技术建立的加热融冰过程中的热力学模型,对零下十度的条件下可以有效融冰,40分钟左右可以直接掉冰直至实现起机并恢复正常发电。
 
  2019年5月24日国家发改委发布《关于完善风电上网电价政策的通知》,也就是说今后风电进入上网的平价时代。对于开发商或者对于业主来说,开发新项目的价值已经是低于维护提升已有项目,所以在投运的风电场进行技改来提升在运风场的收益,榨干已有资源的最后一点油是一个合理且经济的选择。在长江以南的南方大部分都是属于试点风电,面临严重的冬季冰冻灾害,对于叶片抗冰技术的需求占比达到55%,约900万千瓦。针对我国存量风电市场,国家十二五帝二批拟核准风电项目计划中,风电机组可能会面临冰冻问题的项目占总项目的26.4%,我们现在希望通过这个完全具有知识产权的技术通过授权一家公司来进行我们在国内已有市场的推广。
 
  (内容来自现场速记,未经本人审核,如有不妥请联系修改)
 
 
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