最近,由山東中泰新能源集團公司研發成功的單機容量10—100兆瓦的特大型垂直軸風力發電裝置,引起了內蒙古、寧夏、江蘇、中電投等省市和風電企業的熱切關注。據悉,這是我國在世界上最先研制成功的特大型垂直軸風力發電裝置,其單機年運行時間6000小時以上、運行費用0.3元/kwh以下、啟動風速3m/s左右,具有建設投資省、發電成本低、運轉時間長、做功效率高、單機功率大等優勢,專利技術和整機設計處于國際領先水平。
多年來,我國風電設備對國外技術和關鍵部件依賴性高,并且普遍存在著單機發電量小、運營商虧損、制造成本高、大型設備運輸維護不便、輸電不穩定等問題。針對這一問題,山東中泰新能源集團公司從2000年開始,投入了大量資金和精力進行基礎性研究工作;經過多次反復論證,于2007年確定了自主研發特大型垂直軸風力發電裝置的課題。在研發過程中,為了充分發揮垂直軸風力發電裝置的優勢以達到充分利用低空低速風能、提高單機容量的目的,科研人員不斷拓寬設計思路,對塔架、固定橫梁、垂直旋轉軸、發電機與大型齒輪連接系統、多層無阻力活動葉片、葉片開啟控制系統、發電機離合器連接發電量控制調節裝置等進行了上百次的設計和優化;并重點對所用材料的性質、強度、制造工藝,特別是抗破壞能力等進行了大量實驗分析和優化選擇,使該風電裝置的整體設計工作取得了突破性進展。
2010年2月,這一特大型垂直軸風力發電設備研制成功,試驗樣機通過了由國家機械實驗中心依據國家有關風電試驗標準進行的實驗,當年9月下旬在山東濟南裝機至今,試驗風機運行良好,各項指標均達到設計要求。
2011年6月28日,山東中泰新能源集團研制成功的首臺50兆瓦特大型垂直軸風力發電機組,在內蒙古烏蘭察布市興和縣大庫聯鄉五道溝風電場舉行開工典禮。此項目將于2012年10月完成,2012年底并網發電,可實現年發電量2.5億千瓦時。
據悉,我國這一具有完全自主知識產權的特大型垂直軸風力發電裝置主要包括風輪系統、機械傳動系統、電氣系統、逆變系統、輸變電系統,塔架和基礎等幾大部分。特點在于:整個風電系統屬于垂直軸阻力型。垂直旋轉軸上設置多層多葉片一體的風輪機構,可以接受任何方向的來風而不需要偏航系統。旋轉軸的底端通過大盤齒輪連接發電機離合器,當旋轉軸轉速達到預設轉速時,智能控制多機發電系統指令第一臺發電機投入運行,隨風速變化可指令多臺發電機依次加入運行,保證發電設備高效平穩運行。
目前,山東中泰新能源集團這種特大型垂直軸風電技術是風能利用的最前瞻技術,其獨特的優點決定著掌握這一技術的企業將在未來市場競爭中占有絕對優勢,更是對我國風電技術和設備的自主發展具有十分重要的作用。
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