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风机变桨控制柜可行性方案(风电))

作者:排列5 发布时间:2020-11-02 09:13 点击数:

  风机变桨控制柜可行性方案(风电))_解决方案_计划/解决方案_实用文档。. . 一、趋势判断和需求分析 1、 国外现状、水平和发展趋势 在 2007 年前后,我国风电设备的关键零部件产能严重不足,一些关键零部件存在 较大的供需矛盾,严重依赖进口。而且进口关键零部

  . . 一、趋势判断和需求分析 1、 国外现状、水平和发展趋势 在 2007 年前后,我国风电设备的关键零部件产能严重不足,一些关键零部件存在 较大的供需矛盾,严重依赖进口。而且进口关键零部件的订货周期长、价格高,关键零 部件掣肘我国风电产业的发展。随着整机制造企业的迅速增加,更加激化了关键零部件 与整机生产不相匹配的矛盾。 在这种现状下,能否控制成本将成为企业在激烈竞争中能否胜出的关键。而控制成 本的关键在于外购率,而那些只做系统整合,不能够自己生产风机主要零部件的企业, 很难将成本降低。而那些可以制造发电机、叶片、齿轮箱、控制系统的企业,无疑在成 本整合上更具优势。风机制造企业需要不断的提高自己的零部件自制率。下表按照风机 零部件构成比例列出了目前的现状。 图表 风机零部件构成比例 零部件 成本占比 国产自制状态 性能描述 塔架 26.30% 已自制 通常为卷钢制成 风轮叶片 22.20% 未自制 采用复合材料,经特殊设计的模具制造加工 齿轮箱 12.91% 已自制 提高峰轮轴的低转速发电机所需的高转速 变频器 5.01% 已自制 将发电机的直流电转变为交流电 变压器 3.59% 已自制 将来自单机的电力转变为电网所需的高电压 发电机 3.44% 已自制 将机械能转换为电能。 偏航环 2.80% 已自制 采用刚材制成,以支撑整个动力传动系统 变桨距系统 2.66% 未自制 调整叶片角度,使风能利用最大化 主轴 1.91% 已自制 将风轮转向力传递到齿轮箱 轮毂 1.37% 已自制 采用铸铁制造,提供插放叶片的位置 机舱壳 1.35% 已自制 质轻的玻璃钢箱体覆盖于机组系统之外 制动系统 1.32% 已自制 根据需要采用碟刹令机组停止运行 偏航系统 1.25% 已自制 使机舱旋转至迎风方向的结构 风轮轴承 1.22% 未自制 用来抵抗风力所产生的负载 螺钉 1.04% 已自制 将各个主要部件固定,须适应于极限负载 电缆 0.96% 已自制 在风电场中将单机相连至子电站 2、 知识产权状况和技术标准状况 由上表可以看出变桨距控制系统是确保风机能量捕获,合理抵抗载荷的基本设备。 由于其在风机整机中至关重要的作用,使得目前能独立提供产品的只有 SEG 和 LUST 两 家国外公司。国规模化的企业约有近 10 家,但均为组装厂家,没有核心技术,无法在 同一水平线上竞争。 页脚 . . 3、 经济建设和社会发展需求 能源和环境是 21 世纪所关注的最重要的两个主题 。随着经济不断发展 ,必然引起 石油、煤炭等自然资源枯竭、环境污染及地球温室效应的加重。人们必须把握经济增长、 环境保护和能源供给这三位一体的“3E”之间的平衡关系。 风电市场竞争激烈,已经是不争的事实,在此时,能否控制成本将成为企业在激烈 竞争中能否胜出的关键。而控制成本的关键在于外购率,那些只做系统整合,而那些不 能够自己生产风机主要零部件的企业,很难将成本降低。而那些可以制造发电机、叶片、 齿轮箱、控制系统的企业,无疑在成本整合上更具优势。风机制造企业需要不断的提高 自己的零部件自制率。 4、 科学技术价值、特色 联合研发国产大功率风机新型变桨控制器的科学价值在于: 掌握大功率风机变桨控制器的设计技术。 掌握大载荷动态位置换的控制算法。 掌握大功率风机变桨控制器的制造工艺。 二、研究容和技术关键 1、 项目总目标 项目研究的总体目标是研制一套适合工程应用的产品化的大功率风机变桨控制器系 统。具有如下优点: 精度高、响应快速性能优越。 同步齐、一致性好性能稳定。 结构合理接口标准便于产业化。 性价比合理便于商业化运作。 页脚 . . 2、 项目关键技术 ⑴、 驱动器动态载荷的算法 在经典的算法中增加了加速度扰动量,按照日本安川公司提供的大动态载荷模 型来完善算法,算法的基本流程如下图所示: ⑵、 电池状态的实时监控 电池状态的实时监控关键在于将三个桨叶的电池充放电控制系统独立,改变 LUST 的三个桨叶的电池充放电控制有一套系统分时完成的状况,提高了紧急状态下 页脚 . . 的安全系数。因为终归有一个系统能让桨叶回到顺桨位置,使风机回到安全状态。 充放电控制分为三种模式: 主控命令、自动监控和手动应 急。其功能框图如下,状态监控 的信号包括:电流、 电压、电 池温度、柜体温度、 主控命令 要求、电池柜状态、 手动应急 要求、充放电动作、安全链信号 等。 ⑶、 安全链逻辑的控制流程 安全链设计的原则有以下四条: 硬件主安全链有安全继电器和 PLC 逻辑构成。 电池状态监控器提供第二个独立的安全回路(DC24V)。 交流电源故障时,电池状态监控器提供直流电源。(DC24V) 尽量少用电池能量,延长电池寿命。 安全链逻辑框图如下: 页脚 ⑷、 . . 组合安装的工艺流程 防止任意旋转时松动紧固件。 模块可以方便地整体拆卸。 所有部件安装必须考虑风机特殊工况。 所有接线按排必须与原使用系统保持一致。 安装尺寸必须与原使用系统保持一致。 3、 项目技术路线 技术路线为以现有成熟技术为基础,结合国际交流合作的成果,通过联合开发 形成样机。最终独立掌握关键技术。 在上述的国际交流合作总则中,日本安川公司由于其驱动技术特别是大动态载 荷模型算法在日本国及国际上的领先地位和大量国外应用实例(如宝钢等)成为国 际交流合作的首选对象。项目具体合作的技术路线如下: ⑴、 通过与日本安川国际交流合作,联合开发变桨距控制的驱动器核心技术——动态载 荷的模型算法。掌握算法模型的建立过程、运算分析思路,动态大载荷大惯量的处 理方法。最终形成完整的算法和参数体系。 ⑵、 通过与日本安川国际交流合作,由日本安川提供驱动器的功率模块,控制模块自主 设计,形成性价比


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