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'''旧机改造整体解决方案项目技术应用案例'''金风科技 GW1S 旧机改造整体解决[[方案]]项目技术应用案例，我国风电[[事业]]经过近三十年的蓬勃发展，在风电技术和供应链成熟度等方面均取到了长足进度，截止 2020 年底，风电累计装机已超过 280GW。

==一、背景==

我国风电事业经过近三十年的蓬勃[[发展]]，在风电技术和供应链成熟度等方面均取到了长足进度，截止 2020 年底，风电累计装机已超过 280GW。随着国家“双碳”能源战略的逐步落实，未来十年风电将进入规模化、高质量发展新阶段。

根据行业[[统计]]叙述，截止 2020 年底，全国单机容量在 1.5MW 以下的风电累计装机超过 1100 万千瓦，多数运行已超过十年以上，并普遍面临故障多发、物资保障困难，风资源潜力未能充分挖潜等问题。如何保障存量机组，尤其是老旧机组运行的安全、高效，充分挖掘电价红利和资源潜力，是风电行业要面对的重要课题。

金风科技 1S 旧机改造整体解决方案应运而生。2021 年 1 月，在[[世界]]风电权威媒体 WindpowerMonthly 公布的年度最佳风电机组评选结果中，GW1S 机型斩获最佳陆上风电机组金奖。

==二、应用案例==

===1、项目概述===

某风电场安装了 64 台国内某[[品牌]] 780kW 机组，该机组为定桨距机组，风机轮毂高度 60 米，近年来因风机厂家倒闭、风机零部件采购困难，运行故障较多，运维成本高，以及逐年降低的风速带来的风能利用降低，对公司的收益造成很多影响。

为进一步提高风电场的盈利水平，拟将场区内的 780kW 机组更换为金风 1S 机组，并保证风场总容量不变。最大限度的利用原有塔架与基础，节约成本，结合机组载荷分析及基础载荷评估，只更换顶段塔筒，一、   二节塔筒复用，风机[[基础]]复用，机头更换为 GW82-1.1 机组。金风科技 GW82-1.1 风力发电机组均采用水平轴、三叶片、上风向、变速变桨距调节、直接驱动、外转子永磁同步发电机并网的总体设计方案，直驱、永磁、全功率变流三种技术的系统集成，相辅相成，以电流<ref>[https://it.sohu.com/a/707945247_100269648 什么叫电流？电流的方向是怎样规定的-每日电力小知识] ，搜狐，2023-08-01 </ref>的快速变化适应风速变化，可有效减轻机组的机械损伤，形成了适应风速脉动变化、适应电网需求、适合大规模集中开发风电项目的风力发电技术，机组技术参数表如下表所示。

与同容量级别机组相比，发电效率高，度电成本低，使用原基础、塔架，风机部分无需征地，实施难度小。直驱机组具备优异的功率调节能力、高低穿能力。机组改造主要部件利旧情况见下表。

工程实施各时间段及[[内容]]计划如下，分为六个阶段：

第一阶段采集风电场地理、风[[资源]]、设备等详细信息情况；

第二阶段根据实际情况，选择、设计审核机组改造方案等工作；

第三阶段全面核算[[经济效益]]，确定成本，决定最终改造方案；

第四阶段设计现场安装图，包括软件编写和硬件设备装配；

第五阶段[[组织]]实施阶段，按照预定方案组织华仪风机的改造实施过程；

第六阶段最终安装调试及试运阶段。

===2、改造后目标及收益===

2.1 改造目标

1） 增加轮毂高度，提高风机捕风能力；

2） 改变翼型，改变叶片长度以提升风能吸收[[效率]]；

3） 将定桨距失速调节机组，改为直驱变桨调节机组，满足[[电网]]低电压穿越及 AGC 调节，避免限电产生；

4） 通过使用目前市场主流备件替换断货、淘汰备件，减少设备长停时间；

2.2 改造收益

1） 老旧机组改造后，可以降低设备故障发生率，可大幅缩减风电场维护人员工作强度，节省人力运维成本；

2） 老旧机组改造后，使用的均为目前[[市场]]主流机型和配件且可替换性强，减少了大部件及其他备件供应不畅带来的停机损失电量；

3） 将老旧定桨距风机改造为变桨机组，可以更好的适应国家电网要求，使机组具备 AGC调节功能，避免了电网限电电量的发生。

4） 在保证项目整体[[容量]]不变的情况下，项目投资回收期约为 5 年，经济效益非常可观。目前 GW1S 旧机改造方案已在国内多个项目上实施，运行稳定，发电量普遍提升 50% 以上，经济效益显著，为老旧风电场持续提质增效，实现资产增值注入新活力。

==三、 技术要点==

GW1S 采用最新直驱永磁技术，有效解决了老旧机组原有齿轮箱漏油、故障率高等问题；容量可量身定制，覆盖 750kW-1.3MW 的柔性功率范围；叶轮系统得益于大叶轮的优势，扫风面积相比原有老旧机组大幅提升；在电网适应性上，弥补了老旧机组不具备电网高低穿越能力的缺憾，电网友好性显著增强；能适应各类环境运行，切入风速可低至 2.5m/s，具有优秀的[[发电]]出力性能。1S 机组主要技术特点如下：

1） 发电机效率高，转速范围宽（9～19rpm）；

2） 永磁体外转子，励磁方式结构简单，无励磁损失；减小了传统电励磁的体积，降低了可能发生[[故障]]。无需碳刷和滑环，减少了维护量，提高了可利用率；

3） 变桨系统采用齿形带柔性传动，无需润滑，免维护；

4） 变桨系统采用无刷交流[[电机]]，电容作为后备电源，寿命长，维护少；

5） 变频装置采用经过验证的成熟技术，谐波分量低；

6） 机舱结构[[设计]]充分考虑人机接口，尽可能地方便运行人员检查维修；

7） 针对于深度技改市场，为最大限度复用现有塔架，减少现场工作量，塔底电控系统与箱变整合，采用塔架外布局方案，作为一体化风电并网装置。将电控系统置于低压室，变压器<ref>[https://www.sohu.com/a/404918331_659516 变压器知识大全，绝对是最全最权威的讲解！]，搜狐，2020-06-30 </ref>置于变压器室，高压柜置于高压室。针对于微网[[市场]]，采取常规电控系统布置方式，即变流柜、变压器、主控柜等均放置在塔底平台；

8） 针对于深度技改市场，尽可能复用第一、第二段塔筒，第三段塔筒根据[[项目]]进行定  制化设计；

9） 金风 GW82-1.1 风力发电机组采用全功率变流装置，即永磁发电机对电网没有任何影响，风力发电机组的输出特性表现为电压源特性（变流装置），而与电源（发电  机）无关；

10） 金风 GW82-1.1 风力发电机组基本运行模式为独立于电网电压的恒定[[功率]]因数运行模式。

==四、应用前景==

根据第三方研究报告，中国技改替换市场在 2018 到 2020 年处于缓慢起步阶段，2021-2025 年期间将稳健上升，在 2025 年之后整个市场将急剧上升，其中 2023 年之前中国还是以 1MW 级别的机组技改替换为主。国内目前运行了 10 年以上的老旧风电场容量为超过 1000 万千瓦。各大电力集团也加快了针对存量风场的增功提效改造节奏，以期望进一步提升存量电场的能源利用效率，提高投资收益，降低资产[[质量]]安全风险。这意味着 GW1S 旧机改造整体方案具有广阔的市场空间。

==参考文献==
[[Category:500 社會科學類]]