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基于老旧机组的高压集成变桨改造提质增效应用案例早期变桨系统受制于当时国内电子技术水品限制，大部分采用进口 SSB、能建等品牌直流变桨系统。由于缺乏原厂家的后续技术服务，且该系统进口组成件对国内电网和环境性较差，易受电网、环境等影响损坏，故障率偏高，且部分备件停产、采购困难周期长，增加了业主运营难度。

1、背景

开发商面对该类问题没有可靠、稳定、经济的解决方式，市场上急需一套先进变桨系统，具备对应用于老旧机组的低可靠性直流变桨系统进行完全替代的能力。以有效解决进口产品“卡脖子”问题，增强电网和环境适应性强，缩短核心部件采购周期、降低采购维修成本及电量损失，提高业主运营友好性。

2、应用案例

2.1 项目概述

本运达高压集成变桨系统改造项目位于宁波市沿海某山地风电场。风场总装机容量为45MW，装有30台WD77-1500S风电机组。本案例前期进行2台样机试点，效果验证后进行批量推广。

变桨系统为进口7柜SSB直流变桨系统，存在备件紧缺、采购周期长、故障率高、电网友好性差等问题。本运达高压集成变桨系统改造案列，是对原SSB直流变桨系统进行整体更换改造。可应用于老旧机组变桨系统的整体更新。

关键实施步骤：

主要功能

本案例对德国进口SSB直流变桨系统软、硬件进行国产化集成变桨系统研究替代。可解决“卡脖子”问题，增强电网和环境适应性，缩短核心部件采购周期、降低采购维修成本及电量损失。

创新点：

（1）变桨系统集成式模块化，故障节点少

集传统充电器、开关电源和变桨控制器于驱动器一身，元器件布局更简易，散热能更好，故障节点更少，利于轮毂轻量化设计，降低轮毂载荷。

（2）变桨系统同平台化设计，拓展兼容性强

核心部件驱动器、超级电容、变桨电机均可模块式兼容配置，电气原理方案可应用不同功率风电机组，为后续维护保养提供便利性。

（3）变桨系统控制精度高，动态特性好

力矩特性更加线性的永磁电机配合驱动器矢量控制方式使得电机响应更快，自由调节电机运动输出特性。

（4）后备电源健康度检测 ( SOC / SOH )

集成驱动器内置后备电源泄放功能模块，可通过HMI实现对超级电容的容量测试，控制算法逻辑实现对电容漏液检测判断。

（5）电网适应性更强

运达股份驱动器可直接检测电网电压，输入滤波功能更强，减少谐波共振的风险性。软硬件分3层保护适应电网的恶劣性，最终都能保证桨叶安全顺桨。

主要实施单位：浙江运达风电股份有限公司。

2.2 主要效益

2.2.1 经济效益

（1）、故障率降低

根据风场2017-01至2020-08数据统计：

变桨故障次数年均101.15次，故障次数占比26.39%；

变桨系统故障时间年均366.62h，约占实际总故障时间的24.54%；

变桨故障损失电量13.56万kWh，占比19.47%；

风场电价为0.61元/kWh，变桨故障造成整场年均电量损失约8.27万。

（2）、备件更换成本降低

不完全统计，2017年-2020年变桨系统备件更换情况如下：

变桨故障导致相关备品备件年均损失30余万/年，并随机组运行年限增加，备件成本损耗每年增加35%。另外因“卡脖子”问题存在2-6个月以上长时停机情况。

技改之后，有效降低老旧机组直流变桨系统故障率20-30%以上，备件更换率降低50%以上，并满足电网适应性要求。有效提升机组可靠性，降低维修成本及电量损失，并彻底解决“卡脖子”问题。

2.2.2 社会效益

创新驱动发展成为国家的发展战略，而科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑。无法国产化就意味着需要在国际市场上高价采购，随时面临技术封锁和禁止出口等问题。通过国产化整体方案的推进，可有效拉动国内内需，增加就业，有效提升国内变桨系统国产化技术发展过程，对同行业的有引导作用。

3、技术要点

本案例，运达股份通过国产化高压集成变桨系统研究开发，并在此基础上设计基于神经网络的L1智能自适应变桨控制算法，建立新型控制器及其部件的相关模型。变桨系统核心部件驱动器集传统充电器、开关电源和变桨控制器于一身，对变桨柜的布局进行简洁化设计，简化电气线路、减少系统故障节点，研究设计的集成变桨系统对电网及环境具有良好的适应性，并且满足电网高低穿要求。变桨系统采用交流永磁电机、超级电容的配置，核心部件驱动器、超级电容、变桨电机均为可兼容配置，为后续维护保养提供更高的便利性。

为满足风电机组特殊环境，运达高压集成变桨系统经受了严苛的EMC、高低温、振动、防雷等第三方型式认证，并对产品生产过程及加载测试进行严格把控。

考虑老旧机组改造施工环境，设计专用施工工装，避免吊车入场造成的成本提高及安全风险增加，并通过工装、施工的专门设计提高施工效率。

4、应用前景

本运达国产化高压集成变桨系统，考虑了不同机组容量的兼容性设计，可以满足老旧机组电动变桨系统的整体更换。截至2019年底，中国风电累计装机中，1.5MW——2.0MW（不含2.0MW）机组累计装机容量占比43%，推广空间及行业前景广泛。

因通讯协议技术壁垒，对于非运达股份的其他整机厂家，需主机厂家开放通讯协议进行适配。