首批引进国外技术的2MW国产风电机组的全面改造升级与技术革新

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首批引进国外技术的2MW国产风电机组的全面改造升级与技术革新因北重风机的设计缺陷，风机发电机定转子故障、变频器故障频发，齿轮箱、液压站跑冒滴漏严重、小故障层出不穷，原有DeWind主控的SCADA系统是基于Excel编程，无可视化界面，数据刷新慢，且无报表统计功能，不具备低电压穿越功能，因厂家技术力量薄弱，导致平均每天停机15台以上，长期故障停机最多达到20台以上，年风机可利用率仅为80%左右。

目录

一、 背景

因北重风机的设计缺陷，风机发电机定转子故障、变频器故障频发，齿轮箱、液压站跑冒滴漏严重、小故障层出不穷，原有DeWind主控的SCADA系统是基于Excel编程，无可视化界面，数据刷新慢，且无报表统计功能，不具备低电压穿越功能，因厂家技术力量薄弱，导致平均每天停机15台以上，长期故障停机最多达到20台以上，年风机可利用率仅为80%左右。为彻底解决北重风机存在的各类问题，防止故障反复发生，有效降低故障时数，提高风机可利用率，苏右风电场经过百余次会议研究总结确立了104项综合治理工作。

二、应用案例

1.项目概述

项目主要针对于首批引进国外技术的北重 2MW 机组进行了应用研究，主要分为 5 部分内容，分别为德国 DeWind 控制系统、变频器、E-bus 模块、液压系统、空冷双馈异步风力发电机系统技术，项目涉及了 104 项综合治理工作，并成功进行了发电机接地环、SOBO支架、控制 柜加热密封、编码器、轮毂通讯滑环、液压站到轮毂内油管支架 6 项大型的应用技术研究攻

1）北重风机综合治理项目在全国风电行业内实属首例，北重综合治理取得的经验、技改创新成 果及思路可以在后续东汽 1500 和上海电汽 1250 风机整治上进行推广； 2）风机国产控制系统的改造替代，解决了国外控制系统对我们的技术垄断，在双馈机控制系统 可以进行技术推广； 3）北重风机发电机接地环改造可有效提高发电机使用寿命，可以在各种双馈发电机上进行技术 推广，目前已在京能赛罕风电场、中广核内蒙古分公司宝日布风电场上电 1250 风机推广应用，并在 宝力格风电场东汽 1500 风机进行试装； 4）模块的改造升级可以在后续老款控制系统使用倍伏 KL 模块风机上进行技术推广； 5）液压站整治项目成果已在京能赛罕风电场应用推广。 6）高压油管压接产品已量化生产，并与内蒙古天诚商贸有限责任公司签订首笔订单

2.主要效益

通过北重风机综合治理工作，北重风机可利用率从80%左右提高至98%以上，提高了18 个百分点，每年大约减少故障电量损失2402.94万千瓦时，折合人民币 1200 多万元。降低检修人员工作强度，人员登塔检修次数从每人每月平均40次左右，降低到每人每月登塔平均20次左右。风机大部件损坏率从每年40次，降低到每年 5 次左右，节省检修费用600万元左右。通过发电机接地改造，单台风机每年可节省接地环造价6000元,28台永济发电机可节省16.8万元；单台风机可节省购买接地碳刷费用0.72万元，加上故障损失的挽回，预计每年28台永济发电机可节省40.32万元。

三、技术要点

1.中广核新能源内蒙古分公司苏右风电场开展的首批引进国外技术的 2MW国产风电机组的全面改造升级与技术革新暨北重风机液压系统综合治理项目中，所取得的液压系统治理成果和实践经验，以及苏右风电场的油管压接技术，已由我公司（内蒙古天诚商贸有限责任公司）在京能哲里根图风场 39 台上电 1250 双馈发电机、中广核宝力格风电场 200 台东汽 1.5MW 风机、京能赛汉 24 台北重 2.0MW 风机液压系统整治三 个同类项目中得到技术经验推广和实际应用，取得了良好的预期效果。

2.主要技术原理

（1）风机变频器技术研究

加装定子接触器，采用定子接触器作为并网开关，在对变频器的软件和硬件进行升级同时改造了风力发电机组的低电压穿越功能，解决了该机型存在的疑难问题，还满足国家电网电科院最新的低电压穿越要求，现场实践表现良好。

新型研究改进的变频器程序实现了变频器故障字状态字回传主控功能，变频器与主控的通讯模式由干结点变为CANOPEN通讯模式，实现变频器内部的状态字和故障字回传主控，主控SCADA可以报出变频器多数故障字，以上功能达到项目预期目的。

（2）风机模块技术研究

在不脱离原有电气设计的基础上，将倍福K-Bus模块升级为E-Bus模块的方案。并且为利用原有线路、保证系统的稳定性和方便后续的维护工作，针对原K-bus 模块型号特点，选用接线基本一致的E-bus模块型号进行替换，将主控PLC程序更新，再次对改造后模块进行测试，模块改造改造升级后，总线端子模块异常故障彻底消除，提高风机可利用率。

（3）控制系统技术研究

利用系统原有部件，缩短改造时间，使改造费用科学合理，通信方式由原来的Lighbus总线改为最新的EtherCAT总线通讯方式，通信速度快，抗干扰能力强，其软件控制系统根据定子温度实现了自动限功率功能，针对一些风机在高风速下满功率长时间运行会出现定子温度高故障导致风机停机的问题，添加了当温度升到一定的温度值后自动限功率运行，当温度降低到一定的范围后慢慢增加运行功率直至满发的控制策略。

（4）风机液压站系统研究

研发人员重新对对液压系统变桨机构、主轴自动器和偏航自动器和控制进行系统测试压力调整，在风力发电机运行期间控制油缸驱动叶片进行转速、功率调节变桨，安全油缸在风机的启动、停机以及超风速等紧急停机时驱动叶片变桨，控制各单元及附属的控制阀接收风机控制系统的电信号测试功能，优化控制测略。

（5）风机其他部分的技术研究

风机其他部分的技术研究包括轮毂部分、传动链部分、齿轮箱系统、联轴器、发电机系统、偏航系统、机舱控制柜、机舱加热电源柜、水冷系统、塔筒、变频器、塔基控制柜，针对风机各系统故障情况，经过多次研究总结了发电机接地环、SOBO 支架、控制柜加热密封、编码器、轮毂通讯滑环、液压站到轮毂内油管支架6项小型技术研究工作。

四、应用前景

我国在风电设备零部件配套上，大规模风电设备制造处于发展初期，在核心零配件、产品性能等方面与国外先进企业差距显著。整机设计技术目前国内还没有足够的实力，针对某一类风资源的风机整机设计依然依赖于国外供应商。由于国内的风电场分布、风资源状况与国外大不相同，电网的技术标准也不一致，因此，控制系统需要根据国情做出调整，目前的调整都受制于国外的供应商。为满足风电产业快速发展需求，通过本项目的风电产业自主创新，产生了具有核心技术的自主知识产权5项，增强我国风电企业技术人才资源，建立专业研发机构，研发投入力度不断加强，形成有效的科研创造与转移转化体系，逐渐解决风能产业发展的瓶颈。减小与国外发达国家的主流机型技术水平差距，投入大量资源攻关的风电机型现已经相对成熟，因此，成果转化和推广应用前景较好。