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基於老舊機組的高壓集成變槳改造提質增效應用案例早期變槳系統受制於當時國內電子技術水品限制，大部分採用進口 SSB、能建等品牌直流變槳系統。由於缺乏原廠家的後續技術服務，且該系統進口組成件對國內電網和環境性較差，易受電網、環境等影響損壞，故障率偏高，且部分備件停產、採購困難周期長，增加了業主運營難度。

1、背景

開發商面對該類問題沒有可靠、穩定、經濟的解決方式，市場上急需一套先進變槳系統，具備對應用於老舊機組的低可靠性直流變槳系統進行完全替代的能力。以有效解決進口產品「卡脖子」問題，增強電網和環境適應性強，縮短核心部件採購周期、降低採購維修成本及電量損失，提高業主運營友好性。

2、應用案例

2.1 項目概述

本運達高壓集成變槳系統改造項目位於寧波市沿海某山地風電場。風場總裝機容量為45MW，裝有30台WD77-1500S風電機組。本案例前期進行2台樣機試點，效果驗證後進行批量推廣。

變槳系統為進口7櫃SSB直流變槳系統，存在備件緊缺、採購周期長、故障率高、電網友好性差等問題。本運達高壓集成變槳系統改造案列，是對原SSB直流變槳系統進行整體更換改造。可應用於老舊機組變槳系統的整體更新。

關鍵實施步驟：

主要功能

本案例對德國進口SSB直流變槳系統軟、硬件進行國產化集成變槳系統研究替代。可解決「卡脖子」問題，增強電網和環境適應性，縮短核心部件採購周期、降低採購維修成本及電量損失。

創新點：

（1）變槳系統集成式模塊化，故障節點少

集傳統充電器、開關電源和變槳控制器於驅動器一身，元器件布局更簡易，散熱能更好，故障節點更少，利於輪轂輕量化設計，降低輪轂載荷。

（2）變槳系統同平台化設計，拓展兼容性強

核心部件驅動器、超級電容、變槳電機均可模塊式兼容配置，電氣原理方案可應用不同功率風電機組，為後續維護保養提供便利性。

（3）變槳系統控制精度高，動態特性好

力矩特性更加線性的永磁電機配合驅動器矢量控制方式使得電機響應更快，自由調節電機運動輸出特性。

（4）後備電源健康度檢測 ( SOC / SOH )

集成驅動器內置後備電源泄放功能模塊，可通過HMI實現對超級電容的容量測試，控制算法邏輯實現對電容漏液檢測判斷。

（5）電網適應性更強

運達股份驅動器可直接檢測電網電壓，輸入濾波功能更強，減少諧波共振的風險性。軟硬件分3層保護適應電網的惡劣性，最終都能保證槳葉安全順槳。

主要實施單位：浙江運達風電股份有限公司。

2.2 主要效益

2.2.1 經濟效益

（1）、故障率降低

根據風場2017-01至2020-08數據統計：

變槳故障次數年均101.15次，故障次數占比26.39%；

變槳系統故障時間年均366.62h，約占實際總故障時間的24.54%；

變槳故障損失電量13.56萬kWh，占比19.47%；

風場電價為0.61元/kWh，變槳故障造成整場年均電量損失約8.27萬。

（2）、備件更換成本降低

不完全統計，2017年-2020年變槳系統備件更換情況如下：

變槳故障導致相關備品備件年均損失30餘萬/年，並隨機組運行年限增加，備件成本損耗每年增加35%。另外因「卡脖子」問題存在2-6個月以上長時停機情況。

技改之後，有效降低老舊機組直流變槳系統故障率20-30%以上，備件更換率降低50%以上，並滿足電網適應性要求。有效提升機組可靠性，降低維修成本及電量損失，並徹底解決「卡脖子」問題。

2.2.2 社會效益

創新驅動發展成為國家的發展戰略，而科技創新是提高社會生產力和綜合國力的戰略支撐。無法國產化就意味着需要在國際市場上高價採購，隨時面臨技術封鎖和禁止出口等問題。通過國產化整體方案的推進，可有效拉動國內內需，增加就業，有效提升國內變槳系統國產化技術發展過程，對同行業的有引導作用。

3、技術要點

本案例，運達股份通過國產化高壓集成變槳系統研究開發，並在此基礎上設計基於神經網絡的L1智能自適應變槳控制算法，建立新型控制器及其部件的相關模型。變槳系統核心部件驅動器集傳統充電器、開關電源和變槳控制器於一身，對變槳櫃的布局進行簡潔化設計，簡化電氣線路、減少系統故障節點，研究設計的集成變槳系統對電網及環境具有良好的適應性，並且滿足電網高低穿要求。變槳系統採用交流永磁電機、超級電容的配置，核心部件驅動器、超級電容、變槳電機均為可兼容配置，為後續維護保養提供更高的便利性。

為滿足風電機組特殊環境，運達高壓集成變槳系統經受了嚴苛的EMC、高低溫、振動、防雷等第三方型式認證，並對產品生產過程及加載測試進行嚴格把控。

考慮老舊機組改造施工環境，設計專用施工工裝，避免吊車入場造成的成本提高及安全風險增加，並通過工裝、施工的專門設計提高施工效率。

4、應用前景

本運達國產化高壓集成變槳系統，考慮了不同機組容量的兼容性設計，可以滿足老舊機組電動變槳系統的整體更換。截至2019年底，中國風電累計裝機中，1.5MW——2.0MW（不含2.0MW）機組累計裝機容量占比43%，推廣空間及行業前景廣泛。

因通訊協議技術壁壘，對於非運達股份的其他整機廠家，需主機廠家開放通訊協議進行適配。