田德教授負(fù)責(zé)的由大學(xué)教授、博士研究生、碩士研究生、工程師組成的研發(fā)團隊,研究了濃縮風(fēng)能技術(shù)三十多年。團隊在新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室(華北電力大學(xué))支持下,陸續(xù)完成了國家科技支撐項目課題“5.0MW雙饋式變速恒頻近海風(fēng)電機組整機設(shè)計、集成及示范”、國家863智能電網(wǎng)研究子課題“風(fēng)電場、光伏電站集群控制系統(tǒng)研究與開發(fā)”、中韓國際合作項目DMS-3.0MW海上直驅(qū)風(fēng)電機組研究開發(fā)和新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室重大項目“風(fēng)力發(fā)電過程復(fù)合建模及平臺建設(shè)”項目,在以上項目的基礎(chǔ)上,與河北德強新能源科技有限公司共同創(chuàng)新了濃縮風(fēng)能型風(fēng)電機組系統(tǒng)技術(shù),并在企業(yè)進(jìn)行孵化,完成了中試200kW產(chǎn)品的開發(fā)和現(xiàn)場應(yīng)用示范運行。
團隊圍繞濃縮技術(shù)開展研究,通過理論研究與設(shè)計方法的創(chuàng)新應(yīng)用,使研發(fā)的產(chǎn)品獨具特色;通過系統(tǒng)性濃縮風(fēng)能技術(shù)創(chuàng)新,智能化控制與信息技術(shù)應(yīng)用,使風(fēng)電機組提高了風(fēng)輪能量捕獲效率,實現(xiàn)風(fēng)電機組年發(fā)電量提高10%以上的目標(biāo),取得了適應(yīng)我國風(fēng)資源環(huán)境要求的風(fēng)電機組整機設(shè)計技術(shù)。項目組為了滿足國內(nèi)風(fēng)電市場的需求,開發(fā)了超低風(fēng)速濃縮風(fēng)能型6.X兆瓦風(fēng)電機組,機組由濃縮風(fēng)能葉片風(fēng)輪、混合驅(qū)動系統(tǒng)、多極交流繞線發(fā)電機、變距系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、機艙罩、塔筒及電控系統(tǒng)等部件組成。實現(xiàn)了濃縮風(fēng)能型風(fēng)電機組高效率、高可靠、高安全、低成本、智能化運行,年發(fā)電量顯著提高。
總體技術(shù)參數(shù)如下:
風(fēng)輪直徑:182/193m
額定功率:6.8MW
功率控制:全翼展同步變槳距
旋轉(zhuǎn)方向:順時針(順風(fēng)向看)
額定轉(zhuǎn)速:11.8rpm
額定風(fēng)速:9.5m/s
切入風(fēng)速:3.0m/s
切出風(fēng)速:25m/s
機組安全等級:IEC ⅢA
極限風(fēng)速:37.5m/s
輪轂高度:120m
主軸傾角:8°
風(fēng)輪錐角:4°
設(shè)計壽命:20年
風(fēng)能利用系數(shù):最大0.49
工作溫度范圍:-30℃~+40℃
目前,該項整機系統(tǒng)技術(shù)、中試樣機、相關(guān)模具可進(jìn)行總體設(shè)計技術(shù)轉(zhuǎn)讓,或者與企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)制造。2019年6月,濃縮風(fēng)能型風(fēng)電機組工程樣機已在張北國家新能源示范基地示范,現(xiàn)已運行3年多。
創(chuàng)新點
通過系統(tǒng)性濃縮風(fēng)能技術(shù)創(chuàng)新,智能化控制與信息技術(shù)應(yīng)用,使風(fēng)電機組提高了風(fēng)輪能量捕獲效率,實現(xiàn)風(fēng)電機組年發(fā)電量提高10%以上的目標(biāo),取得了適應(yīng)我國風(fēng)資源環(huán)境要求的風(fēng)電機組整機設(shè)計技術(shù)。
市場前景
可參與國內(nèi)大型風(fēng)電機組的產(chǎn)品競爭,已納入500萬kW的市場份額,預(yù)計可占領(lǐng)國內(nèi)10%的新增市場。
應(yīng)用案例
河北德強新能源科技有限公司聯(lián)合開發(fā)了200kW濃縮風(fēng)能型風(fēng)電機組,已獲得鑒衡風(fēng)電機組產(chǎn)品認(rèn)證證書:河北德強新能源科技有限公司DE200 IET200-A-17.5 HH35 C-設(shè)計評估符合證明。
獲獎情況
1、1998年,獲得內(nèi)蒙古自治區(qū)科技進(jìn)步獎一等獎:濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機的整體模型風(fēng)洞實驗;
2、2015年,獲得重慶市科技進(jìn)步獎一等獎:2MW雙饋式風(fēng)電機組關(guān)鍵技術(shù)及系列產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化;
3、2016年,獲得甘肅省科技進(jìn)步獎一等獎:千萬千瓦級風(fēng)光發(fā)電集群控制關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用;
4、2019年,獲得重慶市科技進(jìn)步獎一等獎:高效安全海上風(fēng)電機組關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化。
該成果主要應(yīng)用于新能源發(fā)電、陸上風(fēng)力發(fā)電、海上風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。適合我國大部分超低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)資源和環(huán)境特點,滿足我國風(fēng)能行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的整機設(shè)計技術(shù),用于我國新增風(fēng)電市場的廣大低風(fēng)速地區(qū)。
成果推廣應(yīng)用的需求方是中國廣大的陸地及海上低風(fēng)速地區(qū)、中高風(fēng)速地區(qū)。年等效額定發(fā)電運行小時數(shù)可大于2500小時,比常規(guī)的風(fēng)電機組增加年發(fā)電量10%以上,運行故障率降低5%,預(yù)測未來可占國內(nèi)新增10%的市場份額,年產(chǎn)容量為600萬kW,實現(xiàn)銷售132億元,創(chuàng)造利稅35.5億元。
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