Haliade-X 12MW與著名建筑物比較

 

以下介紹IEA Wind Task 35（國際能源署風(fēng)能研究課題35）“風(fēng)力發(fā)電機及其部件的全尺寸地面試驗”的任務(wù)情況。

 

　　在過去的15年中，新型的風(fēng)力發(fā)電機組平均名義功率增加了10倍。風(fēng)力發(fā)電功率的快速增長，對研發(fā)制造商在風(fēng)力發(fā)電機及其部件的設(shè)計、制造質(zhì)量和可靠性方面提出了新的挑戰(zhàn)。為了提高大功率風(fēng)電機組的質(zhì)量和可靠性，減少研發(fā)周期，以及降低研發(fā)總體成本。使用full scale ground test facilities風(fēng)電全尺寸地面測試設(shè)施來驗證風(fēng)電機組的傳動鏈和電氣部分、控制部分的設(shè)計性能，已成為部件制造商、風(fēng)電整機研發(fā)制造商和風(fēng)力發(fā)電場經(jīng)營者的一種有吸引力的選擇。

 

　　隨著風(fēng)電機組的越來越大型化，一些風(fēng)電整機和部件試驗設(shè)施已經(jīng)分別在美國、德國、英國、丹麥等地運行，以測試風(fēng)力發(fā)電機部件的各種性能和可靠性。目前用于整機傳動鏈系統(tǒng)和其他電氣部件試驗的全尺寸風(fēng)電機艙地面測試設(shè)施，也在美國、德國、英國、丹麥風(fēng)電研究機構(gòu)里投入使用，最大試驗?zāi)芰?5兆瓦。

 

德國Fraunhofer IWES DyNaLab

 

　　測試目標(biāo)

 

　　這些測試設(shè)備可以針對不同的測試目標(biāo)進行測試，例如：

 

　　1、整個風(fēng)電機組系統(tǒng)及部件進行功能測試；

 

　　2、對風(fēng)電機組進行設(shè)計研發(fā)驗證測試、用戶驗收測試或第三方認證測試；

 

　　3、在實驗室條件下模擬受控環(huán)境中的行為（如，寒冷氣候條件或聲學(xué)實驗室試驗等等）；

 

　　4、對風(fēng)電葉片、變速齒輪箱、偏航傳動裝置、變槳系統(tǒng)等耐久性試驗，以確定部件的安全性和壽命；

 

　　這風(fēng)電全尺寸地面測試設(shè)施的試驗?zāi)康氖牵炞C風(fēng)電機組的各種設(shè)計性能、機組的使用壽命和安全響應(yīng)，是一種可替代風(fēng)電試驗場現(xiàn)場試驗的設(shè)施。目前風(fēng)電制造商、研究機構(gòu)、部件供應(yīng)商、以及第三方認證機構(gòu)正在合作研究制定試驗規(guī)范。

 

　　雖然國際電工委員會IEC TC88對風(fēng)力發(fā)電機及其部件有一些測試方法，但許多風(fēng)電行業(yè)人士認識到，需要通過進一步確定新的測試程序和改進現(xiàn)有的測試方法，這樣可以提高風(fēng)電系統(tǒng)的可靠性。為此，有必要具體規(guī)定試驗臺配置的要求和邊界條件，并制定統(tǒng)一的測量方法和測試程序。在制定測試規(guī)范過程中，將對風(fēng)電傳動鏈和部件專用測試平臺進行實際調(diào)查，再具體規(guī)定試驗臺配置的要求和邊界條件，統(tǒng)一的測量方法和測試程序。這項工作的結(jié)果是，提供推薦性的標(biāo)準(zhǔn)化測試程序，以及對風(fēng)電機組和部件測試結(jié)果進行定性分析的建議。本指南可用于完善整個風(fēng)電機組及其部件的標(biāo)準(zhǔn)化認證程序。

 

　　這項任務(wù)的目標(biāo)，以2012年在德國亞琛舉行的第68次國際能源機構(gòu)“風(fēng)力發(fā)電機和部件測試的進展”專家會議的討論為基礎(chǔ)，決定在 IEA Wind Task 35 的框架下編寫一份關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機及其部件的新測試方法的任務(wù)提案。這項任務(wù)的目的是，為在受控環(huán)境中，模擬風(fēng)力發(fā)電機和部件實際機械負載，以及模擬并入電網(wǎng)的試驗，制定指導(dǎo)方針和推薦試驗方法，以驗證風(fēng)電機組的設(shè)計性能和或者部件功能、安全性和耐久性。

 

　　IEA Wind Task 35 為設(shè)備制造商、零部件制造商、研究實體和認證機構(gòu)提供了一個機會，共同討論開發(fā)和使用風(fēng)電機組及其部件系統(tǒng)測試平臺的技術(shù)要求。由于利用地面試驗臺試驗，總是涉及到如何簡化試驗條件，所以必須確定所需的測試接口和子系統(tǒng)試驗方法。為了能夠確保地面試驗臺的模擬試驗?zāi)芘c風(fēng)電機組的現(xiàn)場測試結(jié)果相類似，必須確定統(tǒng)一的試驗程序和測量方法，以及近似值定性評價，以確定不同的測試平臺如何采取不同加載試驗。通過硬件在環(huán)系統(tǒng)模擬風(fēng)荷載和并網(wǎng)條件，對風(fēng)電控制器和控制策略進行仿真測試，通過系統(tǒng)試驗臺了解整個機組在模擬實際運行條件下的行為。然后根據(jù)不同參加者的不同試驗經(jīng)驗，就可能對整個風(fēng)電機組以及個別部件的測試程序提出改進建議。各個實驗室從不同角度交換意見，將促進使用測試設(shè)施來提高風(fēng)電機組風(fēng)力機的可靠性。

 

　　重點領(lǐng)域研究

 

　　這些研究工作將為風(fēng)電機組及其部件的基本測試程序提供建議，重點領(lǐng)域包括：

 

　　1、結(jié)構(gòu)部件載荷檢測：

 

　　定義試驗臺的參考載荷取值，確切的說是硬件在環(huán)仿真試驗?zāi)Ｐ托枰臋C網(wǎng)計算載荷；

 

　　闡明風(fēng)電機組不同部件（系統(tǒng)和子系統(tǒng)）之間動態(tài)的相互作用，并描述它們的影響。

 

　　2、功能測試程序：

 

　　改進現(xiàn)有的試驗臺常規(guī)試驗程序（研究比較IEC現(xiàn)場試驗和地面試驗程序和試驗結(jié)果）

 

　　3、耐久性試驗程序：

 

　　通過開發(fā)和完善新的測試程序，提高對整個風(fēng)電機組中部件的質(zhì)量和耐久性的預(yù)測。

 

　　預(yù)期IEA Wind Task 35的研究結(jié)果可用于推進目前的認證程序，并改進現(xiàn)有的測試程序，從而提高測試可靠性和降低開發(fā)成本。

 

　　未來三年將在上海電機學(xué)院臨港校區(qū)建成一個兆瓦級的風(fēng)電機艙試驗臺架，該試驗臺架同時具備六自由度電液加載裝置和大功率高仿真電網(wǎng)模擬器，以及控制器硬件在環(huán)仿真試驗系統(tǒng)，可以在機械加載和模擬并網(wǎng)條件下對風(fēng)電傳動鏈和控制器進行模擬測試。同時將進行更大功率的試驗臺的前期規(guī)劃工作。