今年二月,MHI Vestas推出了風輪直徑達174米的V174-9.5MW海上風電機組,還談到了其與V164系列機型的不同,其中包括有去年的V164-10.0MW的升級。這個新的V174-9.5MW機型是在V164系列機型超過五年的運行記錄基礎上建立的。當今,超過200臺的功率可提高到8.8MW的V164-8.0MW在運行。目前,該公司已擁有了大量的8.0MW和9.5MW V164機型的訂單。
V174-9.5MW和V164-10.0MW機型面對的是不同的目標市場,是同胞胎產品,它們適用性取決于特定的市場工況和數據諸如平均風速,支撐方案和受最大容量限制的機位等。
V164-10.0MW和它的前期8.0MW和9.5MW產品是針對北海地區的IEC IB風況和25年的壽命而優化設計,首臺準備于2021年安裝。
對應的, V174是一款針對IEC IB風況且適應IEC T 抗臺風要求的帶有自身設計特點的機型,其被制定在針對這樣極端風況的DNV GL規范中。因此,該產品目標是開拓新市場,同時是對生產全球化和工業化的綜合關注。與V164相比,風輪掃風面積增加了13%,就年平均風速8.5-9.0m/s地區而言年發電量將增加7-8%。運行于臺風工況就等于機組必須能夠抵抗的極端風速達57m/s,同時其滿足于在風輪平面的水平和垂直方向上來流的風速和風向發生快速連續的變化要求。
與V164機型的葉片相比較,盡管兩者葉片薄殼體結構中都考慮了碳纖維的應用,但是V174機型葉片有纖細的翼型和明顯的預彎特征,焦點集中在最小化載荷和提高翼型空氣動力學性能等方面。葉片開發工作歷經十年,其工作表明即使V174葉片長度增加了5米,但是在重量上僅增加1噸達到35噸。
具有高負載能力的三個變槳軸承從一開始設計就籌劃,即便采用基于載荷的獨立變槳技術,變槳軸承尺寸也能足夠保證25年運行設計壽命。在最初的7/8MW V164機型概念設計時,針對未來的規劃MHI Vestas就精心選取了一個大的葉根直徑和長度比的參數,所以直到V174機型時葉根直徑仍可以保持不變,但變槳驅動的液壓缸的缸徑卻相應的增加。
機組升級是針對機艙內部的鑄件進行“填肉”、改變形狀、改變受力情況和/或者升級為更高等級鑄造水平來避免或者優化這樣的“弱點”。
V174-9.5MW和V164-10.0MW機型共享傳動鏈平臺,該傳動鏈為已經被證明的第三代中速、功率分流齒輪箱,在低速行星級帶有扭矩分流特征。兩個機型的齒箱輸入端額定扭矩相同,差別就是齒箱的傳動比不同。該公司在V174機型設計時仍保留V164機型的90m/s的葉尖速度。對應于葉尖速度90m/s而言,兩個機型對應的風輪轉速分別為9.9rpm和10.5rpm。
為了保證發電機能夠持續多個小時滿功率和在高溫地區運行,V174機型傳動比由38.1增加到40.8。葉尖速度是一個機型設計的參數,有些人預測海上風機而言將會從85-90m/s達到100-110m/s水平。更高的尖速比就意味著降低傳動鏈扭矩載荷和成本。
可是,葉片保持同樣的寬度而增加葉尖速度,風輪推力載荷就會相應增加。為了抵消這種負面的影響,技術如果轉向選取帶有碳纖維的、非常細長的葉片,將能夠提供足夠的剛度和強度但是葉片成本會大幅度提高。變槳軸承載荷會增加,與更高葉尖速度相關聯的葉片腐蝕解決方案正在開發中仍需要市場來驗證。
該樣機計劃于今年后期安裝于歐洲北部,且2020年年底完成全部的認證。MHI Vestas已成為德國一個項目的優先主機設備供應商,計劃2022年和2023年發貨和安裝52臺V174-9.5MW機組。