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2014年度浙江省科学技术进步奖项目成果申报公示“大型并网风电机组控制技术的开发与应用”

发布日期:2014-09-05  作者:  编辑:keyanke  访问量:583

“大型并网风电机组控制技术的开发与应用”项目内容
 
(一)项目名称
大型并网风电机组控制技术的开发与应用
(二)推荐单位
浙江省发展和改革委员会
(三)项目简介
本项目从2002年开始就受到国家863计划一系列课题的立项支持。首先对兆瓦级风电机组变速变桨距控制技术展开了研究,用交流励磁变速恒频技术和变桨变速协调控制技术实现了额定风速以下最佳能量转换效率运行,额定风速以上恒速恒功率运行的控制策略,完成了1.5兆瓦、2兆瓦和2.5兆瓦变速恒频风电机组控制系统的开发,并在此基础上用动态载荷优化控制技术,降低了风电机组在不稳定工况下运行的疲劳载荷;随后又成功地开发了独立变桨控制技术,解决了大直径叶轮在空间气流场载荷不均衡问题,同时还开发了并网风力发电机组故障穿越技术,解决了规模日益扩大的风力发电对电网稳定性影响问题,提高了风电机组对电网的适应性,其性能与可靠性达到国际领先水平,形成了具有自主知识产权的兆瓦级变速恒频风电机组核心技术。
本项目共获得主要发明专利9件,软件著作权3项,出版专著2部。与本项目相关的研究任务涉及3个国家863计划课题和1个国家科技支撑计划课题,已全部完成验收。本项目的研究成果分别获2011年度国家能源科技进步奖一等奖和2013年度浙江机械工业科学技术奖一等奖。
本项目的研究成果于2010年首次应用于兆瓦级变速恒频风电机组,2011年应用项目成果技术的产品实现销售收入13.1亿元、利润3074万元、税收2346万元;2012年实现销售收入13.8亿元、利润626万元、税收948万元;2013年实现销售收入16.8亿元、利润294万元、税收1377万元。
项目研究成果的应用,改变了我国大型并网风电机组控制技术主要依赖国外的状况,将我国风力发电技术提高到国际先进水平,为开发大容量风电机组及其大规模并网运行提供了重要的技术支撑。
(四)主要完成人及技术贡献
第1完成人:叶杭冶。男,研究员,工学博士,浙江运达风电股份有限公司总工程师。主持完成了整个项目的研发与应用,在国内首先完整地提出了兆瓦级变速恒频风电机组控制策略和控制方法,投入了本人工作量的70%。出版专著:《风力发电机组的控制技术》(第1、2版)、《风力发电机组的监测与控制》;发明专利:风电机组桨叶及风电机组(ZL201110187786.9)、一种大型风电机组独立变桨控制方法(ZL200910100064.8);发表论文:变速风力发电机组的运行控制、大型风电机组独立变桨控制技术研究、风电机组变速与变桨距控制过程中的动力学问题研究
第2完成人:许国东。男,高级工程师,工学硕士,浙江运达风电股份有限公司副总工程师。项目主要参加人员,负责变桨系统和变频系统的设计和开发,负责研究风电系统对电网的适应性,组织独立变桨技术的开发,并负责独立变桨技术在风电整机的应用,经测试后证实是该技术取得了良好的效果,在该项技术研发中投入工作量占本人工作量70%。与本项目有关的授权发明专利:一种大型风电机组独立变桨控制方法(ZL200910100064.8)、一种大型风电机组独立变桨控制方法及装置(ZL201110150949.6);发表论文:大型风电机组独立变桨控制技术研究基于载荷优化的风电机组变桨控制技术研究、大型风电机组独立变桨控制技术仿真与现场试验研究。
第3完成人:应有。男,工程师,工学硕士,浙江运达风电股份有限公司技术中心副主任。项目的主要参加人员,负责动态载荷优化技术和独立变桨技术的研究,研究智能优化控制对整机机械载荷和气动效率的影响。负责系统现场的测试,对风电机组进行模态辨识,验证技术方案的实际效果,在该项技术研发中投入工作量占本人工作量65%。与本项目有关的授权发明专利:一种大型风电机组独立变桨控制方法(ZL200910100064.8)、一种大型风电机组独立变桨控制方法及装置(ZL201110150949.6);发表论文:大型风电机组独立变桨控制技术研究基于载荷优化的风电机组变桨控制技术研究、大型风电机组独立变桨控制技术仿真与现场试验研究。
其他完成人情况:
排名
姓名
性别
出生年月
技术职称
工作单位
4
胡家兵
1982-04
研究员
华中科技大学
5
潘东浩
1972-12
教授级高工
浙江运达风电股份有限公司
6
贺益康
1941-09
教授
浙江大学
7
杨 帆
1984-01
工程师
浙江运达风电股份有限公司
8
章 玮
1967-06
副教授
浙江大学
9
史晓鸣
1982-01
工程师
浙江运达风电股份有限公司
10
娄尧林
1977-12
高级工程师
浙江运达风电股份有限公司
11
孙 勇
1987-07
助理工程师
浙江运达风电股份有限公司
12
余国城
1950-09
高级工程师
浙江运达风电股份有限公司
13
吴海列
1979-10
工程师
浙江运达风电股份有限公司
(五)主要完成单位及创新推广贡献
第1完成单位:浙江运达风电股份有限公司
浙江运达风电股份有限公司近十年来公司完成与本项目直接相关的国家和省级重大专项10余项,突破了大型并网风电机组控制系统一系列技术关键,形成了具有自主知识产权的兆瓦级变速恒频风电机组核心技术。采用本项目技术成果的兆瓦级变速恒频风力发电机组至今已销售1000余台,累计装机容量超过200万千瓦,实现产值60亿元。公司拥有风力发电系统国家重点实验室,其主要研究方向之一为风力发电系统的控制技术,拥有全工况动态模拟试验平台,不仅可以对机组的输出特性进行测试,而且可以对整机按设计工况进行动态加载试验;公司还拥有博士后科研工作站和省级院士专家工作站,为本项目的科技创新提供了良好的支撑条件。
第2完成单位:浙江大学
浙江大学从2002年开始就与浙江运达风电股份有限公司合作共同完成了国家863计划课题“兆瓦级变速恒频风电机组”;主持完成了国家863计划课题“双馈异步风力发电机低电压穿越技术研究”;参与完成了国家科技支撑计划课题“双馈式变速恒频1.5~2.5MW风电机组研制”。在十多年的风电技术研究基础上,首先完成了交流励磁变速恒频技术的研究并应用于运达1.5MW、2MW和2.5MW变速恒频风电机组的开发和产业化,随后又将“低电压穿越”概念拓展至包括对称、不对称电网故障下风电机组的穿越(不脱网持续运行),形成具有自主知识产权的关键技术内容,其研究具有前沿性和追赶国际先进水平的重要意义。浙江大学的研究成果在浙江运达风电股份有限公司兆瓦级变速恒频风电机组中得到了有效的应用。
(六)推广应用情况
项目技术成果从2010年开始先后应用于运达公司1.5兆瓦、2兆瓦和2.5兆瓦变速恒频风电机组控制系统的开发,并通过了中国电力科学研究院、德国TÜV SÜD、北京鉴衡认证中心等国内外知名检测认证机构的测试与认证,成果技术已非常成熟。目前已有1000余台运达品牌控制系统的兆瓦级变速恒频风电机组运行在全国50多个风电场,产生了良好的经济与社会效益。
同时,项目成果还应用于其他品牌风电机组的改造,成功安装于国内风场的33台西班牙EHN1.5兆瓦机组。该批风电机组已运行7年,无法满足近年来电网公司对风电机组的各项要求,存在无低电压穿越功能、运行不稳定等缺陷或故障。通过更换运达公司的控制系统,机组改造后顺利通过了中国电科院的低电压穿越测试,该项目的顺利实施,为大批量改造不满足电网要求的国外进口机组开创了成功的先例。
(七)主要知识产权证明目录
授权项目名称
知识产权
   
国别
授权号
风电机组桨叶及风电机组
发明专利
中国
ZL201110187786.9
一种大型风电机组独立变桨控制方法
发明专利
中国
ZL200910100064.8
一种大型风电机组独立变桨控制方法及装置
发明专利
中国
ZL201110150949.6
一种判定大型风力发电机组运行可靠性的方法
发明专利
中国
ZL201110131123.5
交流励磁双馈异步风力发电机转子电流无延时控制方法
发明专利
中国
ZL200710070657.5
一种双馈异步风力发电机转子电流无延时控制方法
发明专利
中国
ZL200710070658.X
一种三相电压型并网逆变器恒定开关频率的直接功率控制方法
发明专利
中国
ZL200910155891.7
一种并网三相电压源变换器的不对称直接功率控制方法
发明专利
中国
ZL200910097873.8
一种双馈异步风力发电机的不对称直接功率控制方法
发明专利
中国
ZL200910096508.5
变速变桨风力发电机组控制软件
软件著作权
中国
2010SR057606
风力发电机组独立变桨控制软件
软件著作权
中国
2010SR010920
双馈风力发电机组实现低电压故障穿越软件
软件著作权
中国
2010SR050020
(八)曾获科技奖励情况
获奖项目名称
时间
奖项名称
奖励等级
授奖部门(单位)
大型并网风电机组控制技术研究与应用
2011
国家能源科技进步奖
一等奖
国家能源局
大型并网风电机组关键技术研究与应用
2013
浙江机械工业科学技术奖
一等奖
浙江省机械工业联合会

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