风电设备选型的技术经济分析

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  摘要:通常情况下,我们在选择风电设备使,需要根据各种各样的因素以及相关指标来进行筛选,在确保对项目风力资源符合预期设想的同时,还需要对于设备的技术因素进行综合考量,以便于设备能够良好的运行、设备价格合理以及降低后期维护成本等。所以,我们在进行风力发电的设计之初,需要对于风电设备的各个机型进行分析比较,衡量各个机型能够带来的经济效益,从而确定需要机型以及科学合理的方案。
  关键词:风电;设备;技术;经济
  一般情况下,我们在对于风电设备进行筛选时,需要根据各个设备的适用情况以及设备的指标等因素进行充分分析,从而选择合适的风电设备,我们首先要对项目所在地的风力资源进行综合评估,在对于风电设备的发电能力和其他技术因素进行综合分析,同时,我们还需要对于风电设备的安全性能、风电设备的价格、以及风电设备后期的维护成本等方面进行考虑。
  1 风电设备选型
  当下,随着新能源的不断开发利用,我们对于风能的利用开发已经颇具规模,在风电设备的开发和制造方面取得了较大的突破,同时,风电大规模并网技术也日趋成熟,并且,风能市场的规模也越来越大,相关法律法规也不断完善。这些因素为风能的开发利用提供了基础。目前而言,现阶段使用的风力发电设备的主要技術有一下方面。
  第一,我们的风力发电机组的单机容量在持续增加。这是为了减少风力发电成本和降低电场的运行成本和后期维护成本,从而使得大容量风电设备的投入使用,同时,降低企业成本也能够增强其在风电市场的竞争力。目前,我国的风电技术也日趋成熟,风力发电机组的单机容量也逐渐增加,并且,转换效率不断提升。第二,当下,发展最为迅速的机组是变桨距功率可调节型。这是由于该风电设备的变桨距功率调节,能够较好的对负荷进行处理,且具有控制较为稳定以及安全性能较高等优点,我们在选择大型风电设备时往往选用该机型。
  第三,变频技术的使用率逐渐增多。随着相关技术的不断创新发展,我们在风力发电技术和电力技术方面也取得了极大的进步,许多制造企业在对于风电设备进行研制时,采用了较为新颖的变速恒频技术,以及变桨距等技术,从而研发出来具有变桨变速的风电设备,并且在市场的应用颇为广泛。
  当下,变速恒频技术在市场中占据着主导地位,大多数风电设备都采用了该技术,并且,该技术的使用范围持续扩大。最后,无齿轮箱风电设备在市场中的使用也逐渐呈现上升趋势,现有的无齿轮箱具有的优势也颇为明显,该设备所采用的直驱方式可以有效的减少齿轮箱中发生的设备故障,同时,还可以较为良好的提高整个设备在运行时的稳定性和增加设备的使用寿命,从而降低整个设备的维护成本。[1]
  2 单机类型与容量的选择
  在对于风电设备的单机容量范围进行确定时,通常情况下,我们需要根据风电设备的制造水平、风电设备的技术标准以及该设备的价格,同时,我们需要对于项目地的自然条件、气象条件进行综合分析,并对于项目所在地的地质环境以及施工难度和运输环境进行充分考虑,从而选择科学合理的单机类型和容量。
  2.1 风电设备类型
  我们在对于风电设备进行分类时,按照风电设备的风轮桨叶通常将其分为定桨距型和变桨距型。对于定桨距型风电设备而言,该类型的风电机组叶片在安装好以后不能进行变桨,在面对高风速的情况时,需要通过叶片的失速来对于电力的功率进行调节,其额定风速相比较高。该机型的主要优势在于其机械构造较为简单,生产较为快捷,同时操控较为方便,能够保障顺利运行,出现故障的情况较少。
  但是,该类型的缺点也同样明显,由于其额定风速较高,导致风轮的转换率相比较低,以及其转速是恒定致使机电的转换率较低,并且,叶片十分厚重,不适合在大型机组中使用。转速恒定,转换效率较低;叶片重量大,制造较难,不宜制造大型机组。变桨距型风电设备的各个叶片能够根据具体环境而做出变化,可以根据风速大小做出相应的变化,从而使得风对于叶片的攻角一直处于最合适的角度,从而提高风轮转换率。该设备的优势在于能够明显的提升风能转换性能,并且,相较于其它机组的叶片的较轻,可以在大型机组中使用;其缺点在于变桨机构颇为繁杂,相应的控制系统的难度较高,容易产生故障。
  我们还可以根据风轮转速来进行分类,即定速和变速两大类。其中,定速型的风电设备其风轮能够较好的保持一定的转速,但是相较于恒速发电机组,其风能转换率较低;同时,变速型机组还可以分成双速型和连续变速型,其中双速型设定能够使得两个转速同时运行,进一步提高风能转换率;而连续变速型的优势在可以在一定范围内进行调节,可以根据风速来进行调节,从而选择最大风能功率,提升转换性能。
  2.2 单机容量范围
  由于风电发展迅速,相关电力技术不断创新发展,我国的大型风电企业由于受国际风电发展大型化趋势影响,也逐渐投入到风电设备大型化之中。我国目前单机容量范围在多兆瓦级,即≥ 2MW。同时,主流的风电设备容量多为 1.5MW 及 2MW。这种类型的风电设备技术相对比较完善,能够较好的面对诸多自然环境,适用的范围较广,该类型的产品相较完善,其维护成本也在逐渐降低。
  3 方案经济比选
  3.1经济比选方法
  当前经济比选方法有以下 4 种:
  1)年度电投资法:静态投资 / 年上网电量。
  2)差额内部收益率法:在相同的上网电价前提下,对备选方案两两进行比较,确定最终方案。
  3)最低电价法:按财务分析的要求,对每种风力机在投资估算的情况下,测算出电价,以电价最低者为优。
  4)发电成本法:(初始资本成本 × 固定年收益率+年运行维护成本)/ 年发电量。
  3.2 方案选择
  我们在选择方案时,需要从诸多因素考虑,还可以从静态分析和动态分析的方向进行综合分析比较。在进行静态分析时,通常较为普遍的是在风里发电工程中的“度电投资”和“度电成本”,这两种数据呈现的是静态经济指标,其优点在于方便和快捷,并且能够较为直观的呈现出来,但是,由于静态分析在对于相关成本进行分析时,由于缺乏对整个运营年度内资金的时间价值,从而导致不能较为全面的展现整个期间的经济实质,只能作为参考数值。
  除此之外,我们在进行分析时,应用最为普遍的方法是 “内部收益率法”,这种方法可以将整个项目中的诸多要素以及投资要素的变化和整个期间的资金进行综合分析。我们在进行风电设备选型时,需要对诸多方面进行考虑,通过对于相关方法的综合利用,从而进一步提升风电项目的经济效益,为企业带来更好的发展。
  参考文献
  [1]李占儒.大唐(赤峰)新能源有限公司风电运营管理体系构建研究[D].长春:吉林大学,2 0 1 5 .
  [2]冯迎春.浅谈宁夏地区风电场宏观和微观选址[J ].资源节约与环保,2 0 1 3(1 2):2 2 .
  (作者单位:国家电投集团福建电力投资有限公司)
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