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日前,由中国电科院、国网福建电力、山东大学、深圳禾望、东方电气等国内一流产学研单位协同研发的国家级海上风电研究与试验检测基地传动链平台在福建省福清市建成投运,该平台是国家级海上风电研究与试验检测基地的重要组成部分。

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自主产权,全球最强

该平台是国内首套具有自主知识产权、国际技术水平最先进、测试容量最大、测试能力最全面的风电机组地面试验平台。平台拥有当前国际唯一轴线可调的试验台,调节范围为6-10度,可适应不同主机制造厂家风机仰角设计。

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传动链平台将与150米级叶片试验平台、试验风电场共同构成我国唯一可利用地面传动链平台开展型式认证和并网认证的检测中心,形成一套完备的海上风电技术研发检测体系,为世界最大容量的风电机组和世界最长尺寸的风机叶片提供可靠的试验检测。

“25兆瓦海上风电机组全尺寸地面试验平台”是检测基地里的“扛把子”。此前,该传动链平台刚刚成功入选中央企业科技成果应用拓展工程首批项目以及第四批国家能源领域首台(套)重大技术装备名单。

超大型风机面临“体检困境”

技术创新推动海上风电产业蓬勃发展,一个个“大风车”的精彩亮相,使海上风电机组单机规模进入超大型阶段。在复杂的海洋环境中运行,风机越大则意味着运维难度越大。因此,每款风机在投产前都要进入“体检中心”完成并网试验及型式认证等“体检”,以检测其设备性能是否满足设计要求。

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此前,这类“体检中心”仅为少数风电整机厂商自建,试验能力参差不齐,且多采用在海面上立杆就地试验检测模式,无法适应并网方式多样化背景下更为复杂的风电机组电网适应性试验,也无法模拟真实海上环境可靠性验证不足。随着越来越多新机型涌现,这类“体检中心”检测周期长、成本高的弊端更加凸显,已无法适应快速发展的产业需求。

该平台还是国内唯一可开展,机械—电网耦合加载试验的平台。可通过机械性能和电气性能调整风机整体性能,最大测试容量达25兆瓦,是国内扭矩最大的拖动电机,它的短时超载扭矩最高可达47兆牛米(N·m),相当于47000台F1赛车。

两大模块:真实复原海上环境,保障风机“稳定发挥”

平台由两大功能模块组成,分别是:六自由度载荷模拟装置和大容量电网模拟装置。两大装置堪称平台“左膀右臂”,共同完成一项终极使命——真实、可控、全面地构建海上风电场自然工况,模拟海上风电交流/直流不同送出方式下的复杂并网环境及各类故障扰动工况。

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在现实风场中,海上风机所受到的载荷复杂多样,包括空气阻力、摩擦力、海浪冲力和旋转离心力等。传统风电整机试验台结构依靠拖动电机旋转,只能模拟某一个方向的力的作用,无法模拟真实环境下的所有受力情况,试验结果不够客观全面。

而六自由度载荷模拟装置依靠三个平移自由度和三个旋转自由度,可以精准模拟每个维度所受载荷,从而解决这一难题。该装置通过对试验机组进行肆意极限拉扯,一比一复现真实海上环境下的“风—浪—流”复杂工况。

大容量电网模拟装置具备风电机组电网适应性测试功能、故障穿越能力测试功能和宽频阻抗测试功能。

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大容量电网模拟装置可以模拟电网适应性测试所需的电压、频率波动等情况,分析对应情况下的机组运行特性,实现对风电机组电网适应性的高效验证。

故障电压穿越能力测试,可以给风机提前组织一场突发状况下的 “抗压考试”。考试内容包括两大项:低电压穿越和高电压穿越。可用于分析机组在遇到“意外状况”时能否持续运行,以及在“意外状况”消失后能否快速恢复正常工作状态。

宽频阻抗测试是评估机组对电网支撑特性防范并网稳定风险的重要一环。就是要检测风机从慢速(低频)到高速(高频)每个速度下的阻力有多大,看其是否能在忽快忽慢的宽频率范围内保持稳定运行。

国家级海上风电研究与试验检测基地传动链平台,这一国家级“体检中心”的建成投运,将以颠覆性技术和前沿技术为大容量海上风电机组并网试验提供高效、可靠的技术支撑。这个平台的建成投运,还将推动相关评价体系的完善和标准的建立,为风电产业高质量发展贡献力量。