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 龍向能源-中國南海島礁電力供應解決方案龍向能源50kW產品技術參數：

 

50kW產品技術參數：

 

類型：垂直式、多葉片，側風向直對式，不受風向的影響。

額定功率：50KW

葉輪直徑：8m

葉片數量：9*4*2.5

葉片類型：阻力型

轉動類型：直接驅動

發電機類型：永磁同步發電機

控制系統：電回流控制發電機轉速，使其穩壓在***優狀態。

切入風速：2.5-4m/s

額定風速：9.6m/s

安全風速：50m/s

***大風能利用系數：Cpmax≥0.72

噪聲：LWA≤50DB（A）（距地面發電機10米，8m/s風速標準狀況下）。

年均可利用率：≥65%

設計使用壽命：≥35年 

型式：17極永磁同步發電機（根據需要配置適合實際需要的發電機）

轉子：永磁，位于繞阻外圍

額定電壓：690vDC

轉速范圍：3-8rpm

絕緣等級：F

防護等級：IP54

發電機外徑：1310mm

定子長度：1000mm

繞阻：采用Rof:L線

浸漆方式：真空浸漆

整機重量：56T

表面防腐：熱鍍鋅（除發電機外）

機組接地電阻值：4Ω

防雷設施：接地防雷

防雷設計標準：IEC61400-24

阻力面積：216M²

風場設備平均可利用率：99.2%

生存環境：-40-55℃（需要客戶在填表時確定***低溫度數值，及***高數值）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

發電機設計壽命：35年

 

 

 

 

風速（m/s）	年發電量（平均風速）	輸出功率（KW）
2.5	23450.52	2.677
3	31991.52	3.652
3.5	49730.52	5.677
4	66199.32	7.557
5	100389.6	11.46
6	178371.12	20.362
7	249922.8	28.53
8	318338.4	36.34
9	386710.2	44.145
9.8	438000	50
10	438000	50
11	438000	50
12		50
13		50
14		50
15		50

 

 

 

 

 

 

	龍向能源50kw風速功率曲線圖

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                              wind speed(m/s）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

龍向能源技術部

 2016年7月12日

 

一、南海區域風能資源

南海地理位置優越、自然資源豐富，合理開發管理南海可宣示國家主權。風能是一種清潔可再生能源，對其開發利用可為南海建設提供無污染的能源供給。研究基于2006-2009年1096幅QuikSCAT風場數據計算海面10m高度風功率密度，對南海風力發電進行評價。結果表明：①南海海面風功率密度等級為4-7級，能很好的應用于風力發電；②南海海面風功率密度在季節上呈“逐漸遞增”趨勢，春、夏季風功率密度較小，秋、冬季風功率密度較大；③各島礁風電裝機容量中，西沙群島綜合而言***高，東沙群島、中沙群島均為第三級別，南沙群島大多為一、二級別；④東沙群島的東沙島、中沙群島的黃巖島、西沙群島的華光礁、浪花礁、趙述島以及南沙群島的南海礁、日積礁、南華礁風電裝機容量較高，可優先進行風力發電建設。

 

 

 

 

 

 

 

 

南沙群島具有豐富的風能資源，有效利用風力發電轉化為清潔能源，符合國家政策發展要求，可為南沙群島航道運輸、漁民捕撈、島礁駐守、油氣開發、島民居住、旅游建設等提供電力能源供給，前景十分廣闊。

 

 

 

二、垂直軸風力發電機介紹

2.1 風機選型配置依據

依據安裝地域的氣候條件及安裝載體的特性要求，經過龍向能源技術部的精確計算以及實際操作的經驗積累，綜合各方面的要素選擇配置4臺龍向能源LP-60kW-500kw框架式超低速永磁直驅同步垂直軸風力發電機組。

 

2.2 垂直軸風力發電機特性

垂直軸風力發電機具有噪音低、無需對風、發電量高、度電成本低、免運維，可以在惡劣環境下生存（臺灣基地機組經受住了麥德姆、威爾遜、蘇迪羅等臺風的考驗）等優點，主要性能如下：

1、發電效率高，葉片獨特的設計結構無需對風，任何方向的風都可以驅動葉片，減少對風損失。

2、啟動風速低，獨特的葉片設計可以做到風速2米/秒啟動，啟動葉片轉動就發電，氣流擾動對該風機不但沒有任何影響還可以提高發電量。

3、無需電網支撐，該機組只需要風吹動葉片就可以發電，無需電網啟動，也沒有耗電設備。

4、機組結構簡單，由發電機、旋轉軸、塔架、葉片四部分構成，故障率幾乎為零。

5、安裝簡單方便，采用疊加安裝方式，電機在地面，無需專用吊裝設備。

6、基本免運維，機組五年免維護，根據當地環境每1-2年適當的查看防腐情況。

7、無噪音，該機組為超低速風力發電機，每分鐘在3-8轉的額定范圍內，所以沒有任何聲音，不會對人和動物產生影響。

8、使用壽命長，機組設計壽命為35年。

9、機組超低的轉速，以及獨創的抗15級臺風系統，耐腐蝕性強且穩定可靠，全年365*24小時不間斷發電（只要有風）。

 10、獨特的整體設計和結構，只有發電機沒有其他電器系統，解決了低溫、高濕多雨、冰雹和雷電的復雜環境對電器部件的損害。

 

 

2.3 垂直軸風力發電機抗臺風性能

垂直軸機組葉片類型屬于低轉速大扭矩，特點為***大接受風能面積做功發電，當超過額定轉速后，葉片會形成阻力，不管風速有多大，都保持在額定的轉速。我們在臺灣基地的機組經受了威爾遜、麥德姆、蘇迪羅等臺風考驗，在15級臺風中，機組仍然可以正常運行發電，證明機組抗臺風性能優良。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 垂直軸風力發電機壽命

 

龍向能源專業執著、精益求精，恪守世界******工業品質標準，所有機組部件材料采用******材料，軸承為SKF，機組使用壽命35年。

 

 

 

四、風電電氣方案

4.1 風機位置

通過確認，預留位置安裝四臺單機容量LP-60kW的風機，風機位置示意圖（見設計平臺圖紙）。

4.2 接入電力系統的方式

本項目位于島礁，本工程中共設計額定功率為60kW的垂直軸風機4臺，將4臺風機相互“T”接之后，將400V交流電經一路電纜直接并入島礁運行電網能源中心400V低壓母線，實現柴油風電互補的功能。

并網運行方案：

獨立電網及負載電器

風力發電機離網逆變器

離網運行解決方案備選：

 

 

60kw*4風力發電機組

蓄電池儲能組單元

垂直軸風力發電機離網控制柜

 

 

 

 

                                                                                                                                                        

 

 

4.3 電氣主接線

本項目中風機通過1回400kV線路接入能源中心400V母線。電氣主接線示意圖如下：

風機電氣主接線示意圖

4.4 風電場集電線路方案

本項目中設計風機容量240kW，裝設4臺60kW垂直軸風力發電機組。每臺風力發電機組低壓側額定電壓均為0.4kV。

風力發電機組間通過電纜連接，風機額定功率為60kW，則400V 側輸出的額定電流為86.61A（額定時），4臺風力發電機組之間相互“T”用電纜擬選用YJY23-0.6/1kV 3x50+1x25規格的電纜，4臺風機相互“T”接之后，***終通過1#、2#、3#、4#風機接入能源管理中心，接入電纜擬選用YJY23-0.6/1kV 3x70+1x35規格的電纜。

 

4.5 機組設備清單

包含永磁直驅同步超低速發電機、支撐塔架，旋轉軸、旋轉支臂及阻力型葉片、塔架連接件、旋轉軸連接件，專用控制柜、并網型逆變器及附屬配件。

 

4.6主要電氣設備選擇

導體及設備選擇依據短路電流計算結果、《導體和電器選擇設計技術規定》DL/T 5222-2005進行，并確定以下條件：

1 柜內及電纜溝(隧)道內***高環境溫度，按40℃考慮。

2 噪音：電器的連續性噪音水平不應大于85dB，非連續性噪音水平不大于90dB。(測試位置距設備外沿垂直面的水平距離為2m，離地高度1~1.5m處)。

3 電器及金具在1.1倍***高工作電壓下，晴天夜晚不出現可見電暈。

擬選用接入斷路器的參數如下：

（１）額定殼架電流為500A；

（２）額定電壓為三相AC 400V；

（３）極數：3P+N（a、b、c三相有斷開點，N線不斷）；

（４）極限分段能力為125kA；

斷路器應具備的功能：

（１）具備可指示斷路器分合閘狀態的輔助觸點；

（２）具備分勵線圈；

（３）具備失壓線圈；

（４）具備由以下原因引起的脫口指示：過載、短路、接地、漏電、分勵線圈、失壓線圈引起的脫口；

（５）具備通信接口，可將斷路器的狀態信息接至監控后臺，斷路器距離監控后臺的距離為50~650m.

4.7 過電壓保護及接地

由于風力發電機組其控制柜配置有過壓保護及避雷裝置。

本工程中風力發電機組工作接地、保護接地和過電壓保護接地使用一個總的接地裝置，接地裝置的接地電阻值需滿足選定風電機組對接地阻值的要求，贊按Rjd≤ 4Ω設計。

4.8 電纜敷設及防火

本工程中集電線路電纜在島礁鋪設，按照國家***新標準執行，

為有效阻止電纜火災延燃，全線0.4kV電力電纜、控制電纜選用阻燃低煙無鹵式電纜。

電纜穿管敷設完畢后應將保護管的兩頭封堵。

4.9 機組抗腐蝕介紹

首先全部鋼鐵件***層我們采用熱鍍鋅，其次第二層由島礁單位統一噴涂甲板專用防腐涂層，做到防腐周期一致。

 

 

 

 

 

 

 

 

五、風電電氣二次

5.1風電機組控制

為便于風機的運行管理，提高自動化水平，風電機組提供遠程數據接口。

 

5.2風電機組保護

風力發電機設有過載、短路、缺相、三相不平衡、過壓等保護。

 

5.3 電能量計量系統

按照電能計量裝置技術管理規程的要求：

I、II類計量裝置配置專用電壓0.2級、電流0.2S級互感器或專用二次繞組。

電壓、電流互感器計量繞組的實際二次負荷應在0——100%額定二次負荷范圍內，其誤差也應在0—100%額定二次負荷范圍內滿足銘牌標稱的精度要求。

數據通信接口的電能表，其通信規約符合DL/T645的要求。

電能表裝設電壓失壓計時器。

本工程中電能量計量關口點暫按設在400V并網點處考慮。電能量計費表精度要求為0.2S級，電能表采用靜止式多功能電能表，事件記錄功能，配有標準通信接口，具備本地通信和通過電能信息采集終端遠程通信的功能，采集信息應接入電網調度機構的電能信息采集系統。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

六、風力發電機地基

6.1設計依據

根據《風電機組地基基礎設計規定》（試行）FD003-2007，風電機組地基基礎設計計算和驗算內容，主要包括地基承載力計算、軟弱下臥層驗算、基礎抗滑抗傾覆穩定計算、基礎沉降和變形計算、基礎裂縫寬度驗算、基礎內力配筋和材料強度驗算、采用樁基基礎時樁頂作用效應計算、樁基豎向承載力計算、抗拔樁基承載力驗算、以及樁基沉降計算等。根據《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008及《風電機組地基基礎設計規定》（試行）FD003-2007，本工程風機樁基基礎設計主要的設計控制指標見表 51。

表 51風機樁基礎設計控制指標

設計工況	基樁拔力	基樁平均豎向力Nk (kN)	樁頂***大豎向力Nkmax(kN)	單樁水平力Hik(kN)	單樁抗裂彎矩Mk（kN.M）
正常運行荷載工況	基樁抗拔容許值	≤Ra	≤1.2Ra	≤Rh	≤Mcr
多遇地震工況	基樁抗拔容許值	≤1.25Ra	≤1.5Ra	≤Rh	≤Mcr
極端荷載工況	基樁抗拔容許值	≤Ra	≤1.2Ra	≤Rh	≤Mcr

注：表中Ra為基礎豎向承載力特征值，Rh為基樁水平承載力特征值，Mcr為單樁抗裂彎矩檢驗值。

6.2設計荷載、分項系數等取值

荷載、荷載工況與荷載效應組合及分項系數等根據《風電機組地基基礎設計規定》（試行）FD003-2007、《風力發電機組安全要求》GB18451.1-2001規定執行。

本工程單機容量60kW, 風電機地基基礎設計安全等級為一級，結構重要性系數取1.1。風機荷載計入修正安全系數1.35。基本組合，永久荷載分項系數取1.2，可變荷載分項系數取1.5；標準組合和偶然組合，荷載分項系數均為1.0。

 

6.3 地基配置

 

詳見風力發電機基礎圖紙。

 

 

七、風力發電量估算

 

根據南海海面豐富的風能資源，10M海面風功率密度等級為4-7級。海上島礁離海平面高度大約為5米，垂直軸風機的高度15.38米，總的高度大約為20.38米。查閱風功率密度等級表顯示南海海面10M高度年平均風速在6-9.4米/秒，30M高度年平均風速在7-11米/秒,20米高度年平均風速區間為6-11米/秒，這是非常優質的風能數據，非常適合風力發電。

 

風功率密度 等級	10m高度		30m高度		50m高度		應用于 風力發電
	風功率密度/ （w/m­­­2）	年平均風速參考值/(m/s)	風功率密度/ （w/m­­­2）	年平均風速參考值/(m/s)	風功率密度/ （w/m­­­2）	年平均風速參考值/(m/s)
1	<100	4.4	<160	5.1	<200	5.6
2	100~150	5.1	160~240	5.9	200~300	6.4
3	150~200	5.6	240~320	6.5	300~400	7.0	較好
4	200~250	6.0	320~400	7.0	400~500	7.5	好
5	250~300	6.4	400~480	7.4	500~600	8.0	很好
6	300~400	7.0	480~640	8.2	600~800	8.8	很好
7	400~1000	9.4	640~1600	11.0	800~2000	11.9	很好
注   1不同高度的年平均風速參考值是按風切變指數為1/7推算的。 2  與風功率密度上限值對應的年平均風速參考值，按海平面標準大氣壓及風速頻率符合瑞利分布的情況推算

 

風功率密度等級表：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

八、太陽能發電、水平軸風力發電及柴油發電機

 

太陽能在南海島礁已經有過案例，所解決不了的問題：1、大風、冰雹，2、防腐，3占用面積不現實，4、發電的成本，5、運行的維護費用，6、太陽能電池板本身的特性，能量衰減這是不爭的事實，7、發電的條件局限性。

水平軸風力發電機所不能解決的問題：1、水平軸特性小風不發電、大風不讓它發電，2、需要電網做支撐，3、對風找向，4、冰雹，5、地域特點風的不確定性。這樣使得水平軸在南海安裝理論上就不能通過，現在的海上風電幾乎是靠近內陸的淺灘地域的近海，獨島運行還沒有這樣的先例（20kw以上水平軸三葉片風力發電機）。

柴油發電機笨重且噪音巨大，污染嚴重，用電成本高昂。龍向能源歷盡15年，自主研發生產的的風力發電機組徹底解決了這些世界性難題，具有耐腐蝕、抗臺風、無噪音、占地面積小、發電量高等優點，高效利用大海的風能，實現柴油風電互補，滿足島嶼設備日常供電需求。可以為雷達基站等提供清潔動力能源。

九、結論

根據實際需求做出適合自己的選擇，為藍天白云而努力，讓沒有污染的地方更多一些，不要讓人類自己再次損害自然環境，讓自然的海島更加美麗原生態，請選擇清潔能源。