中年|国内先行者！“箱变上置”将引领陆上大兆瓦风电创新方向
2021年 ， 我国风电行业将迈入“平价时代” ， 优化创新已经成为行业高质量发展的必然选择 。 对于风电机组的技术创新而言 ， 业内已经探索出诸多降低整机成本并大幅提升发电效率的优化方案 ， 但在箱式变压器（简称箱变）技术创新上 ， 我们与国外风电行业还有一些差距 。
箱变上置的国际技术趋势
纵观全球风电发展 ， Vestas、GE、西门子歌美飒等国际风电巨头是风电技术发展的风向标 ， 始终引领着风电技术的发展趋势和潮流 。
据了解 ， 在箱变与整机机组技术的组合创新上 ， Vestas推出的V150-4.2机型就采用了高速发电机、箱变上置到机舱内的技术方案 。 于2018年7月获得第一个全球批量订单 ， 引领了陆上4MW及以上大功率风电技术发展的趋势潮流 。
GE在2017年9月推出的4.8MW-158 ， 采用高速齿轮传动+双馈电机技术路线 ， 同样将箱变上置于机舱内部 。 2018年9月推出Cypress新型陆上平台 ， 及平台机型5.3-158机组 ， 采用4.8-158机组架构 。
西门子歌美飒SGRE 4.xMW平台产品SG4.5-155 ， 采用高速齿轮传动+双馈电机技术路线 ， 并将箱变上置于机舱内部 。 其2019年推出的5.x陆上平台产品SG5.8-155和SG5.8-170 ， 仍沿用4.xMW技术架构 。
三大风电巨头在大兆瓦整机设计与生产中 ， 全部选用了箱变上置到机舱内的技术方案 ， 该方案充分体现了产品的全球通用性和产品生命周期成本经济性 ， 引领了陆上4MW及更大功率机组潮流 ， 也代表着行业未来的主流技术趋势 。
本文插图
【中年|国内先行者！“箱变上置”将引领陆上大兆瓦风电创新方向】国内风电创新的先行者
2019年 ， 三一重能依据国际化的视野和标准 ， 推出基于箱变上置到机舱技术方案的4.xMW以上机型平台产品 。 作为首先将该创新技术引入国内并应用于大兆瓦机组研发的企业 ， 三一是如何考虑的？从国外风电行业对于该技术和产品的试用和验证来看 ， 箱变上置能给行业带来什么价值？
三一重能研究院副院长陈湘泉先生表示 ， 箱变上置为行业带来的价值不仅仅在于建设成本的降低 ， 更重要的是对于风电制造与建设的优化创新 ， 这将为行业未来带来重要的价值并引领陆上大兆瓦机组的发展方向 。
首先 ， 行业主流发电机输出电压普遍是低压690V左右 ， 如果将箱变放置在塔筒外面的地面 ， 以4.5MW为例 ， 从塔筒底部到箱变这一段距离 ， 大约需要35根铠装电缆（每根3芯240mm2+1芯120mm2 ， 大约每根35m） ， 这一部分电缆大约需要几十万元的成本 。 而将箱变上置到机舱后 ， 35KV从塔筒底部输出 ， 电流大幅度降低 ， 仅用1根就满足输电要求 ， 成本较低 。
其次 ， 箱变上置到机舱后 ， 由于电压升高 ， 塔筒内的电流大约仅有原来的1/50 ， 塔筒电缆的线损大幅度减少 。 对于1台4.5MW的风机 ， 线损大约减少70KW以上 。 也就是说 ， 减少线损的最大值可达到风机总功率的2%以上 。
其三 ， 中国人多地少 ， 节约土地资源也是绿色能源的价值所在 ， 当前风电项目中每台箱变大约需要20m2的占地面积 ， 征地、基础施工、浇注、单独安装每台箱变的成本也在几万元以上 ， 而且从箱变基础施工到养护周期需要1个月左右 ， 一方面增加风场建设和成本 ， 还延长了工程建设周期 ， 滞后风场发电投产进程 。
最后 ， 从风电场后期的运维管理来看 ， 地面箱变带来的风场管理难度增加存在于多个方面：人为损坏、叶片结冰掉落、水涝浸淹、风沙侵蚀等问题 ， 这些均增加了运维环节的人力与物力成本 。
综上所述 ， 箱变上置是国外业主们普遍认可的方式 ， 也是国内风机厂商走向国外市场的必然选择 。 为走出国门 ， 国内厂商可能会陆续接受并选择箱变上置到机舱内的方案 。
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