首页 北京国际风能大会 西门子李德军:一种先进的大功率海上风机用交流66kV电气系统及其应用

西门子李德军:一种先进的大功率海上风机用交流66kV电气系统及其应用

2020年10月14日-16日,2020北京国际风能大会暨展览会(CWP 2020)在北京新国展隆重召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,本届大会以“引领绿色复苏,构筑更好未来”为主题,聚焦中国能源革命的未来。

在14日下午召开的风资源精细化评估分论坛上,西门子能源有限公司输电集团产品管理总监李德军发表《一种先进的大功率海上风机用交流66kV电气系统及其应用 》主题演讲。

以下为发言实录:

今天给大家介绍我们西门子用于海上大功率风机组的环保型交流66KV电气系统及其应用情况。西门子能源公司,从去年4月1号开始从西门子母公司剥离出来,有我们输电业务,产同的发电业务,还有海上平台的这些石油天然气的这块工业应用,以及所谓的新能源制氢独立上市在法兰克福上市,专注于能源领域的全新的西门子的公司,同时我们西门歌美飒目前我们是一家企业。

输电业务包括主要是对于海上风电来说,包括常规的风机的机电系统,66KV高压开关,目前来说国内海上用到的交流的平台,以及直流的换流站,换流平台。今天可能重点给大家介绍一下,就是在机电系统66KV的产品,西门子一直在致力于这种各个领域的创新,对于海上风电来说在过去的几年,我主要针对海外来说,我们也有做了很多创新,随着风机机组越来越大,在欧洲风场每个风场容量越来越大,机电系统已经有33千伏,转到66KV,从2018年陆陆续续开始转,西门子歌美飒基本上66KV了,国内66KV刚刚起步,包括上海电气8兆瓦66,我相信在强壮66KV的项目会越来越多,相对来说66KV还是有很大的一些优势在后面会具体给大家介绍。

在这66KV的创新方面,我们采用一些非常创新的技术,相当于在海上风电,我们的油变采用的可降解的防火能力更加强的,里面的开工采用洁净空气,完全碳中和的高压开关。这是简单的历程回顾,从欧洲来说基本上从11千伏,5台两兆瓦的风机,随着风机容量越来越大,到三万三七台风机就满掉,我们七兆瓦八兆瓦,十一、十兆瓦风机都有。

这是早期欧洲的调研报告,为什么会是66KV,从2009年开始,欧洲就在做一些基础性的研究,从2016年开始陆陆续续有试点项目,这是基于英国的布莱斯的项目,他们当时2012年出了对于这个风场的一个分析报告,最后这个里面采用了6台锐思塔斯的风机,他们做了真实的风场的一个调研,最后他们说跟33去比较,他们发现66KV有15%的潜在的节约,你电压越高,也能降低运维里面的限损。

这张图我们西门子歌美飒第一个商用的66KV的项目,英国的East  Anglia one,我用传统的33可能需要16台,采购成本和你安装的成本的节约,同时因为你采用比较小的机电系统以后,我能够节约我线下平台的体积,线下平台能够做得更加紧凑。那么这张图是简单介绍一下我们西门子66KV系统的情况,就是在66KV放在禁舱里面,放在塔筒里面,可以和变压器一起放在塔筒里面,66KV电缆出来,接到开关,开关66KV,作为电流的汇聚。

说66KV的由来,第一个66KV的开关。这是一个简单的它的一些基本参数吧,我就不具体去讲了,那么主要是重点会讲一下它的一些产品技术就重点两点为什么我们叫环保66KV系统,它灭活采用是真空灭活,绝缘气是口气,这后续我会具体再简单介绍一下,整体我们的开关做的非常的紧凑,因为毕竟风机塔筒的空间是有限的,所以我们所有的设备所有的模块在一个气势里面高度非常的低,整体我们做出来,它的长度只有三米不到,高度也就两米五都不到,我的宽度深度0.5米,跟西门子的33千伏GS相比面积降低35%还是做的非常紧凑的。

简单介绍里面核心的技术,我们采用的是洁净空气,其实80%的氮气加上20%的氧,相当于六种温室气体之一,相当于二氧化碳大量的两万三千五百倍,温室效应非常明显。另外它如果发生短路问题以后它的分解物会是很多对环境对人有害的分解物,我们洁净空气,只是臭氧和氮氧化合物。这里可以提供一下业界的思考,我们为什么推这个,从我们目前来说,我发现在欧洲包括在美国的项目,很多业主都要求为了避免碳税,未来说国内整机厂走向国内市场,环保型的电气系统是必然,不然面临招投标叶流会增加很多碳税价格在里面。

洁净空气技术不再重复了,这么几点,无碳税风险,温室气体,环境适应性特别强,我们能做到零下负50度,负60度。另外这款产品另外核心技术就是我们的真空灭活技术,西门子中压领域40年的运行经验,2010年高压领域,66KV用的产品,它因为所有的这种都是在真空灭活室里面进行的没有任何有毒有害分解物,真空状态下,氧气是非常好的,对于海上装备免维护,做到25年的免维护。

可能很多整机厂商,业主对安装流程有的时候会比较感兴趣,我们实际上做的非常的优化的很多我们的生产流程,这个产品说白了每个相当于一个相变组,在现场你不需要额外的工作,安装调试在工厂就进行,岸上的装备基地,可以用到我们过度模块里面,相当于直接运到现场风场,直接安装到塔筒里面都是可以的,安装好了以后,只需要把变压器接线和海缆安装就行了,开关不需要任何安装调试,是我们安装在七兆瓦风机里面的示意图,空间还是非常紧凑的。

这个是我们对于海上工况,抗震的实验,我们是真实的,这是一个吸纳的实验室,这个实验室做的SY三个方向0.5GW的一个试验的视频。这个产品额定电压72.5的,不国内很多时候早期的高压开关更多是通过计算而不是真正的在这种低振平台上抗震平台上做的相关的试验。所以说你对于有可能业主关心说你从陆上基地到海上运输的情况,运输的波动振动完全没有任何问题。

说到我们开关再给大家介绍一下我们66KV变压器,我们国内陆陆续续有一些变压器。这个简单介绍一下西门子的变压器,我们实际上在国内有两家配电工厂,在我们济南工厂,我们做三万五至六万六,在我们广州工厂做三万五G的,目前全球包括上海电器歌美飒,上海电气两万台的干湿变压器的供货。整体来说用于海上来说,目前来说我们主推的这种有三万五的也有六万六的,装在机舱里面的一种安装方式,当然也有放在塔筒的安装方式,我们基本上来说对于这种做到四爪哇岛20兆瓦,海上更大的风机做的一些匹配。采用的前面说到,我们66KV产品2016年,那个时候基本上欧洲的66KV试点工作才刚扩是,我们推出对应66KV的产品,更优异的绝缘性能,过电压的验证,短路验证,振动验证。

对于它的绝缘技术来说,传统的变压器,更多采用的是矿物油,我们采用的合成酯超过三百多,更加耐高温高燃点主动豪放能力更加强,可降解环保的,矿物油发生线路,它是不会自然降解,或者自然降解的概率非常低很少,对于这个值,能在30天内百分之九十几降解掉了,对海洋环境不产生大的影响。

这是一款例子,我们8.8兆瓦的,包括三万五六万六的情况,主要是维斯塔斯和西门子歌美飒,对于西门子歌美飒,我们装在风机塔风里面的将近900台,这是已经交付运行的那么跟我们开关不一样,我们开关目前来说还是进口的,对于这个变压器来说,我们基本上实现了本地化的生产,从三万五的我们陆陆续续包括上海电器,维斯塔斯有一些供货,对于66KV的来说,我们在不久的将来,在华电玉环项目我们有在手订单。

也算是国内第一个商用的66KV的商业风场。我们典型的国内外的应用案例,这个是我们66KV的第一个试验风场欧洲最早三个风场之一,采用西门子歌美飒的四台七兆瓦总共28兆瓦的风场,很多新的技术,其中66KV是试验技术之一,采用六套开关设备,装在过度模块里面的装机的一个情况,空间还是非常大,当然它这个模块当时是比较特别的过度模块。

2016年的订单,到现在将近2年半运行的非常好。第二个就是我们在最目前来说最大的一个商用项目,前面提到,也是因为业主有这样的一个环保的要求,所以说我们采用66的系统,基本上来说2018年的订单,2019年并网,到2020年前,前不久全部并网的项目。这里在国内我们在去年的时候实现一个突破,大家关注上海电器八兆瓦的风机,在汕头那边生产基地,算是路上,但是离海还是挺近的八兆瓦的风机系统,也作为一个验证,采用的是66KV,我们2019年订单,今年6月份实现的带电运行。这是在我们国内风场这台设备,它现场安装的一些照片。

因为相当于在岸上比较特殊,安装可能跟实际海上工况不完全一样。这是我简单的一个介绍。

来源:东方风力发电网

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