Wind Energy Development Technology Oriented to Complex Geographic Environments
admin
2022-09-17
面向复杂地理环境的风能开发技术
Wind Energy Development Technology Oriented to Complex Geographic Environments
技术编号
SC-009
提供单位
四川大学青岛研究院
技术大类
其他技术
联系人
戴靠山
技术类型
其他技术
电话
13818740762
邮箱
kdai@scu.edu.cn
适用范围
电力生产,土木工程
推荐单位
青岛市科学技术局
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技术简要说明该技术成果针对一带一路国家特殊的风能开发地理环境,如地中海、红海海洋风电环境及陆上沙漠风电环境,针对复杂环境及多灾害的耦合作用,实施耐强光/热、盐雾、高盐度海水及抗风-浪、风-沙、风-地震等多灾害荷载的大型风电机组一体化技术,通过数学算法及振动技术对支撑结构进行优化设计,施工采用构件预制现场快速安装的施工方式,精度高且节省时间。
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技术提供方四川大学青岛研究院、东方电气风电有限公司、山东电力建设第三工程有限公司联合申报体
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技术主要指标信息东方风电机型D3000-155,直驱技术路线,叶轮直径155米,单机容量3.0~3.2MW可调,轮毂高度90~140m。
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商业应用情况0
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希望在技术转移过程中得到的帮助/支持
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商业应用单位联系人/电话/邮箱
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设备投资应用该技术进行新建工程的总投资金额受地质条件、地理环境、运输条件、物价水平等因素的影响,以总装机容量100MW陆上风电场为例进行投资估算。陆上风电机组单机功率3MW~5MW,共需安装20~30台,每台单机约为1000~1200万元,与单机功率有关。风电机组、塔筒、变电站、变压器等主要设备及安装工程约为40000~50000万元,约占工程总概算50%。建筑工程包括发电场工程、交通工程等,约占总概算40%,其他费用如施工辅助工程、建设用地费、建设管理费约占总概算10%。即,总装机容量100MW陆上风电场工程总投资合计约为80000万元~100000万元,单位千瓦的静态投资约为8000~10000元/kw。建成后运行期为20~30年。 海上风电场单位千瓦投资约为陆上风电场的1.5~2倍,即总装机容量100MW海上风电场工程总投资合计约为120000万元~200000万元,单位千瓦的静态投资约为12000~20000元/kw。建成后运行期为20~30年。 申报联合体具备设计、制造、安装的全套设备,计划在研发方面新建一体化设计验证实验室,增加数值-物理混合试验系统一套,总投资6000万元。
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年运行维护费用风电场正常运行时发电成本费用包括折旧费、修理费、工资及福利费、保险费、材料费和其他费用等。折旧费按折旧年限取20年,残值率取5%。修理费采用分段取费计算,按照运行年份取0%至2%不等。风电场按照定员12人计算,人均年工资由当地工资水平决定,此处取10万元计。保险费是指项目运行期的固定资产保险。保险费取固定资产原值的0.25%。材料费取15元/千瓦·年;其他费用取30元/千瓦·年。不考虑贷款利息,总成本费用每年约为总工程投资的5~10%,其中年经营成本约为总工程投资的1~2%。
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投资回收期按上网电价0.6元/kWh、每年提供电能150000MWh、经营成本1000万/年进行投资回收估算,每年销售收入=上网电量×上网电价=9000万元,每年净利润8000万,建设期两年,则投资回收期约为12年。实际投资回收期可能远低于12年。根据东方风电典型案例可知:某风电项目投资总额1.5亿,投资净利率(平均)29.13%。项目资本金内部收益率:项目计算期内(含建设期),所得税后13.70%,所得税前17.99%。项目财务净值:项目计算期内(Ic=8%)财务净现值所得税后4901万元,所得税前9052万元。项目投资回收期(含建设期):本项目资本金投资回收期所得税后6.07年,所得税前5.82年。
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附加效益风电项目每年还可减少大量的灰渣及烟尘排放,节约用水,并减少相应的废水排放,节能减排效益显著。同时可以解决当地人员就业,带动当地产业链发展。因此建设风电场有利于实现经济与环境的协调发展,项目经济和环保效益显著。
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综合效益风能是一种可再生的清洁能源,其节能效益、环境效益和社会效益均十分显著。风电场的生产过程是将当地的风能转变为机械能,再将机械能转变为电能的过程。在整个流程中,不需要消耗其他常规能源,不产生大气、液体、固体废弃物等方面的污染物,也不会产生大的噪声污染。风电的节能效益主要体现在风电场运行时不需要消耗其他常规能源,环境效益主要体现在不排放任何有害气体和不消耗水资源。 以装机总量100MW的风电项目为例,其每年可为电网提供清洁电能150000~200000MWh,利用小时数为1500~2000h。按照火电煤耗每度电耗标准煤326g,投运后每年可节约标准煤约50000~60000t,每年可减少CO2排放量约120000~160000t、SO2排放量约860~1150t、氮氧化物排放量约1300~1700t。 风能技术在一带一路国家逐步得到重视,将特殊地理环境下的风电机组及支撑结构技术引入一带一路国家,可以推进风能产业的大力发展,建造单机功率陆上5WM、海上10MW的风电机组,缓解环境压力,带动合作国及周边地区能源转型及经济发展。
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障碍对技术转移影响等级0
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提交日期2020/12/28
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技术成熟度该技术成果成熟度高。申报联合体中的东方风电是国内主要的风电机组生产厂家,累计装机超过10000台,自主研发了亚洲地区单机容量最大的D10000-185型号10MW海上风电机组,采用直驱技术路线,运维时间短,故障率低,维护成本低。该型号风电机组采用全密封结构防止盐雾侵蚀,内部强制对流和外部空空冷交换系统确保机组散热,主动抗台风策略可抵御77m/s台风已在福建兴化湾二期海上风场投入运行,并一次通过高/低电压故障穿越测试。 申报联合体研究团队通过数学算法以及数值仿真对大型机组塔架体系进行优化设计,提高疲劳性能,降低造价,形成了特殊地理环境下安全性和经济性兼具的支撑结构方案。在施工阶段,构件在预制构件厂大量生产,确保了构件的精度。在施工现场吊装拼接,节省了现场施工时间。山东电力建设第三工程有限公司是专业的电力工程公司,具有世界先进水平的施工机械,自主研发了吴氏多功能组合吊具,与西门子公司合作开发了世界最大的移动集装箱式变频器等先进设备,以及各种大型施工机械182台,机械设备4318台(套)。公司参与多个一带一路项目,已成功进入埃及、尼日利亚、印度、沙特等26个国家和地区,具有充足的工程经验。
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技术适用性与使用条件该技术成果对地中海/红海海上风电场、沙漠陆上风电场有较强的针对性,可适应强光/热、盐雾、高盐度海水的复杂环境,抵抗风-浪、风-沙、风-地震等多灾害荷载。专业团队采用工厂预制及现场快速安装的成熟施工方法建造,配备数据采集与监视控制系统(SCADA)以及风电场智能运维系统可使得风电场运行和维护更加便利,人员培训操作简单。
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技术稳定性该技术包含先进风电机组技术、新型塔架结构优化设计及施工技术。10MW大功率海上风电机组技术具有强适应性,采用直驱技术路线,运维成本低,寿命长,火灾隐患降低,双安全链设计杜绝飞车事故。风电机组可靠性高,平均无故障运行时间达3000小时以上。 利用高精度数值仿真和一体化设计,新型塔架结构可根据不同环境灾害作用条件进行优化设计。在施工技术方面,钢、混凝土构件在预制构件厂大量生产,确保了构件的精度。现场施工质量受到现场环境影响,采用预制-拼装技术能减少现场施工时间,进一步提高了施工质量,保证了工程运行的稳定性。
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技术安全性风电场在建设和运行期间没有二次污染,虽然偶发安全事故,但该技术成果旨在提升风电机组和支撑结构的安全性,使其更好地应对复杂环境和多灾害荷载的耦合作用,可降低风电场环境、安全事故的风险。 该技术成果整合风电产业设计、制造、测试、运维、服务一体的技术条件,配套研发、设计、施工设施完善,可实现全过程自足自给,不存在上游资源限制的风险。风能技术在一带一路国家逐步得到重视,该技术成果预计会有较高的市场接受度。
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技术转移推广障碍0
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知识产权转让本技术成果涉及的5项专利由东方电气风电有限公司获得授权并享有,分别为海上风力发电机组冷却系统(专利授权号:ZL201210128013.8)、改善双馈风力发电机组并网性能的方法(专利授权号:ZL201210589790.2)、风力发电机组总装智能调试系(专利授权号:ZL201611252686.9)、一种风机转盘轴承防漏脂密封结构(ZL201710830316.7)、一种风力发电机组抗台风控制方法(专利授权号:ZL201711129045.9)。东方电气风电有限公司是风电产业一体化专业公司,为大型国有中央企业,与四川大学青岛研究院、山东电力建设第三工程有限公司联合申报此次技术申报。