科创中国

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成果简介:（技术特点、主要进展、应用状况、投资规模、效益预期和合作方式等）主要技术创新点:(1) 针对直驱式机组转子位置估算精度和速度差的问题，提出了无位置传感器位置估算及位置偏差闭环校正方法，通过估算转子位置的偏差量并进行闭环调节，使估算位置逐渐逼近真实位置，有效地提高转速和位置估算的精度，为发电机的精确矢量控制提供了保障。 (2) 研制了具有自主知识产权、达到国际先进水平的电励磁直驱式风电机组变流器，是国内首台通过低电压穿越能力测试的电励磁变流器，已批量应用于国内首个采用电励磁风电机组的风场，"2MW电励磁风力发电机组全功率变流器"被评为"国家重点新产品"，提出了提供定子无功电流、减小转子电流的定转子励磁电流协调控制技术，减小了转子绕组的功率损耗，提高了机组的发电效率。 (3) 针对电网电压跌落时难以准确测量电网电量的技术难题，提出了电网电压跌落时的电压、电流和相角检测方法，解决了复数计算、滤波器、构造同步旋转向量等方法带来的运算复杂、运算延时等问题，为低电压穿越提供了技术支撑；针对电网电压不平衡跌落，提出了不对称电压下并网变流器的电压波动量反馈控制方法，解决了输出有功功率和直流电压波动的问题。 (4) 针对变桨系统安装在风机轮毂中，工作环境恶劣，设计了一种基于不锈钢板整体折弯成型工艺，并带有铅酸蓄电池充放电热管理功能的电池柜，抗震性好，并可延长电池的使用寿命，柜体防护等级为IP65。 (5) 设计研制了框架式水冷变流器功率单元和单桥臂水冷变流器装置，提高了变流器的功率密度和易维护性。 (6) 针对风电机组控制算法现场测试和优化面临危险性大的问题，提出了一种基于dSPACE搭建的风电机组仿真测试平台进行风机现场的运行工况模拟，在仿真平台上进行风电机组变桨、变流协调控制核心算法的优化，提高了风电机组优化测试的可靠性，保证了运行机组的安全。应用情况:通过项目研究和工程实践，构建了涵盖直驱风电机组电控系统（主控系统、全功率变流器、变桨系统）的整体解决方案的研究框架，全面掌握了直驱风电机组电控系统的核心技术，研制了自主知识产权的***~***全功率变流器、***直驱主控系统、2MW直驱变桨系统样机，项目已于2012年1月通过了国家科技部组织的项目验收。项目产品直驱主控系统、全功率变流器自2010年7 月投运以来，一直保持安全稳定运行，各项技术指标良好，并形成了产品设计、制造、试验和产业化平台。在直驱风电机组电控系统产品设计中充分吸取了本项目的关键技术研究成果，成功实现了科研成果向产品设计的转化，并形成了一套有效的成果转化和产业化模式，促进风电控制设备的推广应用，目前已和国内龙头直驱风电机组制造商金风科技、湘电风能展开了深入合作，2012年已签订供货合同326套，合同金额超过24000万，初具产业规模。 根据国家新能源发展规划，预计至2020年我国风电总装机容量预计在***亿千瓦左右，直驱风电机组作为目前主流风电机组之一，按2013年新增1500万千瓦风电装机容量测算，如全部采用2MW的风电机组，折算后约有7500台,预计直驱式风电机组占比30%，每套直驱风电机组的电控系统 约120万元人民币，则2013年度风电机组电控系统的市场规模约27亿元。本项目成果直驱风电机组电控系统产品的市场应用前景广阔，这对于加快风电机组重大技术装备研制和产业技术进步，实现风电机组关键设备国产化，完善风电设备产业链，推动我国风电设备制造业可持续发展具有重要意义。经济效益： 2012年直驱式风电机组电控系统新签合同总额24150万元。新增利润计算方法：合同总额×20%。新增税收计算方法：新增利润*15%+销售增值额/****17%。另外该系统比国外同类产品价 格低30%以上，通过本项目的支持和包括国电南瑞在内的国内科研产业单位的努力下，自主技术的不断进步和完善，并迫使国外同类产品价格下降50%左右，直接降低了我国风电场建设的整体投资成本和运行维护成本，具有巨大的间接经济效益。