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新的直接驱动涡轮机有望降低海上风能的成本。
通过一次新的收购,通用电气将赌注压在了早期的风力涡轮机技术上,它能使得维护海上风场的成本降低。通用电气收购了总部设在挪威特隆赫姆的ScanWind公司,也确保了自己在不断成长的海上风能市场上站稳脚跟。
ScanWind在它3.5兆瓦的涡轮机里使用了直接驱动的发电机技术,取代了变速箱。该公司表示,这使得涡轮机更加可靠,减少了停机时间和修理费用——对海上涡轮机来说,这是尤为重要的情况,派维修技术人员到那儿去更加昂贵。自2003年起,ScanWind开始在挪威海岸测试这样的涡轮机。
总部设在康奈提格州费尔菲尔德的通用电气是世界第二大风力涡轮机制造商,在全球的装机量超过12000个。但是到目前为止,通用电气的海上风能系列产品很少,而公司希望能扩大海上风能产品的供应。通过收购ScanWind,转让其对于海上风能的专业技术和知识,并加入远程监控和遥感等技术,通用电气希望能制造出稳定、具有经济效益的海上风能产品。
在传统的风力涡轮机里,叶片使连接变速箱与发电机的轴旋转。变速箱改变叶片的旋转速度,将一台转速为每分钟15至20圈的一兆瓦大涡轮机,转化为发电机发电所需的每分钟1800圈。“风力涡轮机与其他任何应用变速箱都不同,”位于科罗拉多州戈登的国家可再生能源实验室(the National Renewable Energy Laboratory)的风能项目首席工程师桑迪·巴特菲尔德(Sandy Butterfield)说,“你是从一个很低的速度变换到一个很高的速度。”通常是相反的。
由于风的混乱涡流,风力涡轮机变速箱里的多轮和轴承都承受着巨大的压力,任何一个组成部分的小小瑕疵都会使涡轮机停止运转。这使得变速箱成了涡轮机中维护成本最高的部分。海上涡轮机的变速箱面临着更高速的风,比陆地上的涡轮机更加脆弱。巴特菲尔德主导了一项与涡轮机制造商合作的关于变速箱可靠性的研究,以确定可以避免的设计上的弱点。
ScanWind的涡轮机设计彻底摆脱了变速箱。取而代之的是,转子轴直接连在发电机上,与叶片的旋转速度相同。
在涡轮发电机里,磁铁绕着线圈旋转产生电流——磁铁旋转得越快,线圈中感应产生的电流就越多。为了弥补直接驱动的发电机转速缓慢的问题,ScanWind涡轮机中的磁铁以更大的直径环绕,通过增加转矩提高发电机中产生的电流。
“去除风力涡轮机上的变速箱消除了技术上最复杂的部分,从根本上提高了可靠性,”西门子公司的首席技术官亨利克·斯蒂尔斯达尔(Henrik Stiesdal)说。此外,如果发电机使用的是永久磁铁,就像新近的涡轮机那样,那么效率还会更高。因为,与今天的电磁发电机不同,永久磁铁不需要电力供应。
目前,直接驱动的发电机成本比变速箱系统高,并且重15%至20%。尽管如此,通用电气收购ScanWind的决定是明智的,巴特菲尔德说:“海上机器的维护费用很高,因此有些人开始青睐直接驱动的发电机,我乐观地认为,会有一些技术能使得直接驱动的发电机在重量与成本上与变速箱系统相当。”
西门子肯定相信这一点。一年多来,这家海上风能的领军者已经在丹麦附近测试了两台3.6兆瓦的直接驱动风力涡轮机,来证明这一说法。斯蒂尔斯达尔说,从电力、振动、温度、噪音和可靠性的角度看,该技术被证明与变速箱系统运转同样良好。现在的问题是要降低它的成本。
同时,通用电气希望能在2012年末前造出上市产品。最初,它将瞄准欧洲市场,因为目前1473兆瓦的海上风能电力中,几乎全都来自欧洲海岸的设施。据业内人士分析,如果欧盟要实现它的可再生能源目标,到2020年,这个数字会增加到30000兆瓦。通用电气表示,选择ScanWind的理由之一在于该公司在北欧国家的涉足,加上英国和德国,那正是海上风能的亮点。
通过一次新的收购,通用电气将赌注压在了早期的风力涡轮机技术上,它能使得维护海上风场的成本降低。通用电气收购了总部设在挪威特隆赫姆的ScanWind公司,也确保了自己在不断成长的海上风能市场上站稳脚跟。
ScanWind在它3.5兆瓦的涡轮机里使用了直接驱动的发电机技术,取代了变速箱。该公司表示,这使得涡轮机更加可靠,减少了停机时间和修理费用——对海上涡轮机来说,这是尤为重要的情况,派维修技术人员到那儿去更加昂贵。自2003年起,ScanWind开始在挪威海岸测试这样的涡轮机。
总部设在康奈提格州费尔菲尔德的通用电气是世界第二大风力涡轮机制造商,在全球的装机量超过12000个。但是到目前为止,通用电气的海上风能系列产品很少,而公司希望能扩大海上风能产品的供应。通过收购ScanWind,转让其对于海上风能的专业技术和知识,并加入远程监控和遥感等技术,通用电气希望能制造出稳定、具有经济效益的海上风能产品。
在传统的风力涡轮机里,叶片使连接变速箱与发电机的轴旋转。变速箱改变叶片的旋转速度,将一台转速为每分钟15至20圈的一兆瓦大涡轮机,转化为发电机发电所需的每分钟1800圈。“风力涡轮机与其他任何应用变速箱都不同,”位于科罗拉多州戈登的国家可再生能源实验室(the National Renewable Energy Laboratory)的风能项目首席工程师桑迪·巴特菲尔德(Sandy Butterfield)说,“你是从一个很低的速度变换到一个很高的速度。”通常是相反的。
由于风的混乱涡流,风力涡轮机变速箱里的多轮和轴承都承受着巨大的压力,任何一个组成部分的小小瑕疵都会使涡轮机停止运转。这使得变速箱成了涡轮机中维护成本最高的部分。海上涡轮机的变速箱面临着更高速的风,比陆地上的涡轮机更加脆弱。巴特菲尔德主导了一项与涡轮机制造商合作的关于变速箱可靠性的研究,以确定可以避免的设计上的弱点。
ScanWind的涡轮机设计彻底摆脱了变速箱。取而代之的是,转子轴直接连在发电机上,与叶片的旋转速度相同。
在涡轮发电机里,磁铁绕着线圈旋转产生电流——磁铁旋转得越快,线圈中感应产生的电流就越多。为了弥补直接驱动的发电机转速缓慢的问题,ScanWind涡轮机中的磁铁以更大的直径环绕,通过增加转矩提高发电机中产生的电流。
“去除风力涡轮机上的变速箱消除了技术上最复杂的部分,从根本上提高了可靠性,”西门子公司的首席技术官亨利克·斯蒂尔斯达尔(Henrik Stiesdal)说。此外,如果发电机使用的是永久磁铁,就像新近的涡轮机那样,那么效率还会更高。因为,与今天的电磁发电机不同,永久磁铁不需要电力供应。
目前,直接驱动的发电机成本比变速箱系统高,并且重15%至20%。尽管如此,通用电气收购ScanWind的决定是明智的,巴特菲尔德说:“海上机器的维护费用很高,因此有些人开始青睐直接驱动的发电机,我乐观地认为,会有一些技术能使得直接驱动的发电机在重量与成本上与变速箱系统相当。”
西门子肯定相信这一点。一年多来,这家海上风能的领军者已经在丹麦附近测试了两台3.6兆瓦的直接驱动风力涡轮机,来证明这一说法。斯蒂尔斯达尔说,从电力、振动、温度、噪音和可靠性的角度看,该技术被证明与变速箱系统运转同样良好。现在的问题是要降低它的成本。
同时,通用电气希望能在2012年末前造出上市产品。最初,它将瞄准欧洲市场,因为目前1473兆瓦的海上风能电力中,几乎全都来自欧洲海岸的设施。据业内人士分析,如果欧盟要实现它的可再生能源目标,到2020年,这个数字会增加到30000兆瓦。通用电气表示,选择ScanWind的理由之一在于该公司在北欧国家的涉足,加上英国和德国,那正是海上风能的亮点。