The Switch - Jussi Vanhanen

降低度电成本变得简单了

当风能和太阳能作为有力竞争者加入到为世界创造更多能源的竞争中时,所生产的能源比起化石能源来,即使不能更便宜,至少也要相差无几,并且质量要同样的好。

降低各种能源度电成本的方法总体来说很简单,即:降低整体的资金及投资成本,减少全生命周期运行和维护成本(运维成本)与燃料成本,同时提高发电量。这个公式由于使用风能和太阳能的数据变得更加有吸引力—因为燃料的成本几乎为零!

有 4 种方式可通过影响这些变量的方法来降低度电成本,斯维奇已对其进行了仔细的分析。以下为详述:

总之一句话:让度电成本降至最低

这是一场降低度电成本的竞赛。虽然这种方法对各种能源都适用,但对新能源来说更关键。为了帮助可再生能源加快被接受的速度,斯维奇已仔细研究过如何影响关键变量来降低风能和太阳能的度电成本。我们还将为继续降低度电成本而努力拼搏。

1. 提高年发电量

高利用率和高效率的组合可成功提高年发电量。

可利用率

增加年发电量最简单的方法就是让风机和太阳能发电厂保证持续运行。虽然风和太阳存在诸多变化因素,但设备必须连续运行,并且还得保证它们能够持续产生优质电能。

五年前,斯维奇作出了一个战略决策:首倡将永磁发电机技术用于风机,以提高年发电量。永磁发电机因使用永磁材料而得名,无需外接电源就能励磁。今天,永磁发电机技术因其没有易损件,只需要较少的维护,所以能确保较低的故障率,从而成为市场上大多数整机厂商的首选。

自2007年以来,斯维奇从交付给 ScanWind 的 4.25 兆瓦永磁直驱发电机的运行上积累了海上风电的第一手资料。这台风机的利用率也创造了一个真正非凡的记录。斯维奇永磁发电机传动系统在各种运行条件下其平均利用率可达 97%,甚至更高。

通过最大限度地减少设备的停机时间、安排定期保养并在低风速或太阳能不足时进行相应调整,就能保持可再生能源生产设备保持最高的利用率运行。所有斯维奇的产品在设计时都考虑售后服务的便利性,能最大程度地减少维护需要及增加发电时间

效率

当谈及效率曲线时,永磁发电机也很出色。高的年发电率并不是以最高效率或最高功率运行而得到的。相反,年发电率的改进来自整机在所有风速条件下的发电时间。

永磁发电机在部分负载时效率更高,在部分负载时永磁发电机的运行时间最长,因此获得令人信服的更高的效率曲线。此外,永磁发电机在较低的风速下就能够开始工作,为年发电量数值的提高进一步作出了贡献。

每台斯维奇永磁发电机传动系统在整个风速范围内都有着超凡的效率曲线。在利用 NextWind的Rain Byars 进行的独立研究中,低风速下永磁发电机的优势显露无遗,这要归功于其在部分负载条件下的卓越表现。根据不同的风力级别,永磁发电机可每年持续增加能源产量 1.4%-6.9%。1

2. 最大限度地降低全生命周期成本

削减全生命周期成本意味着要仔细审视初始资本投资以及设备生命周期的运维成本。必须对这两个必要的开支进行优化,以获得最佳的长期结果。

资本投资

总是追求低成本的初始投资并不是最明智的决策。事实上,当涉及到设备整个20年及以上生命周期的运维成本时,这种做法甚至可能导致更高的隐性费用。

而双馈异步发电机解决方案,因为使用的部分功率变流器,而非全功率变流器,故其初始投资成本据估计要少 30% 左右。然而,在将双馈异步发电机并入电网时,根据最新的国际并网标准,其为了并网而进行的低电压穿越改造可能会比单独购买全功率变流器更昂贵并损失发电时间,由此产生的额外产生费用在全生命周期成本中就显得举足轻重了。

在斯维奇,我们启动每一个项目时,都会考虑如何最大限度地降低全生命周期成本。我们采用独特的设计工艺,与每一个风电及太阳能发电客户密切合作,量身定做优化每一项设计。每个解决方案是专门为特定运行环境中而制定。我们将更多的精力放在前期设计上,力求选择最合适、最耐用的设计。我们能显著降低设备全生命周期的运维成本。

在一些我们降低成本的解决方案中,我们通过对发电机磁钢的安装量及位置进行精心计算,以尽量减少其使用,特别是在高湿度环境下尤其如此,以避免扰动,同时优化了重量效率比,以便能与所需的风机设计达到最佳匹配。

运行与维护

斯维奇的所有解决方案都只需要最小的维护,在设计时都考虑售后服务的便利性,能加快维护进程。将维护安排在风电和太阳能的淡季进行,会更便宜和更快。此外,应按照推荐的方案进行维护,最大限度地减少故障,确保设备的平稳运转。

我们所提供的远程设备监控系统和 24/7 技术支持,可使我们的客户轻松地实施积极主动的维修计划,避免发生意外停机和代价高昂的故障。此外,永磁发电机技术使我们能够优化整个传动系统,给我们的客户提供最大的灵活性,以制定出降低运维成本的解决方案。

我们的 FusionDrive ™ 解决方案的设计就秉承这一理念,通过去除掉所有更容易出现故障的高速部件,从而改进了整个传动系统的设计。轻便的产品,也节省了塔座费用。另一个例子是斯维奇的永磁直驱发电机,去掉了整个变速箱及所附带的滑环和速度测量装置。

与双馈风机的维修费用相比,永磁风机的省钱能力极为惊人。永磁发电机和全功率变流器的故障(MTBF)之间的维护间隔时间预计为 8000 小时,与实际只有 1500 小时的 双馈电机相比,这意味着永磁发电机的维护每年只需一次,而双馈风机每年需要 5 次。维护过程中的停机不仅会造成价值数千欧元发电量的损失,相关的人工费用和维护设备的费用也会对整体成本产生重大影响。

3. 延长设备的生命周期

对于典型的可再生能源发电机组(如风机或太阳能电池板)来说,今天的技术可保证其有20年的预计工作寿命。若能将此使用寿命延长额外的三至五年时间,则能源成本可大大降低。事实上,根据计算,斯维奇现有的所有传动系统设计方案的使用寿命都会超过20年。

优秀的专用设计、精心挑选的材料和部件以及精心策划的维护方案,这一切可大幅延长设备的使用寿命。例如,一个精心设计的传动系统就能最大程度地减少齿槽转矩,从而减少振动量,延长所有部件的使用寿命。

斯维奇广泛应用其独创的“模式化工厂”概念,可进行低成本的批量生产。这种按专业分工进行生产的方式能够持续工业化可再生能源工业的不同组件。

我们专有的“模式化工厂”概念从优化由每个客户的准确需求开始,进而制定相应的供应链设计。这就保证了部件质量能够达到最佳。它甚至还包括能够可持续获得关键原材料的供应,如永磁发电机所需的稀土材料。“模式化工厂”可灵活设置在所需要的任何地方,甚至可以靠近发电站。这样就可以利用当地的资源用我们标准化地工艺生产相关系列产品,确保每个客户的成本降至最低。

另一种延长设备的使用寿命、并提高其生产效率的方法是对元器件进行升级、改造和回收。斯维奇提供了多个简单的即装即用解决方案,可将旧的双馈风机改造成现代化的永磁风机,以满足不断严苛国际并网标准。

4. 提高电能质量

最终,可再生能源的成功取决于它并网的电能质量。去年一些风机的事故掩盖了风电行业之前取得的光辉业绩。现在,行业和政府都在执行更严格和更统一的并网标准。

斯维奇的可再生能源解决方案,始终表现出卓越的并网能力。我们的全功变流器支持故障穿越,符合世界上最严格的并网标准,包括德国的BDEW 2008 标准。我们的 3 兆瓦机组已通过了现场测试,并满足全世界所有并网标准,也包括中国的最新出台的“新国标”。该产品具有低闪烁、低电气噪音和 THD(总谐波失真)<1.5 % 的特点,在整个行业中是最低的,也有较好的并网电能质量。

请和我们一起完成使命!

斯维奇坚信,新能源在未来将成为满足全球日益增长的能源需求的主力军。但获得成功的唯一方式是:确保生产高质量电能的度电成本尽可能低。

斯维奇成立的初衷及工作方式都是围绕降低风能和太阳能度电成本而展开。我们将继续寻求增进年发电量的各种途径,同时最大限度地全面降低全命周期总成本以及减少运维费用。

现在就加入我们吧,一起降低度电成本吧!

 

1 Byars, Rain. NextWind 公司,2011年。电源系统架构:5MW 风机的最佳发电机类型是什么?风机的双馈发电机和永磁发电机的比较。发表于 AWEA(美国风能协会)海上风能大会。马里兰州巴尔的摩市。2011 年 10 月 12 日。