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【文字直播】技术与创新专题论坛专场——中车风电高级工程师蒋红武:低风速风电场及风电机组技术特点研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-11-24  来源:能见  浏览次数:50  
核心提示:大家好!我来自中车株洲电力机车研究所有限公司的蒋红武,以前速成中国南车。今天我的主题《低风速风电场及风电机组技术特点的研究》。什么是低风速风机,其实就是风电机组越来越大,在高温监测的地方越来越高,这两个东西都会带来载荷和成本的上升。今年也是风机的新一年投标3500千瓦/小时的价格。这两个之间怎么平衡,必须依靠技术创新。今天我的主题《数字化驱动风电创新》,与俞辉来宾沟通风电的变化歌剧。
  11月22-24日,“2017全国大型风能设备行业年会暨产业发展论坛” 在浙江杭州市召开,本届年会以“绿色制造 绿色发展 绿色未来”为主题。大会共邀请来自业内的四十余位专家、主题对话与分享,参会人数超500人。
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中车风电高级工程师蒋红武先生
  
  蒋红武:
  
  大家好!我来自中车株洲电力机车研究所有限公司的蒋红武,以前速成中国南车。今天我的主题《低风速风电场及风电机组技术特点的研究》。什么是低风速风机,其实就是风电机组越来越大,在高温监测的地方越来越高,这两个东西都会带来载荷和成本的上升。今年也是风机的新一年投标3500千瓦/小时的价格。这两个之间怎么平衡,必须依靠技术创新。今天我的主题《数字化驱动风电创新》,与俞辉来宾沟通风电的变化歌剧。
  
  一、数字化为风电产业带来什么
  
  前几年提出了工业4.0到,中国的智能制造到智能制造,中车也秉持“一带一路”的模式下,坚持同行多元化的发展,在风电产业集聚了关键零部件和成熟的产业链。
  
  数字化的风机是什么样?涉及智能的数字化设计,有智能制造,智能的试验和智能的运营。
  
  (一)智能制造。目前,大家都知道整机厂投标的时候,有不同的塔筒的高度要求,有风轮直径和设计等级的差别,这些组合使风能的复杂性也增加了,以前都是三年出一个新产品,现在一年、半年就要出新产品,我们只有快速的设计才能促进设计。
  
  (二)数字化设计。包括柔性的系统配置,集成传感、采集和分析、自学习等数据趋于透明。现在质量问题频出,因为风电是一个重工产业,在装配等方面都是靠人力施工,这也是存在的潜在风险。通过智能化的手段,像汽车一样通过机器人操作,使施工水平和质量控制可以达到新的阶段。
  
  (三)智能试验。我们的试验很零散,在部件、样式测试和风机的数据管理都非常零散,怎么却表风机的状态,需要搭建试验的数据体系。
  
  (四)智能运营。有了前面的方法,形成了统一的智能化的阶段,肯定要搭配智能化的管理体系,才能满足成本、质量以及交付等各个运行环节的生态系统正常运行,才能保证高效化。
  
  二、系统集成设计的数字化
  
  传统的设计过程和数据在每个阶段都是碎片化的管理,从风资源到系统设计,到载荷分析,再到结构设计、结构优化,迭代是各个环节碎片化,数据没有流动起来,到样机、现场运行风机的数据只存储在这一阶段,或者这一阶段出现相应的问题,没有形成完整的闭环。最后,根据现有数据进行预测以及针对环境的设计,包括覆冰、高低温环境、运行机组的状态,对他们进行预测。只有这些数据连接起来,才能真正使风机达到智能风机的高度。
  
  在风机的数据化选址方面,我们也进行合作,通过智能算法,对整个国内陆上、海上的风场条件,选择中国的市场适合哪一种风机,在现有的成本条件下,哪种风机最具有竞争性,指导定义我们开发什么风机和定义目标市场。
  
  我们定义好了市场,定义好所面对的市场和客户,需要进行风机的系统设计。系统设计主要有三个层面:一是系统的平台层,这是搭建了客户内外部需求,引入了需求设计、故障信息,搭建设计的系统,搭建设计的智能化和数字化。有了管理系统,要搭建资源层,从CAD等手段,加上快速计算的数据,集成一部分商业软件,开发接入程序,使整个数据串行起来。
  
  基于这些数据可以做应用开发,包括各个风场特定场址载荷的安全性和智能风机的配置,和智能的匹配,这都是基于前端循环流才能获得最终需要的时点。最后是面临系统的协同设计,包括风机管理和中车的CPM、SAM系统,把上千种物料和不同的供应商,适应不同风场的风机进行相应的管控。结合现在商业化的CFD、CAD和CAE方面的仿真,进行结构设计和系统性结构设计的循环优化。
  
  在这个层面可以实现参数化建模、虚拟装配和结构仿真计算和拓扑优化,这包括了前面的系统工程的设计,这两部分组成设计的循环。最终循环为什么要这样做,怎么实现,有什么好处?就是实现了从虚拟设计到虚拟制造,到现实的集成,只有打通了虚拟和现实的集成,才能反映系统的状态,才能优化参数以及动态选址的,以及风机特殊点位的特殊手段才能实施,这样才能知道现有风机的状态。
  
  前面讲了设计,设计了之后,在开发过程中有一系列的验证保障风机的安全。现在中车有轨道交通的核心CNAS实验室,包括我们做CAD认证,包括了材料实验室、EMC实验室、齿轮箱疲劳实验室、全功率实验室都是把有效资源整合起来。现在的问题是有了这些资源,包括材料和整机的每个试验都是各管一段,这些数据怎么集成,安全余度在哪里,设计和实际的产品对标和吻合度怎么样,是不是有并包的拓展空间,这都需要进行数据分析。目前就是把数据存起来,出报表,不同的数据之后指导我们。
  
  中车集合优秀的资源,可以把高铁上的资源以及高铁上的CNAS资源结合起来,因为这些资源更加开放。接过来之后,目前的现状就是反馈到整机运行状态,这是切开的。因为它没有达到自联的状态。开发利用架构基于试验平台和虚拟仿真平台和数据,通过云数据中心和大数据中心处理之后,怎么样最终反馈到机组,再根据机组的状态优化参数。(PPT图示)这是大致的架构图,这是详细的架构图。
  
  基于前面的系统、试验和设计过程的数据化,才能针对特殊的点位和特殊的风场,基于微观选址到智能化运行线条的贯穿整个设计、制造以及现场运行运维全生命周期的管控。
  
  下面是智能控制,有了数据流,有了数据中心,有了试验数据,可以做三方面的事:基于环境机组的状态控制;基于模型的运行拓展控制;基于运行条件的控制,包括噪声和覆冰等。因为中国的气候条件和温差,动机和夏季以及南北气候都有很大的差异。如果想风机达到智能,必须把数据结合起来,才能使机组在每个阶段发挥不同的长处,在每个阶段运行最佳的状态。
  
  三、数字化生态地图
  
  数字化生态地图是中车风电正在不断完善,在行业里数字化方面前沿科技结合所做的工作,也希望未来达到的状态。包括了智能的生产、智能的研发、智能的运行体系,这些体系结合起来才能使机组智能化水平达到新的境界。谢谢大家!
 
关键词: 中车风电
 
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