2021年，我國風電行業將邁入「平價時代」，優化創新已經成為行業高質量發展的必然選擇。對於風電機組的技術創新而言，業內已經探索出諸多降低整機成本並大幅提升發電效率的優化方案，但在箱式變壓器（簡稱箱變）技術創新上，我們與國外風電行業還有一些差距。
來源：北極星風力發電網 作者：陳湘泉 冉小冉
箱變上置的國際技術趨勢
縱觀全球風電發展，Vestas、GE、西門子歌美颯等國際風電巨頭是風電技術發展的風向標，始終引領著風電技術的發展趨勢和潮流。
據了解，在箱變與整機機組技術的組合創新上，Vestas推出的V150-4.2機型就採用了高速發電機、箱變上置到機艙內的技術方案。於2018年7月獲得第一個全球批量訂單，引領了陸上4MW及以上大功率風電技術發展的趨勢潮流。
GE在2017年9月推出的4.8MW-158，採用高速齒輪傳動+雙饋電機技術路線，同樣將箱變上置於機艙內部。2018年9月推出Cypress新型陸上平臺，及平臺機型5.3-158機組，採用4.8-158機組架構。
西門子歌美颯SGRE 4.xMW平臺產品SG4.5-155，採用高速齒輪傳動+雙饋電機技術路線，並將箱變上置於機艙內部。其2019年推出的5.x陸上平臺產品SG5.8-155和SG5.8-170，仍沿用4.xMW技術架構。
三大風電巨頭在大兆瓦整機設計與生產中，全部選用了箱變上置到機艙內的技術方案，該方案充分體現了產品的全球通用性和產品生命周期成本經濟性，引領了陸上4MW及更大功率機組潮流，也代表著行業未來的主流技術趨勢。
國內風電創新的先行者
2019年，三一重能依據國際化的視野和標準，推出基於箱變上置到機艙技術方案的4.xMW以上機型平臺產品。作為首先將該創新技術引入國內並應用於大兆瓦機組研發的企業，三一是如何考慮的？從國外風電行業對於該技術和產品的試用和驗證來看，箱變上置能給行業帶來什麼價值？
三一重能研究院副院長陳湘泉先生表示，箱變上置為行業帶來的價值不僅僅在於建設成本的降低，更重要的是對於風電製造與建設的優化創新，這將為行業未來帶來重要的價值並引領陸上大兆瓦機組的發展方向。
首先，行業主流發電機輸出電壓普遍是低壓690V左右，如果將箱變放置在塔筒外面的地面，以4.5MW為例，從塔筒底部到箱變這一段距離，大約需要35根鎧裝電纜（每根3芯240mm+1芯120mm，大約每根35m），這一部分電纜大約需要幾十萬元的成本。而將箱變上置到機艙後，35KV從塔筒底部輸出，電流大幅度降低，僅用1根就滿足輸電要求，成本較低。
其次，箱變上置到機艙後，由於電壓升高，塔筒內的電流大約僅有原來的1/50，塔筒電纜的線損大幅度減少。對於1臺4.5MW的風機，線損大約減少70KW以上。也就是說，減少線損的最大值可達到風機總功率的2%以上。
其三，中國人多地少，節約土地資源也是綠色能源的價值所在，當前風電項目中每臺箱變大約需要20m的佔地面積，徵地、基礎施工、澆注、單獨安裝每臺箱變的成本也在幾萬元以上，而且從箱變基礎施工到養護周期需要1個月左右，一方面增加風場建設和成本，還延長了工程建設周期，滯後風場發電投產進程。
最後，從風電場後期的運維管理來看，地面箱變帶來的風場管理難度增加存在於多個方面：人為損壞、葉片結冰掉落、水澇浸淹、風沙侵蝕等問題，這些均增加了運維環節的人力與物力成本。
綜上所述，箱變上置是國外業主們普遍認可的方式，也是國內風機廠商走向國外市場的必然選擇。為走出國門，國內廠商可能會陸續接受並選擇箱變上置到機艙內的方案。
當前，三一重能與國內一流的箱變廠家合作，開發並採用上置到機艙內的箱變產品，同時與禾望建立深度合作，採用了運行十多年的變流器上置到機艙內的成熟技術，這些技術方案也同樣應用於Vestas、GE、西門子歌美颯等廠家。
為保障箱變可靠性，三一重能將箱變隔離在機艙高壓室，配置具有較高屏蔽型的高壓專用電纜，為工作人員建立起一道安全屏障。
對整機企業而言，箱變上置技術無疑會帶來機組成本的增加，但三一認為：以犧牲部分成本所帶來風電整機技術的創新，不但符合了風電平價時代高質量發展的需求，也為客戶帶來更多的價值，從長久意義上看，其一定符合行業發展的趨勢。
目前，三一重能4.XMW機組已經得到業主的青睞和認可，在剛剛公示的「國家電投通遼和阿拉善140萬千瓦風電項目機組設備採購中標企業」中，三一重能中標通遼項目第3標段扎魯特旗一250MW風電項目。對於代表行業未來發展方向之一的箱變上置到機艙方案，三一重能未來會將其用於更多的風場，惠及更多的客戶。