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装备制造
吉林市年产5000套10kw垂直轴风力发电机项目
日期:2017/03/24 11:04:00     来源:吉林省投资促进网

1. 项目简介

1.1 项目背景

1.1.1 产品简介

目前,水平轴风力发电机仍占据着主体地位,但垂直轴风力发电机已日益转变为关注和研究的热点。与水平轴相比,垂直轴风力发电机有许多优点:

    (1)垂直轴风力发电机无需对风向和对风机构。因而无对风损失,发电效率高,整机结构相对简单,可靠性高。

    (2)叶片翼形设计相对简单独特。垂直轴风力发电机的叶片可简化成二维模型,而水平轴必须采用三维模型进行模拟和计算。垂直轴风力发电机已可采用计算流体力学(CFD)技术模拟复杂的空气流动情况,而水平轴风力发电机的叶片设计普遍采用的是动量—叶素理论。

    (3)垂直轴风力发电机的风能利用率较高。通常水平轴风力发电机的风能利用率仅有23%~29%,而垂直轴风力发电机的空气利用率可达40%以上,甚至更高。

    (4)垂直轴风力发电机具有较低的起动风速。水平轴风力发电机的起动风速一般在4~5m/s之间,最大到5.9m/s。而垂直轴风力发电机的起动风速可低至2m/s。

    本项目与哈工大合作,通过经合局招商引资平台,引进哈工大的技术,吸纳社会资本,共同发展此项目,结合其人脉资源,可以做到迅速与市场结合,实现产业化。

1.1.2 市场前景

随着石油和煤炭两大主要能源的日趋减少,可再生能源将成为世界未来的主要能源。温室气体排放引起全球气候变暖,备受国际社会广泛关注,发展风力发电是节能减排的重要措施之一,也是应对全球气候变化,进一步加强节能减排工作的迫切需要。在可再生能源领域中,风能具有开发潜力大、成本相对低廉、风电技术相对成熟、便于推广和应用等优势,已受到世界各国的高度重视和研究。不仅如此,从环保方面来看,风力发电还可减轻由于环境污染对人身健康和生物的危害,减少环境污染所引起的损失。据相关资料统计,对于平均每年投产300万千瓦的风电机组,可发电65亿KWh,相当于节煤250万吨,可减少SO2有害气体排放43000吨,氮氧化物28640吨,烟尘36600吨。因此,风力发电具有非常好的发展前景。

今后,国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。据世界气象组织(WMO)和中国气象局气象科学研究院分析,地球上可利用的风能资源为200亿kW,是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW,海上可利用的风能是陆地上的3倍,50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍,风能资源非常丰富。

中国政府为了推动并网风电的商业化发展, 2015年全国风电装机容量达到1000万千瓦,2020年全国风电装机容量达到2000万千瓦,占全国总装机容量的2%左右。这就意味着在今后5年时间内,每年平均装机容量需达到近60万千瓦,2010到2015年,需达到近120万千瓦,2015到2020年,需达到近200万千瓦。可以预计,中国即将成为世界风电发展最令人瞩目的国家之一。

中国风力发电产业的发展实际是从小型风力发电机组开始,并由小及大的。我国小型风力发电的技术比较成熟,能够自行研发容量从100W到10kW的风力发电机组,累计保有量已经居于世界第一位。离网型风电经过20多年的发展,为农村电气化做出巨大贡献。主要产品品种有100W、150W、200W、300W、500W、600W、1kW、2kW、5kW、10kW风电机组等。同时,中国企业通过合资、合作等形式引进了国外公司的离网型风电机组技术。如内蒙华德新技术公司与德国WENUS公司合作,生产出5kW风电机组,并成功地在新疆、内蒙古、广东等地安装了20多台(套),该机组或风力/柴油/蓄电池独立供电系统、风力提水系统及电视差转台风力供电系统,很好地解决了当地人民群众的生活和生产用电。内蒙古天力风力机械厂引进法国AEROWATT公司的一个系列7个品种的风力发电机组,其中51kW机组全部国产化。内蒙古商都牧机厂与瑞典斯维阿勃(SVIAB)公司合作生产了SVLAB065—24型风力发电机组。湖南湘潭电机厂和美国BERGEY公司成立了合资公司,生产600W、1kW风电机组。

1.1.3 技术分析

哈工大是一所国家重点知名学府,已有近百年历史。她拥有机电工程、能源动力、空间飞行器、电机控制等相关学科的研究条件和理论基础,完全有能力和有条件研制出大功率垂直轴风力发电机组。本课题组经过前期的深入研究,已确定了活动叶垂直轴风力发电机的设计方案,通过理论分析、计算机仿真和模拟实验验证等工作,取得了风机研发的关键技术和重要数据,本研究的活动叶式垂直轴风力发电机具有很好的可行性。

产品风车叶片采用垂直轴半活动半固定升阻复合型的风力发电结构,实现风力机在启动过程中或低风速时,以阻力型机制运转,当风速较大或者风轮转速升高到一定值时,以升力型机制运转。对于每个叶片,在旋转到不同相位时,具有不同的运行机制,在迎风边,活动叶片依次处于闭合-打开-闭合状态,因而叶片的运行机制也相应地呈升力-阻力-升力的周期性变化,在阻风边,活动叶片则一直处于闭合状态,此时主要以升力型和减小风阻为主要特征;风车同时采用H型垂直轴风车结构, 在迎风面充分利用阻力和升力复合做功,可以最大限度的捕获风能、在图1的背风面从3到5的位置之间,还可利用叶片的阻力做功,也可有效利用风能,而在5到7位置之间,叶片的顺风摆动,可最大限度地减小风阻,使风能利用率大大增加;采用独特的顺桨卸荷机构,使风机具有优良的抗强风和抗台风的能力,特别是该机构在风速减弱时,叶片具有自动恢复工作位置的功能,使其发电效率更高,更易于维护;项目产品与水平轴风力机相比,风能利用率提高5%以上,可达45%。本项目采用升阻复合结构,风速4-4.5m/s即可以启动,风速适应范围广,可以实现兆瓦级的大功率设计目标。

1.1.4 项目建设的有利条件及必要性

    (1)政策条件

哥本哈根世界气候大会确定了减少碳排放、实现节能减排的战略方针,中国政府也郑重承了中国的减排目标。发展新能源是要实现这一目标的重要措施。a、国家计委关于建设项目评价的规定、要求。b、国家关于节能减排项目的产业政策。

    (2)相关技术优势

不仅具有启动风速低(4--4.5m/s可以启动)、风能利用率高(可望达到或超过45%)、可靠性高、风速适应范围广、噪音低等特性,而且可以实现兆瓦级的大功率设计目标,既可在风速较低的城镇地区使用,也可在风速较高的旷野、高山和沿海使用,具有非常广阔的开发和应用前景,将产生巨大的经济效益和社会效益。目前已申请2项专利。

本研究的活动叶式垂直轴风力发电机所采用的风轮,具有独特设计理念,其关键技术是利用了升阻复合、互补原理,在结构方面,设计的核心目的是增大驱动力矩,尽可能减小背风面阻力矩和风轮旋转过程的风阻,从而提高了尖速比,可实现大功率。

    (3)人才、市场份额优势

吉林市人力资源充足、价格低廉,东北电力学校、吉林农业技术科学院等高等院校可为企业需求提供高级管理人员和技工人员。吉林经开区地理位置优越,地处我国东北中部,东至朝鲜、俄罗斯边境,南至沈阳,西至长春,北至哈尔滨,均在500公里路程之内。

    (4)现有生产条件

公司是由哈尔滨一批老科技工作者领办的,和哈尔滨工业大学机电学院合作以大学和企业---产学研形式创建的科技创新型企业。现有工业园区创业中心提供的办公室120平方米,厂房建筑面积800m2。另外和北安市华龙新型建材有限公司达成协议,该公司以场地17000平方米和675平方米办公室、厂房以及水电等公用工程设备入股本项目。目前,公司现有科技人员22人,其中高级职称以上者占70%,科研力量较强。项目公司已经和哈尔滨工业大学机电学院签订了10kw垂直轴风力发电机科技项目合作协议,该技术有独立的知识权,项目产品已经获得国家专利,现已经研制出第二批样机。

风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织(WMO)和中国气象局气象科学研究院分析,地球上可利用的风能资源为200亿kW,是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW,海上可利用的风能是陆地上的3倍,50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍,风能资源非常丰富。中国“十一五”国家科技支撑计划重大项目“大功率风电机组研制与示范”支持1.5~2.5MW、2.5MW以上双馈式变速恒频风电机组的研制;1.5~2.5MW、2.5MW以上直驱式变速恒频风电机组的研制;1.5MW以上风电机组叶片、齿轮箱、双馈式发电机、直驱式永磁发电机的研制及产业化;1.5MW以上双馈式风电机组控制系统及变流器、直驱式风电机组控制系统及变流器的研制及产业化;近海风电场建设关键技术的研究;近海风电机组安装及维护专用设备的研制;大型风电机组相关标准制定及风电技术发展分析等16个课题的研究。“十一五”末,我国风电技术的自主研发能力将接近世界前沿水平。

    (5)上下游产品情况

我们定型产品选择在10kw的水平上,由于用电高峰和低谷的不平衡,合理配备蓄电设备的情况下10kw的风力发电机,可以供应超过20kw或30kw以上的用电负荷,这样我们设计定型的10kw的风力发电机就更能适应各类消费用户,产品的使用范围更加广阔。如果按照年6000小时的工作时间,10kw的风力发电机年发电量在6万度。按照每度电0.6元,10kw的风力发电机年发电创造的价值既3.6万元,若按照每台套5万左右的造价,一年半左右就可以用所发的电力价值收回设备成本,按照20年的寿命使用年限,扣除易损耗的蓄电池的更换费用,另外的16年左右就是该10kw的风力发电机给用户带来的实实在在的效益,并且收益率还很高。如果20多户的居民小区联合使用,造价平均分摊在每户的费用仅2500多,用户很容易接受。

1.2 项目建设内容及规模

1.2.1 产品方案及规模

(1)生产规模

年产10kw为主要机型的垂直轴风力发电机5000套

(2)产品方案

本项目采用流程短、效率高的生产工艺流程进行产品的生产。

1.2.2 建设内容

序号

工程类别

工程名称

规     模

备  注

1

主要生

产工程

主 车 间

年产5000套10kw垂直轴风力发电机的设备和主厂房5500 m2

新建

2

辅助生

产工程

办公室

2000 m2

新建

原料、成品库

3800 m2

新建

3

公用工程

供、排水系统

水量50 m3/h

新建

供电系统

500KVA变电所

新建

供热系统


新建

4

其它工程

厂区外网



1.3项目总投资及资金筹措

1.3.1项目总投资

项目总投资31770.02万元,其中建设投资为22452.18万元。

表1:            项目总投资汇总一览表            单位:万元人民币

序号

费用名称

投资额

占总投资的比例%

备注

1

建设投资

22452.18

83.25


2

建设期利息




3

流动资金

9317.84

16.75



项目总投资(1+2+3)

31770.02

100.00


1.3.2 资金筹措

   表2:              资金筹措一览表                单位:万元人民币

序号

资金分类及来源

资金额度

占总投资比例(%)

1

项目资本金

1770.02

5.57

1.1

建设投资

991.22

3.12

1.2

流动资金

326.62

1.03

1.3

建设期利息

452.18

1.42

2

筹集资金

30000

94.43

2.1

建设投资

19800

62.32

2.2

流动资金

10200

32.11

3

项目总投资

31770.02

100.00

1.4 财务分析及社会评价       

1.4.1 主要财务指标

该项目预计年营业收入46167.5万元,年利润9718.25万元。投资回收期4.27年(税后,含建设期1年),投资利润率30.59%。

 表2:             主要财务效益预测指标一览表                 

序号

名称

单位

指标

备注

1

销售收入

万元/a

46167.5

正常年

2

利润总额

万元/a

9718.25

正常年

3

全部投资财务内部收益率

%

13.78

所得税后

4

财务净现值(Ic=10%)

万元

352

所得税后(运营期10年)

5

全部投资回收期(税后)

a

4.27

包括建设期1年

6

投资利润率

%

30.59


说明:表中“万元”均为人民币

1.4.2 社会评价

项目建成后,将有得于形成完整的产业链条,促进产业升级,带动下游产业发展,同时带动本地就业,为地方社会发展起到良好的促进作用,也为吉林市支柱产业进步起到良好的推动作用。

1.5 项目合作方式

合作,其他方式可面谈。

1.6 项目建设地点

吉林经济技术开发区。

1.7 项目进展情况

正在编制项目建议书。

2. 合作方简介

2.1 基本情况

名    称:吉林经济技术开发区

地    址:吉林省吉林市九站街516-1号

法人代表:郑国学(管委会主任)

2.2 概况:

1998年12月16日吉林省政府批准成立吉林经开区(省级开发区),1999年1月21日吉林经开区正式挂牌成立。2010年4月25日经国务院批准晋升为国家级经济技术开发区。

吉林经开区设立之初,行政辖区土地面积103平方公里,规划区面积28平方公里。后经区划调整,将双吉街道划归昌邑区管理,现开发区行政辖区土地面积为89.72平方公里(含三道岭子6.11平方公里),2006年,经国土资源部对全国开发区的四至范围进行确认后(东至松花江,南至九站乡九站村,西至九站乡寇家村,北至通溪河),开发区的规划面积核定为为20.46平方公里。

吉林经开区按照建设国际知名、国内一流的新型生态工业新城的目标,坚持“一区多园、齐头并进”的发展理念,以“龙头项目-产业链-产业集群-产业基地”发展为主线,走园区化、集群化、链式化发展道路,建成了化工产业园、新材料产业园、品牌食品(农副产品深加工)产业园、机械电子产业园和化纤纺织产业园五大产业园区,另外现代物流产业园的建设也已全面展开。

全面推进工业化和城市化进程,实现工业集聚区向综合性现代化新城区转变,全区经济发展水平、人民生活质量、自主创新能力、持续发展能力得到显著提升,将吉林经济技术开发区建设成为经济基础雄厚、产业集群发展、城市功能完备、生态环境宜居的吉林市北部工业新城核心服务区。预计到2020年,工业总产值达到2000亿元,年均增速23.6%;地区生产总值达到800亿元,年均增速27.2%。培育生成6~10个百亿级企业。

预计到2030年,工业总产值达到6000亿元,年均增速17.4%;地区生产总值达到2000亿元,年均增速18.1%。社会总产值达到8000亿元。培育生成20个百亿级企业,打造两个千亿级产业。

2.3 联系方式:

联 系 人:姚俊峰

联系电话:0432-63451947

电子邮箱:66130105@qq.com

 

项目所在市(州)经合局联系方式

 联 系 人:刘爱国

 联系电话:0432-62026489

电子邮箱:1103817842@qq.com

网    址:www.jlszsw.gov.cn