金风3MW陆上机组介绍(1)

技术特点-直驱永磁
• 全功率变流器－适应未来更宽的电网接入要求，未来更低的升级改造投入； • 通过全功率变频器并网，风机的并网特性主要受变频器特性控制，而不受电 机特性影响；
•电网友好型机组！
1、零电网冲击，低电压穿越能力突出
2、并网友好型风机，实现功率的柔性控制，优良的有 功功率，无功功率和电压控制能力
3MW直驱发电机
3350kW 线圈匝数 ：10 线规 ：10×4.9 定子槽深 ：124mm 永磁体厚度 ：20mm 磁极宽度 ：140mm 永磁体牌号：39SH 气隙：7.0mm 转子外径：4960mm 定子外径 : 4825mm 铁心长度 :1163mm 散热系统：内循环外循环电机与2.5mw 互通，散热芯体尺寸增加
• 更宽的调整范围－更好的利用风能； • 叶轮直接驱动发电机－传动链效率高； • 永磁励磁发电机－发电机效率高；
•高效率机组！
技术特点-直驱永磁
• 无齿轮箱直驱机组－机组寿命期内没有齿轮箱失效之忧； • 无齿轮油过滤、循环、散热系统，无高速机械刹车； • 无发电机滑环、碳刷－减少机组部件，提高机组可靠性；
2.5MW与3MW平台继承性
3MW发电机电磁设计方案
目前2.5MW发电机
额定功率 2600kW 线圈匝数：13 线规：10×3.35 定子槽深：116mm 永磁体厚度：20mm 磁极宽度：136mm 永磁体牌号：39SH 气隙长度：7.5mm 转子外径：4935mm 定子外径: 4800mm 铁心长度: 863mm
改进内容
•
定子支架外径和2.5MW发电机相同；总体技术方案相同；
2.5MW与3MW平台继承性
机舱系统结构总成图
• 机 舱 罩 总 成
• 散 热 系 统
• 提 升 机 系 统 • 主 支 架 前 后 连 接 件
• 主 支 架
• 底 座 盖 门 • 航 空 灯 控 制 柜 内 平 台 •
• 散 热 器 管 道
机组特点
•专项设计--紧急逃生
•紧急逃生
•逃生装置
发电量介绍
金风121/3000 单机理论电量 折减后电量(0.7) 年等效小时数(0.7) 折减后电量(0.82) 年等效小时数(0.82) 适宜机型 年平均风速(m/s) 湍流强度 空气密度（kg/m3） 极限低温（℃） 机型 理论单台发电量 (kWh) 折减后单台发电量 9714989 7.0 11103116 7772181 2591 9104555 3035 IECⅢB 70m: 6.35 70m: 0.069 1.223 -10.6 7.5 12268076 8587653 2863 10059822 3353 推荐机型 50年一遇极大风速(m/s) 平均风剪切指数 海拔高度（m） 极限高温（℃） 折减系数 理论年发电标准小时 数(h) 折减后年发电 7771991 3238 8.0 13325064 9327545 3109 10926552 3642 GW121/3000 70m：31.2（10min） 0.194 ～ 38.6 80% 单位 kwh kwh h kwh h
轴长
定轴
底座联结螺栓数
120个
80个
载荷增加
重量 动轴
8.66T 互通
7.4T
—
吊耳
增加
—
满足海上吊装需求
底座
偏航减速器耳板
加强
—
冗余设计
重量
12.8T
12.58T
可以互通
2.5MW与3MW平台继承性
3MW机舱系统方案
3MW机舱布局
吊物孔门移动至机舱
尾部移动683mm 吊物孔门减小开口由 1210减小为1145 •
•首台121/3MW 安装
•2010
•2011
•2012
•2013
•2014
•最新发布-主要里程碑
• GW110 IIA（首台样机2011年12月下线） 投放市场 2011年 首批交货 2012年 塔筒 87.5m GW121IIIB（首台样机2013年7月吊装） 投放市场 2014年 塔筒 73.5 GW110 IIA 20万KW小批量（首台2014年8月供货） 投放市场 2014年 塔筒 87.5m
•变流控制 •自主变流
• 高澜水冷 •机舱柜 •主控(倍福)
•变 压器
变流系统
PLC系统 二次系统基本原理 机侧滤波方式 功率模块 制动单元 控制器
2.5MW
西门子一致 相同 du/dt滤波器一致 英飞凌定制功率模块一致 一致 一致
3.0MW
冷却方式
通讯架构
水冷一致
双网冗余一致
2.5MW与3MW平台继承性 •3: 阶段性成果
3
•3MW主要开发里程碑
» 2.5MW平台现状：
•官厅样机
•吉林安广样机
•哈密烟墩121样机
•一代机组： 90/2500、 100/2500
•二代机组： 103/2500 106/2500
•三代机组： 109/2500 121/2500
4
3MW主要开发里程碑
•启动3MW 产品开发 •首台样机 110/3MW •样机测试与优化 •启动121/3MW海上 产品开发 •启动110/3MW 批量化
变流系统
•电机侧 •DC •电机侧断路器 •网侧 •网侧断路器
开发团队一致； 软硬件平台一致，容量升级； •滑环 •自主变桨 控制软件一致：代码结构一 样，控制参数有差异；
变流系统 调试软件 调试方法及步骤 工作环境 2.5MW
•变流控制 •自主变流
•10...24 kV, f = 50
• 高澜水冷 •机舱柜
机组特点
外循环
外循环
内循环
内循环
外循环
内循环
机组特点
•新的变桨调节机构
长寿命变桨装置：采用新型齿形同步带 对冲击载荷的低敏感性
模块化---叶轮总成
无需润滑、免维护
三个独立的紧凑电机变桨驱动
机组特点
•专项设计--液压系统
偏航制动、转子制动、转子锁定三项功 能集成一体 –安全互锁和降低成本；
液压管道采用Ｍ型设计 –防止液体渗漏。
•电机侧断路器
•电机侧 •DC •网侧 •网侧断路器
•变流控制
•10...24 kV, f = 50 Hz
•变流 • •变桨系统 •滑环 •机舱柜 高澜水冷 •变压器
•主控(倍福)
2.5MW与3MW平台继承性 •3: 阶段性成果
变桨及主控系统：
•电机侧 •DC •电机侧断路器 •网侧 •网侧断路器 •10...24 kV, f = 50
690/400V变压器 发电机冷却变频器 配电开关 开发团队 集成柜体大小及安装控制平台 数据传输方式 原理图 柜体结构 主控程序
2.5MW与3MW平台继承性 •3: 阶段性成果
变流系统
•电机侧 •DC •电机侧断路器 •网侧 •网侧断路器 •10...24 kV, f = 50 Hz
开发团队一致； 软硬件平台一致，容量升级； •滑环 •自主变桨
机组特点
•专项设计--安全
•安全护栏
全面考虑安全要求 优先“消除、消减”
•防滑带
机舱顶部设计了防 滑带及安全护栏
•灭火器
机舱内与底座里分 别装有灭火器
机组特点
•专项设计--安全
•吸气式感烟火灾探测报警装置：安装于机舱内，包括高灵敏吸气式感烟火灾探测器及配套采样管网。 •消防监控装置：安装于风力发电场中央控制中心，通过风电场光纤通道，与各风电机组间的火灾探 测器进行实时信号传输，形成独立的消防监控系统。 •脉冲式干粉自动灭火装置：安装于机舱及塔筒底层，具备自动、手动和自身温控三种启动方式，实 现全淹没灭火保护。 •气溶胶自动灭火装置：安装于各电气控制柜内（含轮毂、机舱、塔筒底层各分区），具备自动、手 动和自身温控三种启动方式，实现小区域全淹没灭火保护。 •专用防火封堵装置：安装于机舱与塔筒连接处，杜绝火灾通过电缆在机舱与各塔筒段间的传递。
3、优质的电能输出，电能品质好
机组特点
3MW直驱永磁同步发电机，采用主动空冷循环散热 • 系统，单轴承空心主轴支撑，极大提高了功率密 度 机舱防风沙/潮湿全密闭设计，整体/分体吊装 碳纤维芯齿形带柔性传动变桨技术 全功率变流器与匹配控制 追踪最佳功率曲线控制，捕获最大风能
实现友好并网、低电压穿越、智能监控和风 • 场能量管理技术
高效能量转换的叶片翼型设计
机组特点
•测风系统总成
•提升机系统总成
模块化---机舱总成
•机舱罩总成 •底座平台附件总成
•散热系统总成
•液压润滑系统
•偏航系统总成
机组特点
进入轮毂通道， 维护更安全！！
机组特点
模块化---发电机总成
•发电机转子 •发电机定子 •动轴
•主轴承
•定轴
单轴承，强制风冷，重66.6吨
•导流罩 •变桨轴承 •变桨控制柜总成 •变桨电机 •变桨减速器 •轮毂 •变桨齿形带 •导流罩前支架
•变桨驱动支架 毂合成一体， 2.5MW叶轮系 构紧凑，安装
•如图示、驱动 一体的轮毂与 距离近，导流 为平面结构， 得导流罩前支 简单，疲劳寿
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•2.5MW与3MW叶轮系统：叶片、轮毂、变桨系 统完全互通。
2.5MW与3MW平台继承性
其他附属构件
内容 测风系统 自动消防 润滑系统 提升机 偏航系统 外操作平台/底座内平台布局 塔架及基础 3MW 可以互通 可以互通 2.5MW 变更原因/
可以互通
可以互通
可以互通 一致 一致
2.5MW与3MW平台继承性 •3: 阶段性成果
3MW电控系统设计：电气设计拓扑与2.5MW完全一致
• 偏 航 驱 动
•

•
控 制 柜
上 支 架 及 开 关 柜
测 风 系 统 总 成
维 护 平 台 （ 吊 物 门 ）
阶 偏 梯 航 轴 承
•
• 润 滑 系 统
• 偏 航 闸
• •
冷 却 柜
底 底 座 座 门
•
• • •
2.5MW与3MW平台继承性
主要铸件：定轴、底座
铸件 内容 3MW 轴向加长 2.5MW 变更原因/ reasons of changing 发电机定子加长/
每3-5 年更换一次油品，每台次更换约350L。4-5万元
无齿轮箱
润滑系统
每年更换一次滤芯，5000元
无润滑系统
刹车片
每年更换一付，5000元；
无高速刹车
变桨后备电源
电池备电，2-3年更换一次
电容备电，寿命10年。免 维护
电气
每年更换碳刷、3年更换滑环。约3万元
无动力滑环
20年合计
每台60-70万元，每千瓦400-500元
•变 压器
•主控(倍福)
3.0MW 一致 一致 -30℃---40℃ 湿度不限）一致
电机绕组要求
编码器规格 防护等级 进出线方式 水路接口 冷却液类型 机侧额定容量
双绕组，独立中点悬浮 一致
一致 IP54一致 下进上出一致 一进一出，法兰连接 一致 乙二醇+水 一致 3250KVA 容量升级
目录
•金风科技2.5/3MW平台介绍
金风科技3MW直驱永磁风力发电机组
2015.03.05
目录
•金风科技2.5/3MW平台介绍
•金风科技3MW直驱永磁机组技术特点 •可靠性测试与保障
•3MW主要开发里程碑
» 2.5MW平台搭建里程碑：
2006年12月，金风科技开始与德国Vensys公司合作开发2.5MW风电机组； 2008年4月，金风科技成立2.5MW项目组，年度目标为与德国一同开发设计2.5MW机 组及完成样机的车间组装； 2009年完成了2.5MW机组的详细零部件设计工作，并进入了车间组装阶段； 2009年10月30日完成北京官厅100/2.5MW样机主体的现场安装工作； 2010年上半年，2.5MW项目组的主要工作集中批量生产前的技术优化定型工作 2011年上半年产品组完成了106、109机型的载荷计算、零部件校核分析和优化设 计工作，并于同年6月开始了106样机的车间装配工作； 2011年开始同平台3MW机组开发； 2012年开始109IIA和121IIIB机组设计研发工作； 2013年完成109IIA和121IIIB样机车间组装工作； 2014年2月份完成109IIA和121IIIB样机的吊装及调试工作，目前机组处于试运行 及检测状态。 2013年10月3MW完成与2.5MW共平台设计工作； 至此2.5MW平台设计已基本定型。
•产品谱系列：
• • GW110 /3MW 风区等级：IB/IIA 轮毂高度：90 GW117/3MW 风区等级：IIA 轮毂高度：90/140 拟从vensys引入叶片 GW121/3MW：海上及沿海陆地设计 风区等级：IIIB 轮毂高度：85/90
•
•
•
2.5MW与3MW平台继承性
叶轮总成结构图
•金风科技3MW直驱永磁机组技术特点 •可靠性测试与保障
开发背景
• 直驱永磁风力发电技术
•传统技术
•发电效率限制
• 市场定位: 面向陆地和沿海
•新技术
•无电励磁损耗
•多级齿轮箱传动
•备件消耗/故障率 高 •不易满足并网要 求
•低速直接驱动
•可靠性好/运维成 本低 •并网性能好
•20%↑
技术特点-直驱永磁
变桨系统一致； 主控系统：对散热电机相 •滑环 关控制参数变化，软硬件 •自主变桨 平台一致、开发团队一致；
•变流控制 •自主变流
• 高澜水冷 •机舱柜
•主控(倍福)
•变 压器
主控系统
2.5MW
90kVA 内循环32A 外循环32A 小 一致 一致 一致 一致 一致 一致
3.0MW
110kVA 内循环32A 外循环50A 大
•高可靠性机组！
技术特点-直驱永磁
• 无齿轮箱－无需每年的齿轮油检测；每4年的齿轮油更换；齿轮箱失 效后的拆除、维修、更换费用； • 无齿轮油过滤、循环、散热系统，无高速机械刹车，无发电机滑环、 碳刷－减少维护工作量，降低维护费用；
•低运维成本机组！
技术特点-直驱永磁
双馈每台的更换频率
直驱
齿轮箱