风机基础培训资料(精简)

转速范围(rpm)
功率调节方式 切入风速(m/s) 切出风速(m/s) 额定风速(m/s) 风况
9.4-19.1
变桨变速 4 25-28 12.8 IEC TC1A TC2A+
9.4-19.1
变桨变速 3 25-28 10.9 IEC TC1C TC2A+
8.3-16.8
变桨变速 3 25-28 10.8 IEC TC3A TC1B
ρ
平均风能密度
v
有效风能密度 切入、切出之间
风的时空变化
风向和风速
风随时间的变化 日变化 地面上夜间弱，白天强；高空中正相反 月变化 季节性的温差 我国大部分地区：春季最强，冬季次之，夏季最弱。 中国处于亚热带季风气候区，而冬春季节是季风盛行的季节。 时间
风随高度的变化 空间
v——距地面高度为h 处的风速，m/s； v1——高度为h1 处的风速，m/s； α ——风切变指数，它取决于大气稳定度和地面粗糙度， 其值约为1/2～1/8。
贝茨理论
2. 风机的分类——按转轴结构划分 垂直轴
全风向、发电机下置
转换效率低、轴距长
2. 风机的分类——按结构划分 水平轴
2. 风机的分类——按功率控制方式
●定桨距失速调节型
定桨距：桨叶桨距角固定不变
失速：是指桨叶翼型本身所具有的失速特性
●变桨距调节型风力发电机组 变桨距：通过控制叶片桨距角的大小来调节功率 ·额定功率以下：叶片节距在0°附近不作变化，等同于定桨距。 · 大于额定功率：调整叶片桨距，使功率限制在额定功率附近。
宏观选址影响因素
风能资源和其它相关气候条件、地形和交通运输、工 程地质、接入系统、其它社会政治和经济技术因素。
微观选址基本概念
风电场微观选址在宏观选址确定的场址内利用所收 集～的气象数据和地形数据，进行综合分析，合理布置场 内风电机组的安装位置，以及选择适宜的设备提供数据分 析依据。 通过对若干方案的技术经济比较，确定布置方案， 使风电场获得较好的发电量。
缺点：需要预先海床准备， 海上施工周期较长；由于其 体积大、重量大，使得安装 起来不方便且运输费用较大； 适用浅水区（<10m）。
海上基础——筒形式
优点：节省钢用量，减少制造费用；采用负压施工 海上安装速度快，便于在海上恶劣天气的间隙施工； 便于运输和安装；吸力式基础插入深度浅，只须对 海床浅部地质条件进行勘察，而且风电场寿命终止 时，可以简单方便的拔出，进行二次利用。
主要内容
风
1.风能基本概念 2.风场选址 3.机组选型 4.风机的原理及分类 5.风机的结构
电
一、风能基本概念
描述风的物理量
矢量
风速 空气在单位时间内流过的距离 瞬时风速、平均风速 风向
描述风的物理量 风能
流动的气流所具有的动能
m
v
m=ρAvt
E=（1/2）mv^2 ）
风功率
风能公式 在单位时间内流过该截面的风能，单位 瓦
冷却系统 气象站
变桨系统
机舱罩+导流罩 玻璃钢结构
强度高 重量轻 耐腐蚀
风轮系统
风能捕捉
叶片
风机核心零件之一 玻璃钢、碳纤维
轮毂
叶片的载体 与主轴连接
铸造
变桨系统
变桨系统
功率调节
变桨驱动
变桨轴承 变桨控制柜 蓄电池
安全
润滑系统
机舱系统——传动链 机械能→电能
机舱系统——传动链
直驱传动链
机舱系统——偏航系统
陆上基础
海上基础——单桩式
优点：是无需海床 准备、安装简便；
缺点：移动困难；并 且由于直径较大需要 特殊的打桩船进行海 上作业，如果安装地 点的海床是岩石，还 要增加钻洞的费用。
海上基础——重力式
优点：这种基础结构简单、 造价低、受海床沙砾影响不 大，抗风暴和风浪袭击性能 好，稳定性和可靠性好。
空心短轴 中速齿轮箱 永磁同步电机
全变频器后置
歌美飒 G-128
2. 风机的分类——按运行环境
· 海上风机 · 潮间带风机
近海、深海
· 陆上风机
● 其它分类
常温、低温、高原
叶片数、频率、发电机类型等等
五、风机的结构
风轮
机舱
塔筒
基础
风轮系统
机舱系统
导流罩 轮毂 叶片
机舱罩
传动链 偏航系统
控制系统
2. 风机的分类——按传动链形式划分
传统型
主轴+齿轮箱+高速中压双馈电机方案设计
Repower 5MW 126
2. 风机的分类——按传动链形式划分
直驱型
直驱无中心主轴 单主轴承集成到电机里 永磁中压发电机前置 水冷四象限全变频器
Darwind DD115
2. 风机的分类——按传动链形式划分
半直驱型 齿轮箱和主轴不可以单独拆装，需要将叶轮卸下。
消防系统
灭火
电气部件
高速轴
操作和维护系统
塔筒提升系统 机舱起重机 维护平台 盘车系统 风轮锁紧系统
塔筒提升系统
机舱起重机
桁架式
覆盖面积广 操作简单
悬臂式 安装面小
结构简单
维护平台
安全
易于维护
气象站
机械式
情报收集 超声波式
风速
风向
塔筒
支撑
钢结构式
混合式
桁架式（小风机）
容纳
桁架式
混合式
二、宏观和微观选址——数据采集
测风
三、风机选型——风区的划分（GL）
10分钟参考风速
年平均风速
湍流强度 3s极大风速
三、风机选型
1、确定风区等级：Ⅰ Ⅱ Ⅲ s 2、确定湍流等级：A B (C) 3、确定环境条件：高原、低温、海上、出口（60Hz） 4、从已有机型中选择适合机型，并进行适应性和经济性分析 例：年平均风速：7.9 m/s，参考风速：41m/s，湍流强度：0.15
对风
解缆
偏航驱动 偏航轴承 偏航制动系统 偏航润滑系统
机舱冷却系统
机舱空气 齿轮箱
发电机
变频器
变压器
空-空冷 自然风冷
空-油冷
空-水冷
强制风冷
控制系统
风机的状态控制 控制系统的基本功能 安全
● 根据风速信号自动进行启动、并网或从电网切出 ● 根据风向信号自动对风 ● 根据功率因数及输出电功率大小自动进行电容切换补偿 ● 脱网时保证机组安全停机 ● 运行中对电网、风况和机组状态进行监测、分析与记录，异常情况判断及处理
海上基础——浮动式
优点：建设及安装方法灵活，可移动、易拆除，适用深水区； 缺点：不稳定，只适合风浪小的海域，另外齿轮箱及发电机等旋转运动的机械长期 处于巨大的加速度力量下，潜在地增加安装失败的危险及降低预期使用寿命。
二、宏观和微观选址
找资源 优化利用 资源
对项目经济可行性起主要作用。 控制场址经济潜力的主要因素之一是风能资源的特性。
宏观选址基本概念
风电场宏观选址即风电场场址选择。是在一个较大的 地区内，通过对若干场址的风能资源和其它建设条件的分 析和比较，确定风电场的建设地点、开发价值、开发策略 和开发步骤的过程，是企业能否通过开发风电场获取经济 利益的关键。
缺点：安装过程中由于 负压筒内土体会形成土 塞；在下沉过程中容易 产生倾斜，需频繁矫正； 筒形基础在海洋工程和 海上风机的工程应用案 例还较少，可靠性待进 一步验证。
海上基础——多桩式
优点：适用于各种地质条件、水深，重量较 轻，建造和施工方便，无需做任何海床准备；
缺点：建造成本高，安装需要专用设备，施 工安装费用较高，达到工作年限后很难移动。
8.3-16.8
变桨变速 3 25-28 10.3/10.2 IEC TC3B
8.3-16.8
变桨变速 3 25-28 10.3/10.2 IEC TC3B
安全风速(m/s)
70
70
70/52.5
52.5
52.5
四、风机原理
1. 风机基本原理
风
能
风轮
机械能
发电机
电 能
1 3 L C p A V 2
微观选址基本原则 1、尽量集中布置。
占地面积、电缆、场内道路。降低工程造价，降低场内线损。
2、尽量减小风电机组之间尾流影响 。
行距为3D-5D，列距为5D-9D。
3、避开障碍物的尾流影响区。
4、满足风电机组的运输条件和安装条件。 5、视觉上要尽量美观。
追求视觉上的美观，会损失一定的发电量，因此在经济效益和美观上，也要 有一定的平衡。
Hale Waihona Puke 风力发电基础知识介绍风力发电概述
● 新能源（新、绿）
风能、核能、太阳能、生物质、地热、海洋能 等
2%、 53764台、75324.2MW（安装）、1.7%、
清洁能源（21.4%）：加上水电（17%）
● “老技术”
各种成熟技术在风力发电系统中的“整合”
● 多学科
机、电、液、软件、载荷计算、材料、土木工程等
风区=
？
海装2MW机型谱
技术参数 额定功率(kW) 风轮直径(m) 轮毂高度(m) H82-2.0MW 2000 82 70 H87-2.0MW 2000 87 70/80 H93-2.0MW 2000 93 70/80 H102-2.0MW 2000 102 80 H111-2.0MW 2000 111 80