附录2：《风力发电实验室建设方案》-中国建设招标网

风力发电实验室建设方案

１、建设项目必须符合的总要求

风力发电实验室是要求建设一个符合风力发电专业和实际风电专业教学要求的风力发电系统，包括具有无级可变风速及可任意连续可变风向的模拟风力源系统(与并网型双馈风力发电机组配套实验)和三组无级可变风速及6０度连续可变风向的模拟风力源系统（与小型风力发电机组配套实验）。由一套采用主动偏航齿轮驱动形式的、模拟大型变桨距变速恒频风力异步双馈发电机组、双PＷM变流器、电气测控柜和中控台构成的风力发电教学实训系统，以及由三套小型风力发电机和配套仪器仪表所组成的一个符合大、小型风电机组实验技术要求的综合风力发电实验室，以满足学生教学实训要求。同时需要系统地考虑教学实训项目的要求并具一定的特色。所以本建设项目具体实施的投标单位，不仅要吸收目前并网型风力发电设备的新技术，还应紧密结合教学的实际,必须全面满足完成实训项目的要求,模拟风场与变桨距异步双馈发电机组必须符合教学要求的实际原形的物理模拟标准。要能够观察到各种工况的物理过程，获得明确的物理概念,可以探索到现象的本质极其变化的基本规律，在教学实训中可使风力发电实验室的作用和功能得到进一步的拓展，能够进行典型系统的实训,应符合实训教学的可测试性和可操作性。

2、对模拟风场系统结构的基本要求

以风能为动力的发电设备，称为风力发电机组。在实际风电工程中，安装在风电场中的风力发电机组的原动力风能是自然风,风的速度和方向是不断变化的,而功率与风速的立方成正比。因此在实验室的室外模拟风场中必须设计建设一个连续可变风速及可任意连续可变风向的模拟风力源系统。

在室外模拟风场中安装的风力发电机组要求是采用30０W小型风力发电组，整个风场用金属网隔离。

在室内安装的并网型风力发电机组要求设计制造成采用主动偏航齿轮驱动形式的、由变桨距风轮机、齿轮箱和异步双馈发电机组等构成风电主机，风速和风向信号取自于室外模拟风场的模拟风力源系统，变桨距调节信号取自于发电机功率。

并网型风力发电机组的原动力采用直流调速电机，直流调速电机的转速与室外模拟风场中测得的风速成正比。

并网型风力发电机组产生的电能,通过电缆经模拟箱式变电站将其电压由0.６9KV模拟升至10KV后，是经架空线路或电缆模拟输送到风电场的变电所。

3、对并网型风力发电机组的基本要求

并网型风力发电机组的功能是将风中的动能转换成机械能,再将机械能转换为电能，输送到电网中。要求并网型风力发电机组的在设定的模拟风况和电网条件下能够长期安全运行。

3.１、并网型风力发电机组系统

分为风轮、齿轮箱、发电机、塔筒和基础等几个部分。

经过调研和综合分析,为了符合风力发电专业和实际并网型风电工程的教学要求，本并网型风力发电机组设计制造要求是:采用三叶片(叶片长度根据实验室场地允许条件取）围绕叶片纵向轴线转动的变桨距风轮机，具有主动偏航齿轮驱动功能,采用双馈异步发电机。

底盘上安装除了控制器以外的机组主要部件。

塔架支撑底盘达到1M的高度,筒内安置发电机和控制器之间的动力电缆、控制和通信电缆，塔架结构采用筒形。

基础根据实验室的地质情况和塔架筒形结构形式设计。其中心预置与塔架连接的基础部件,保证将风力发电机组牢牢固定在基础上。

３.2、并网型风力发电机组

由传动系统、偏航系统，液压系统与制动系统、发电机、控制与安全系统等组成。

传动系统：包括主轴、齿轮箱和联轴节。轮毂与主轴固定连接,将风轮的转矩传递给齿轮箱。也可将主轴与齿轮箱的输入轴合为一体。由于模拟大型风力发电机组,风轮的转速可考虑在０~30r/min范围内,通过齿轮箱增速经高速轴驱动发电机旋转。

偏航系统：偏航系统要求跟踪风向的变化,驱动机舱围绕塔架中心线旋转，使风轮扫掠面与风向保持垂直。将模拟风向信号经传感器发给控制器,经过与风轮的实际方位进行比较后，发出指令给偏航电动机,驱动小齿轮沿着与塔架顶部固定的大齿圈移动,经过偏航轴承使机舱传动，直到风轮对准模拟风向后停止。

液压系统：要求为油缸和制动器提供驱动压力。液压系统由电动机、油泵、油箱、过滤器、管路及各种液压阀等组成。油缸主要是用于驱动变桨距风轮的变距机构。

制动系统:本并网型风力发电机组要求设置空气动力制动和机械制动两部分。要求变桨距风轮能处于顺桨位置时模拟利用空气阻力使风轮减速或停机的状态，以便显示空气动力制动原理。要求在齿轮箱的高速输出轴上设置的盘式制动器,进行机械制动。本实训系统在运行时要让机组停机，首先采用模拟空气制动,由原动机减速来模拟风轮减速,再采用机械制动使风轮停转。

发电机:将风轮的机械能转换为电能,本并网型风力发电机组要求采用双馈异步发电机。当模拟风速增加使齿轮箱高速输出轴转速达到异步发电机同步转速时，机组并入电网，向电网送电。模拟风速继续增加,发电机转速也略为升高，增加输出功率。达到额定模拟风速后，通过风轮叶片的调节，模拟稳定在额定功率不再增加。反之模拟风速减小,发电机转速低于同步转速时,则从电网吸收电能,处于电动机状态，经过适当延时后脱开电网。

控制系统：包括控制和监测两部分，控制部分要求有手动控制和自动控制。可在现场根据需要进行手动控制,自动控制要求在无人值守的条件下实施运行人员设置的控制策略,保证机组正常安全运行。监测部分将各种传感器采集到的数据送到控制器，经过处理作为控制参数或作为原始记录储存起来，在机组控制的显示屏上可以查询,也应送到实验室中央控制室的电脑系统。

安全系统：要保证机组在发生非正常情况时立即停机,风轮被制动停止旋转。

4、对并网型风力发电机组主要参数的要求

本并网型风力发电机组要求提供一个功率曲线图,横坐标是风速，纵坐标是机组的输出功率。功率曲线主要分为上升和稳定两部分,机组开始向电网输出功率时的模拟风速称为切入风速。随着模拟风速的增大,输出功率上升,输出功率大约与风速的立方成正比，达到额定功率值时的风速称为额定风速。此后模拟风速再增加，由于风轮的调节，功率保持不变。5、对并网型风力发电机组布局和中心位置的要求

投标建设厂家首先论证总体设计任务和技术要求,以现有技术确定机组、布局，确定所设计模拟风力发电机组的几何尺寸、重量和性能等基本特性。

５.１、整机总体布置

整机各部件、各系统、附件和设备等布置要求合理、协调、紧凑,保证正常工作和便于维护等要求,并考虑有效合理的重心位置。

6、对并网型风力发电机组风轮总体参数的要求

６.1、风轮叶片数B

由于三叶片的风力发电机的运行和输出功率较平稳，本并网型风力机采用三叶片风轮。

６.2、风轮直径D

风轮直径应根据实验室场地限制考虑尽量取长（并网机组的风轮叶片长度缩短）。

6．3、设计风速V1