风能及其利用.pptx

第十一讲第十一讲 风能及其利用风能及其利用内内 容容一、风能的概念一、风能的概念二、世界风能的发展历史二、世界风能的发展历史三、世界风力发电现状三、世界风力发电现状四、我国风力发电现状四、我国风力发电现状五、风力发电设备五、风力发电设备六、风力发电产业介绍六、风力发电产业介绍一、风能的概念1、风的形成、风的形成 太阳辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布太阳辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布太阳辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布太阳辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布不均，在不均压力作用下，空气沿水平方向运动就形成风。不均，在不均压力作用下，空气沿水平方向运动就形成风。不均，在不均压力作用下，空气沿水平方向运动就形成风。不均，在不均压力作用下，空气沿水平方向运动就形成风。风是一个矢量，既有大小又有风是一个矢量，既有大小又有风是一个矢量，既有大小又有风是一个矢量，既有大小又有 方向。方向。方向。方向。描述风况的两个参数：风向、描述风况的两个参数：风向、描述风况的两个参数：风向、描述风况的两个参数：风向、风速风速风速风速 地球表面风的形成和风向地球表面风的形成和风向 山谷风山谷风山谷风山谷风 海陆风海陆风海陆风海陆风 季风季风季风季风:随季节转换的风随季节转换的风随季节转换的风随季节转换的风谷风：由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡谷风：由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡谷风：由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡谷风：由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡山风：夜间由平原或山坡吹向谷地山风：夜间由平原或山坡吹向谷地山风：夜间由平原或山坡吹向谷地山风：夜间由平原或山坡吹向谷地陆风：晚上陆风吹向海上陆风：晚上陆风吹向海上陆风：晚上陆风吹向海上陆风：晚上陆风吹向海上海风：在沿海地区，白天由于陆地与海洋的温度差而海风：在沿海地区，白天由于陆地与海洋的温度差而海风：在沿海地区，白天由于陆地与海洋的温度差而海风：在沿海地区，白天由于陆地与海洋的温度差而 形成海风吹向陆地形成海风吹向陆地形成海风吹向陆地形成海风吹向陆地2、风的特性、风的特性(1)(1)(1)(1)风随时间的变化风随时间的变化风随时间的变化风随时间的变化 风的日变化风的日变化风的日变化风的日变化 地面上是夜间风弱，白天风强；高空中却是夜里风强，白地面上是夜间风弱，白天风强；高空中却是夜里风强，白地面上是夜间风弱，白天风强；高空中却是夜里风强，白地面上是夜间风弱，白天风强；高空中却是夜里风强，白天风弱。在沿海地区，白天产生海风，夜晚产生陆风。天风弱。在沿海地区，白天产生海风，夜晚产生陆风。天风弱。在沿海地区，白天产生海风，夜晚产生陆风。天风弱。在沿海地区，白天产生海风，夜晚产生陆风。风的季节变化风的季节变化风的季节变化风的季节变化 由于在不同的季节，太阳和地球的相对位置不同，使地由于在不同的季节，太阳和地球的相对位置不同，使地由于在不同的季节，太阳和地球的相对位置不同，使地由于在不同的季节，太阳和地球的相对位置不同，使地球上存在季节性温度变化，因此，风也会产生季节性变化规球上存在季节性温度变化，因此，风也会产生季节性变化规球上存在季节性温度变化，因此，风也会产生季节性变化规球上存在季节性温度变化，因此，风也会产生季节性变化规律。律。律。律。季节性变化季节性变化季节性变化季节性变化(2)(2)(2)(2)风的随机性变化风的随机性变化风的随机性变化风的随机性变化 日变化日变化日变化日变化典型的不同地点的典型的不同地点的典型的不同地点的典型的不同地点的风速日变化曲线风速日变化曲线风速日变化曲线风速日变化曲线 紊流紊流紊流紊流 紊流主要是由于气流紊流主要是由于气流紊流主要是由于气流紊流主要是由于气流与地面的摩擦而产生的。与地面的摩擦而产生的。与地面的摩擦而产生的。与地面的摩擦而产生的。8min8min内风速风向随时间的瞬时变化过程内风速风向随时间的瞬时变化过程3.风速的描述风力风力等级等级风的风的名称名称陆地地面物的征象陆地地面物的征象相应风速相应风速（km/h）(m/s)0无风无风 大气稳静，炊烟直上大气稳静，炊烟直上11732.64.风能资源地球风能约为2.74109MW可利用风能为2107MW，是地球水能的十倍只要利用上地球1%的风能就能满足全球能源的需要降低成本，提高产出，是普及风能发电必须克服的障碍 风能密度 通过截面积的风所含的能量，常以W/m2表示。风能密度与空气密度有直接关系一般，海边地势地，气压高，空气密度大，风能密度就高。高山气压低，空气稀薄，风能密度就小些。如果高山风速大、气温低仍有相当大的风能潜力。我国探明风能理论储量为32.26亿KW可发利用为2.53亿KW，近海可利用风能7.5亿KW东南沿海是最大风能资源区，风能密度为200W/M2300W/M2大于6m/s的风速时间，全年3000h以上就可取得较大经济利润效益风能资源丰富的地区主要分布在西北、华北和东北的草原和戈壁，以及东部和东南沿海及岛屿西部地区的风能资源占全国风能资源的50%以上甘肃省实际可开发的风能储量为1143万kW青海省为2421万kW新疆维吾尔自治区为3433万kW内蒙古自治区为6178万kW。云南省和西藏自治区也有很多地区可以利用风能。中国有效风能密度分布我国风能资源区划我国风能资源区划风能丰富区风能丰富区东南沿海、山东半岛、辽东半岛东南沿海、山东半岛、辽东半岛三北地区三北地区松花江下游区松花江下游区风能较丰富区风能较丰富区东南沿海内陆和渤海沿海区东南沿海内陆和渤海沿海区三北的南部区三北的南部区青藏高原青藏高原风能可利用区风能可利用区两广沿海区两广沿海区大小兴安岭地区大小兴安岭地区中部地区中部地区风能贫乏区风能贫乏区川云贵和南岭山地区川云贵和南岭山地区雅鲁藏布江和昌都区雅鲁藏布江和昌都区塔里木盆地西部区塔里木盆地西部区二、世界风能的发展历史 人类开发利用风能的历史风帆助航、风力发电、风车提水风电路灯微型风力发电机风车12世纪风车从中东传入欧洲。16世纪，荷兰人利用风车排水、与海争地，在低洼的海滩上建国立业。在蒸汽机出现之前，风力机械是动力机械的一大支柱，但因竞争不过蒸汽机、内燃机等而被淘汰。19 世纪丹麦人首先研制了风力发电机。1891年，丹麦建成世界第一座风力发电站。20世纪70年代后，风力发电蓬勃发展。21世纪中叶，风能成为世界能源供应的支柱之一。1.欧洲利用风能的历史3000年前的商代：开始出现帆船唐代：“乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海”明代：郑和下西洋明代后：宋应星天工开物有：“扬郡以风帆数扇，俟风转车，风息则止”方以智著的物理小识有：“用风帆六幅，车水灌田，淮阳海皆为之”中国沿海沿江地区的风帆船和用风力提水灌溉或制盐的做法，一直延续到20世纪50年代2.我国利用风能的历史3.积极开发风能的国家风能开发积极的国家主要有两类第一类是德、美等欧美国家，为保护环境降低二氧化碳排放量，在考虑环境成本的基础上，愿意花钱利用风能第二类是发展中国家，如印度、中国等，主要是因为缺电，愿意利用风能。但这类市场有赖于政府支持 中国风能发展需要制度创新中国风力资源丰富，但风电发展落后原因：缺乏透明、完整、可持续、有效力的风能政策和法律制度国家发改委制定的可再生能源中长期发展规划指出：到2020年中国风电装机容量将达到2000万瓦，要实现这一目标需要制度创新2024/8/9 周五20三、世界风电发展状况三、世界风电发展状况世界风力发电持续快速发展世界风力发电持续快速发展根据世界风能协会（根据世界风能协会（WWEAWWEA）统计，）统计，19961996年世界风电总装年世界风电总装机容量为机容量为607607万万KWKW，20072007年为年为93859385万千瓦，万千瓦，20082008年达到年达到1.21.2亿千瓦。亿千瓦。0808年世界当年风电装机为年世界当年风电装机为27052705万千瓦，增万千瓦，增速达到速达到28.828.8。20082008年世界风力发电机组市场规模达到年世界风力发电机组市场规模达到475475亿美元。亿美元。2008年底全球年底全球1.2亿千瓦的风电总装机容量，意味着每年亿千瓦的风电总装机容量，意味着每年发电发电260TWh，可以减少二氧化碳排放，可以减少二氧化碳排放1.58亿吨。亿吨。2024/8/9 周五211997年到2008年世界风力发电装机2024/8/9 周五222003-2008年世界风力发电装机容量前十位国家2024/8/9 周五232009-2030年世界风电装机预测2024/8/9 周五242008年世界排名前十位的整机制造商美国世界上风力机装机容量最多的国家，超过2X104MW，每年还以10的速度增长瑞典、荷兰、英国、丹麦、德国、日本、西班牙，制定了相应的风力发电计划风力发电技术日趋受到世界各国的普遍重视。目前全世界风电装机容量达到490万千瓦，而且还在以年均60的速度增长，反映了当今国际电力发展的一个新动向。预计年风电将进入每个欧洲家庭 在整个欧洲创造300万个工作机会重振衰退的工业和不景气的行业创造几百万欧元的新能源市场使欧洲走上使用完全清洁能源供应系统之路，即安全、可靠和环境可持续发展提供比煤电和核电更廉价的能源大型风力发电场2024/8/9 周五28Multibrid M5000 风力发电机组2024/8/9 周五29Repower 5MW风力发电机组新新S型型垂垂直直轴轴风风力力发发电电机机新新S型型垂垂直直轴轴风风力力发发电电机机风风筝筝风风力力发发电电机机风风筝筝风风力力发发电电机机渔民船上的微型风力发电机小型风电机组风电路灯农田里的风机组2024/8/9 周五38 海上风力发电快速发展海上风力发电快速发展发展海上风电是国际上风电发展的一个方向。发展海上风电是国际上风电发展的一个方向。目前，海上风电技术日趋成熟，并开始进入规目前，海上风电技术日趋成熟，并开始进入规模化开发阶段。模化开发阶段。至至2006年止，世界海上风电总装机容量已达年止，世界海上风电总装机容量已达80万千瓦，主要集中在丹麦和英国。欧洲在开发万千瓦，主要集中在丹麦和英国。欧洲在开发海上风能方面依然走在世界前列。海上风能方面依然走在世界前列。据专家预计，到据专家预计，到2010年和年和2020年，欧洲海上风年，欧洲海上风电总装机容量将分别达到电总装机容量将分别达到1000万千瓦和万千瓦和7000万万千瓦。千瓦。2024/8/9 周五391.5MW1.5MW叶片海上风场运行叶片海上风场运行l 20072007年年1111月月8 8日，由中海油投资日，由中海油投资的第一台海上风力发电机组安装的第一台海上风力发电机组安装运行，其中主机采用金风科技公运行，其中主机采用金风科技公司研发的司研发的1.5MW1.5MW永磁直驱风力发永磁直驱风力发电机组，叶片为电机组，叶片为HT34HT34型叶片。型叶片。海海上上发发电电2024/8/9 周五41海上风力发电快速发展2024/8/9 周五42 丹麦海滩风电场建设海上风电场2024/8/9 周五43海上风电场2024/8/9 周五44海上风电场四四.我国风力发电现状我国风力发电现状 1.我国风力发电现状（1）发展迅速，建设规模不断扩大）发展迅速，建设规模不断扩大 我国的风力发电始于我国的风力发电始于20世纪世纪50年代后期年代后期1986年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场场到到1990年已建成年已建成4座并网型风电场，总装机容量为座并网型风电场，总装机容量为4.215MW，其最大单机容量为，其最大单机容量为200kW。到到1995年，全国共建成了年，全国共建成了5座并网型风电场，装机总容座并网型风电场，装机总容量为量为36.1MW，最大单机容量为，最大单机容量为500kW。1996年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，最大年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，最大单机容量为单机容量为1500kW。据中国风能协会最新统计，据中国风能协会最新统计，2007年中国除台湾省外新增年中国除台湾省外新增风电机组风电机组3,144 台。台。2007年中国除台湾省外累计风电机年中国除台湾省外累计风电机组组6,458台，装机容量台，装机容量5,890MW。2024/8/9 周五48中国风力发电快速发展2024/8/9 周五49新疆达板城风电场2024/8/9 周五50广东南澳风电场2024/8/9 周五51承德风电场2024/8/9 周五52 风电场图片（内蒙辉腾西勒）2024/8/9 周五53中国风电市场将持续高速发展中国风电市场将持续高速发展根据国家能源局最新规划，2020年全国风力发电装机将达到1亿千瓦。从2009年到2020年国内新增风电装机容量平均每年将达到740万千瓦，投入风电场的资金将达到660亿元740亿元，其中风机设备将达到444亿元。国家能源局已规划将在6个地区建设千万千瓦级的风电场：甘肃酒泉1100万千瓦；新疆哈密2000万千瓦；内蒙西部2000万千瓦；内蒙东部3000万千瓦；河北1000万千瓦；江苏1000万千瓦（含700万海上风场）（2）国家及政府有关部门重视和支持风力国家及政府有关部门重视和支持风力发电发电为了支持风力发电，原电力部制定了为了支持风力发电，原电力部制定了风力发电场运行规程风力发电场运行规程电力行业标电力行业标准，明确了风电上网及电价确定的原准，明确了风电上网及电价确定的原则则 （3）专业队伍和国产化水平逐渐提）专业队伍和国产化水平逐渐提高高自自20世纪世纪70年代中、后期开始，我国真正进入了现代风力年代中、后期开始，我国真正进入了现代风力发电技术的研究和开发阶段。同时也取得了明显的社会效发电技术的研究和开发阶段。同时也取得了明显的社会效益和经济效益，主要解决了边远无电地区的农、牧、渔民益和经济效益，主要解决了边远无电地区的农、牧、渔民的用电问题。的用电问题。经过多年的实践，培养了一批专业的风电设计、开发经过多年的实践，培养了一批专业的风电设计、开发建设和运行管理队伍，为今后大规模发展风电创造了建设和运行管理队伍，为今后大规模发展风电创造了良好的条件。大型风电机组的制造技术我国已基本掌良好的条件。大型风电机组的制造技术我国已基本掌握，主要零部件国内都能自行制造，如发电机、齿轮握，主要零部件国内都能自行制造，如发电机、齿轮箱和叶片等。箱和叶片等。2.我国风力发电存在的问题我国风力发电存在的问题（1）对风能资源勘察不够全面对风能资源勘察不够全面 我国现有的风资源分布图很粗，无法满我国现有的风资源分布图很粗，无法满足现在风电场选址的要求，迫切需要进足现在风电场选址的要求，迫切需要进一步细化。一步细化。（2）风电设备和制造技术落后风电设备和制造技术落后我国风电建设远远落后于世界发展的主要原我国风电建设远远落后于世界发展的主要原因是，没有加大力度依靠国内雄厚的机电制因是，没有加大力度依靠国内雄厚的机电制造业基础，吸收引进国外先进技术对风电成造业基础，吸收引进国外先进技术对风电成套设备进行自主开发。套设备进行自主开发。（3）风电成本高风电成本高 国内已经建成的微不足道的风电容量几国内已经建成的微不足道的风电容量几乎全部为进口的成套设备，导致风电场乎全部为进口的成套设备，导致风电场投资高、电价高，与火电、水电比，缺投资高、电价高，与火电、水电比，缺乏市场竞争能力。乏市场竞争能力。（4）政策扶持力度不够政策扶持力度不够 风电开发前期投入巨大，而国内的风电风电开发前期投入巨大，而国内的风电项目缺乏正常的投融资渠道。项目缺乏正常的投融资渠道。由于长期给予风电的实际关注力度不够，由于长期给予风电的实际关注力度不够，缺少对风电扶持的长期具体措施，与国缺少对风电扶持的长期具体措施，与国外政府的扶持政策和取得的成效相比，外政府的扶持政策和取得的成效相比，存在着很大的差距。存在着很大的差距。3.风力发电前景的建议风力发电前景的建议（1）做好风能资源的勘察做好风能资源的勘察风资源的测定是发挥风电作用的前提基础，因风资源的测定是发挥风电作用的前提基础，因此将来应该在这方面增大投入，对我国实际的此将来应该在这方面增大投入，对我国实际的风资源在总体上有细致准确的了解，为政府和风资源在总体上有细致准确的了解，为政府和风电的决策者合理地规划风电提供正确的指导。风电的决策者合理地规划风电提供正确的指导。（2）提高风电机组的制造技术提高风电机组的制造技术 要提高我国风力发电应用的技术水平，需要不要提高我国风力发电应用的技术水平，需要不断增进与发达国家的交流，学习其先进技术，断增进与发达国家的交流，学习其先进技术，只有清楚彼此差距，才能不断提升我国的风电只有清楚彼此差距，才能不断提升我国的风电技术水平。技术水平。提高风电技术也是降低风电成本和上网电价的提高风电技术也是降低风电成本和上网电价的关键所在。关键所在。（3）依托政策发展风电依托政策发展风电 政策法规的出台为风力发电的发展提供了制度政策法规的出台为风力发电的发展提供了制度上的支持，在具体的措施和规则上还要细化、上的支持，在具体的措施和规则上还要细化、规范、便于操作，使风电的发展稳步，快速的规范、便于操作，使风电的发展稳步，快速的发展起来。发展起来。五、风力发电设备五、风力发电设备一、机一、机一、机一、机 舱舱舱舱l l 机舱座上覆盖有机舱罩，材料是机舱座上覆盖有机舱罩，材料是机舱座上覆盖有机舱罩，材料是机舱座上覆盖有机舱罩，材料是玻璃钢，具有轻质高强的特点，有玻璃钢，具有轻质高强的特点，有玻璃钢，具有轻质高强的特点，有玻璃钢，具有轻质高强的特点，有效地密封，以防止外界侵蚀，如雨、效地密封，以防止外界侵蚀，如雨、效地密封，以防止外界侵蚀，如雨、效地密封，以防止外界侵蚀，如雨、潮湿、盐雾、风砂等。潮湿、盐雾、风砂等。潮湿、盐雾、风砂等。潮湿、盐雾、风砂等。l l 机舱上安装有散热器，用于齿轮机舱上安装有散热器，用于齿轮机舱上安装有散热器，用于齿轮机舱上安装有散热器，用于齿轮箱和发电机的冷却；同时，在机舱箱和发电机的冷却；同时，在机舱箱和发电机的冷却；同时，在机舱箱和发电机的冷却；同时，在机舱内还安装有加热器，使得风电机组内还安装有加热器，使得风电机组内还安装有加热器，使得风电机组内还安装有加热器，使得风电机组在冬季寒冷的环境下，机舱内保持在冬季寒冷的环境下，机舱内保持在冬季寒冷的环境下，机舱内保持在冬季寒冷的环境下，机舱内保持在在在在10101010以上的温度。以上的温度。以上的温度。以上的温度。二、叶二、叶二、叶二、叶 片片片片叶片结构选用材料叶片结构选用材料主要材料由玻璃纤维增强塑料（主要材料由玻璃纤维增强塑料（GRPGRP）、）、碳纤维增强塑料（碳纤维增强塑料（CFRPCFRP）、木材、钢和铝）、木材、钢和铝等；等；对于大型风电机组来说，主要考虑叶片刚对于大型风电机组来说，主要考虑叶片刚度、固有特性和经济性，目前世界上绝大度、固有特性和经济性，目前世界上绝大多数叶片都采用复合材料制造多数叶片都采用复合材料制造 ，即，即GRPGRP或或CFRPCFRP。主要优点是轻质高强、易成型、抗。主要优点是轻质高强、易成型、抗腐蚀、维修方便等。腐蚀、维修方便等。复合材料叶片成型工艺复合材料叶片成型工艺目前国际上多采用玻璃纤维增强塑料，成目前国际上多采用玻璃纤维增强塑料，成型工艺有手工湿法成型、真空辅助注胶成型工艺有手工湿法成型、真空辅助注胶成型和手工预浸布铺层等。型和手工预浸布铺层等。碳纤维复合材料强度高、重量轻，但是其碳纤维复合材料强度高、重量轻，但是其价格昂贵，经济性差，一般在价格昂贵，经济性差，一般在2MW2MW米以上米以上机组的叶片中使用，机组的叶片中使用，2MW2MW以下的机组叶片以下的机组叶片使用很少。使用很少。叶片剖面结构叶片剖面结构 LM LM LM LM 叶片叶片叶片叶片 Vastas Vastas Vastas Vastas 叶片叶片叶片叶片 三、主轴三、主轴/主轴承座主轴承座/轴承轴承 主轴的作用在于将转子叶片上的旋转力矩传到齿轮箱上，主主轴的作用在于将转子叶片上的旋转力矩传到齿轮箱上，主主轴的作用在于将转子叶片上的旋转力矩传到齿轮箱上，主主轴的作用在于将转子叶片上的旋转力矩传到齿轮箱上，主轴与齿轮箱的连接大多采用胀紧式联轴器，这样可保证主轴轴与齿轮箱的连接大多采用胀紧式联轴器，这样可保证主轴轴与齿轮箱的连接大多采用胀紧式联轴器，这样可保证主轴轴与齿轮箱的连接大多采用胀紧式联轴器，这样可保证主轴与齿轮箱同心，在运行中免于维护。主轴上坚固的三点悬挂与齿轮箱同心，在运行中免于维护。主轴上坚固的三点悬挂与齿轮箱同心，在运行中免于维护。主轴上坚固的三点悬挂与齿轮箱同心，在运行中免于维护。主轴上坚固的三点悬挂支撑，能够很好地吸收弯矩，降低齿轮箱输入轴的径向负载。支撑，能够很好地吸收弯矩，降低齿轮箱输入轴的径向负载。支撑，能够很好地吸收弯矩，降低齿轮箱输入轴的径向负载。支撑，能够很好地吸收弯矩，降低齿轮箱输入轴的径向负载。有些风电机组采用双轴承的结构设计，目的在于减少由于风有些风电机组采用双轴承的结构设计，目的在于减少由于风有些风电机组采用双轴承的结构设计，目的在于减少由于风有些风电机组采用双轴承的结构设计，目的在于减少由于风作用于叶片而引起的轴向推力，以及消除风电机组运行时齿作用于叶片而引起的轴向推力，以及消除风电机组运行时齿作用于叶片而引起的轴向推力，以及消除风电机组运行时齿作用于叶片而引起的轴向推力，以及消除风电机组运行时齿轮箱低速轴侧的俯仰力矩，改善齿轮箱运行环境，避免近年轮箱低速轴侧的俯仰力矩，改善齿轮箱运行环境，避免近年轮箱低速轴侧的俯仰力矩，改善齿轮箱运行环境，避免近年轮箱低速轴侧的俯仰力矩，改善齿轮箱运行环境，避免近年来，世界范围出现的齿轮箱行星轮系轴断裂问题。两个主轴来，世界范围出现的齿轮箱行星轮系轴断裂问题。两个主轴来，世界范围出现的齿轮箱行星轮系轴断裂问题。两个主轴来，世界范围出现的齿轮箱行星轮系轴断裂问题。两个主轴承选用双列向心推力滚子轴承，还可以吸收大部分的来自风承选用双列向心推力滚子轴承，还可以吸收大部分的来自风承选用双列向心推力滚子轴承，还可以吸收大部分的来自风承选用双列向心推力滚子轴承，还可以吸收大部分的来自风轮的轴向推力，进而，降低齿轮箱输入轴的轴向负载。轮的轴向推力，进而，降低齿轮箱输入轴的轴向负载。轮的轴向推力，进而，降低齿轮箱输入轴的轴向负载。轮的轴向推力，进而，降低齿轮箱输入轴的轴向负载。四、齿轮箱四、齿轮箱 600kW600kW以下风电机组多为平行轴结构，大于以下风电机组多为平行轴结构，大于以下风电机组多为平行轴结构，大于以下风电机组多为平行轴结构，大于600kW600kW的风电的风电的风电的风电机组基本是采用行星轮结构或行星轮加平行轴结构。机组基本是采用行星轮结构或行星轮加平行轴结构。机组基本是采用行星轮结构或行星轮加平行轴结构。机组基本是采用行星轮结构或行星轮加平行轴结构。齿轮箱体采用球铁铸造而成，齿轮箱的负荷及压力通过齿齿轮箱体采用球铁铸造而成，齿轮箱的负荷及压力通过齿齿轮箱体采用球铁铸造而成，齿轮箱的负荷及压力通过齿齿轮箱体采用球铁铸造而成，齿轮箱的负荷及压力通过齿轮箱两侧的支撑传到塔架和基础，该支撑为强力橡胶结构，轮箱两侧的支撑传到塔架和基础，该支撑为强力橡胶结构，轮箱两侧的支撑传到塔架和基础，该支撑为强力橡胶结构，轮箱两侧的支撑传到塔架和基础，该支撑为强力橡胶结构，可以降低风电机组的噪音和震动。可以降低风电机组的噪音和震动。可以降低风电机组的噪音和震动。可以降低风电机组的噪音和震动。在齿轮箱后部的高速轴上安装有刹车盘，其连接方式是采在齿轮箱后部的高速轴上安装有刹车盘，其连接方式是采在齿轮箱后部的高速轴上安装有刹车盘，其连接方式是采在齿轮箱后部的高速轴上安装有刹车盘，其连接方式是采用胀紧式联轴器；液压制动器通过螺栓紧固在齿轮箱体上；用胀紧式联轴器；液压制动器通过螺栓紧固在齿轮箱体上；用胀紧式联轴器；液压制动器通过螺栓紧固在齿轮箱体上；用胀紧式联轴器；液压制动器通过螺栓紧固在齿轮箱体上；齿轮箱高速轴通过柔性连接与发电机轴连接。齿轮箱高速轴通过柔性连接与发电机轴连接。齿轮箱高速轴通过柔性连接与发电机轴连接。齿轮箱高速轴通过柔性连接与发电机轴连接。刹车机构的作用刹车机构的作用刹车机构的作用刹车机构的作用1 1、使风力发电机组在发生故障或紧急情况下，能快速、平、使风力发电机组在发生故障或紧急情况下，能快速、平、使风力发电机组在发生故障或紧急情况下，能快速、平、使风力发电机组在发生故障或紧急情况下，能快速、平稳的制动停机。稳的制动停机。稳的制动停机。稳的制动停机。2 2、在运行情况下使机组保持稳定，不被侧风或绕流影响。、在运行情况下使机组保持稳定，不被侧风或绕流影响。、在运行情况下使机组保持稳定，不被侧风或绕流影响。、在运行情况下使机组保持稳定，不被侧风或绕流影响。五、刹车机构五、刹车机构 刹车机构组成刹车机构组成刹车机构组成刹车机构组成1 1、叶尖刹车（阻尼板、动叶片、小叶片）、叶尖刹车（阻尼板、动叶片、小叶片）、叶尖刹车（阻尼板、动叶片、小叶片）、叶尖刹车（阻尼板、动叶片、小叶片）2 2、风轮刹车（低速、高速制动装置）、风轮刹车（低速、高速制动装置）、风轮刹车（低速、高速制动装置）、风轮刹车（低速、高速制动装置）3 3、偏航刹车（盘式制动器）、偏航刹车（盘式制动器）、偏航刹车（盘式制动器）、偏航刹车（盘式制动器）叶叶叶叶尖尖尖尖刹刹刹刹车车车车风风风风轮轮轮轮刹刹刹刹车车车车偏航刹车偏航刹车偏航刹车偏航刹车 刹车程序刹车程序刹车程序刹车程序1 1、正常刹车：得到指令后，释放叶尖慢速刹车，电机在转速、正常刹车：得到指令后，释放叶尖慢速刹车，电机在转速、正常刹车：得到指令后，释放叶尖慢速刹车，电机在转速、正常刹车：得到指令后，释放叶尖慢速刹车，电机在转速 低于同步转速时切出低于同步转速时切出低于同步转速时切出低于同步转速时切出 ，当电机转速低于设定值（系统默认，当电机转速低于设定值（系统默认，当电机转速低于设定值（系统默认，当电机转速低于设定值（系统默认 750rpm 750rpm 或或或或500rpm500rpm）时，一个圆盘刹车制动，当电机转速）时，一个圆盘刹车制动，当电机转速）时，一个圆盘刹车制动，当电机转速）时，一个圆盘刹车制动，当电机转速 为为为为0rpm0rpm，第二个圆盘刹车制动。两个圆盘刹车全部作用，第二个圆盘刹车制动。两个圆盘刹车全部作用，第二个圆盘刹车制动。两个圆盘刹车全部作用，第二个圆盘刹车制动。两个圆盘刹车全部作用 。2 2、快速刹车：得到指令后，释放叶尖快速刹车，电机立即、快速刹车：得到指令后，释放叶尖快速刹车，电机立即、快速刹车：得到指令后，释放叶尖快速刹车，电机立即、快速刹车：得到指令后，释放叶尖快速刹车，电机立即 切出电网。风轮刹车得到指令，一个圆盘刹车制动。切出电网。风轮刹车得到指令，一个圆盘刹车制动。切出电网。风轮刹车得到指令，一个圆盘刹车制动。切出电网。风轮刹车得到指令，一个圆盘刹车制动。当当当当 电机转速为电机转速为电机转速为电机转速为0rpm0rpm，第二个圆盘刹车制动。两个圆盘刹，第二个圆盘刹车制动。两个圆盘刹，第二个圆盘刹车制动。两个圆盘刹，第二个圆盘刹车制动。两个圆盘刹车车车车 全部作用。全部作用。全部作用。全部作用。3 3、紧急刹车：得到指令后，释放叶尖快速刹车，、紧急刹车：得到指令后，释放叶尖快速刹车，、紧急刹车：得到指令后，释放叶尖快速刹车，、紧急刹车：得到指令后，释放叶尖快速刹车，两个圆两个圆两个圆两个圆盘盘盘盘 刹车全部作用。电机立即切出电网。刹车全部作用。电机立即切出电网。刹车全部作用。电机立即切出电网。刹车全部作用。电机立即切出电网。五、偏航系统五、偏航系统 机舱的偏航是由电动偏航齿轮自动执行的，它是根据风向仪机舱的偏航是由电动偏航齿轮自动执行的，它是根据风向仪机舱的偏航是由电动偏航齿轮自动执行的，它是根据风向仪机舱的偏航是由电动偏航齿轮自动执行的，它是根据风向仪提供的风向信号，由控制系统控制，通过驱、传动机构，实现提供的风向信号，由控制系统控制，通过驱、传动机构，实现提供的风向信号，由控制系统控制，通过驱、传动机构，实现提供的风向信号，由控制系统控制，通过驱、传动机构，实现风电机组叶轮与风向保持一致，最大效率地吸收风能。风电机组叶轮与风向保持一致，最大效率地吸收风能。风电机组叶轮与风向保持一致，最大效率地吸收风能。风电机组叶轮与风向保持一致，最大效率地吸收风能。偏航时间的长短，是由计算机控制的，一旦风向仪出现故障，偏航时间的长短，是由计算机控制的，一旦风向仪出现故障，偏航时间的长短，是由计算机控制的，一旦风向仪出现故障，偏航时间的长短，是由计算机控制的，一旦风向仪出现故障，自动偏航操作将中止，仅可以从控制柜或机舱顶部控制盒上人自动偏航操作将中止，仅可以从控制柜或机舱顶部控制盒上人自动偏航操作将中止，仅可以从控制柜或机舱顶部控制盒上人自动偏航操作将中止，仅可以从控制柜或机舱顶部控制盒上人工方式操作偏航。工方式操作偏航。工方式操作偏航。工方式操作偏航。偏航的控制：在风速低于偏航的控制：在风速低于偏航的控制：在风速低于偏航的控制：在风速低于3 3 3 3或或或或3.5m/s3.5m/s3.5m/s3.5m/s下，自动偏航不会工作，下，自动偏航不会工作，下，自动偏航不会工作，下，自动偏航不会工作，风电机组将不会偏航到与风向一致。只有风速大于该值后，风风电机组将不会偏航到与风向一致。只有风速大于该值后，风风电机组将不会偏航到与风向一致。只有风速大于该值后，风风电机组将不会偏航到与风向一致。只有风速大于该值后，风电机组才自动扑捉风向，这样，可以避免不必要的偏航和电能电机组才自动扑捉风向，这样，可以避免不必要的偏航和电能电机组才自动扑捉风向，这样，可以避免不必要的偏航和电能电机组才自动扑捉风向，这样，可以避免不必要的偏航和电能消耗。消耗。消耗。消耗。六、塔架六、塔架塔架是用钢板焊接成锥筒形，通过螺栓和法塔架是用钢板焊接成锥筒形，通过螺栓和法兰连接塔筒的各部分。兰连接塔筒的各部分。塔架是支撑机舱的结构部件，承受来自风电塔架是支撑机舱的结构部件，承受来自风电机组各部件的所有载荷，不仅要有一定的高机组各部件的所有载荷，不仅要有一定的高度，使风电机组处于较为理想的位置上运转，度，使风电机组处于较为理想的位置上运转，而且还应有足够的强度和刚度，以保证在极而且还应有足够的强度和刚度，以保证在极端风况下，不会使风电机组倾倒。端风况下，不会使风电机组倾倒。目前商业运行风电机组的种类目前商业运行风电机组的种类定桨矩型定桨矩型变桨矩型变桨矩型变桨变速型变桨变速型直驱型直驱型定桨矩型风电机组定桨矩型风电机组优点：优点：优点：优点：-结构简单，运行可靠性较高结构简单，运行可靠性较高结构简单，运行可靠性较高结构简单，运行可靠性较高缺点：缺点：缺点：缺点：-效率低效率低效率低效率低 -对电网影响大对电网影响大对电网影响大对电网影响大 -常发生过发电现象，加速机组的疲劳损坏常发生过发电现象，加速机组的疲劳损坏常发生过发电现象，加速机组的疲劳损坏常发生过发电现象，加速机组的疲劳损坏市场情况：市场情况：市场情况：市场情况：-在欧美市场已停产在欧美市场已停产在欧美市场已停产在欧美市场已停产 -在中国仍有一定的需求在中国仍有一定的需求在中国仍有一定的需求在中国仍有一定的需求 变桨矩风电机组变桨矩风电机组优点：优点：优点：优点：-结构较简单，运行可靠性较高结构较简单，运行可靠性较高结构较简单，运行可靠性较高结构较简单，运行可靠性较高 -不会发生过发电现象不会发生过发电现象不会发生过发电现象不会发生过发电现象缺点：缺点：缺点：缺点：-效率不高效率不高效率不高效率不高 -对电网影响大对电网影响大对电网影响大对电网影响大市场情况：市场情况：市场情况：市场情况：-逐渐退出欧美市场逐渐退出欧美市场逐渐退出欧美市场逐渐退出欧美市场 -中国市场仍有一定的需求中国市场仍有一定的需求中国市场仍有一定的需求中国市场仍有一定的需求 变桨变速型风电机组变桨变速型风电机组优点：优点：优点：优点：-不会发生过发电现象不会发生过发电现象不会发生过发电现象不会发生过发电现象 -效率高效率高效率高效率高 -对电网影响小对电网影响小对电网影响小对电网影响小缺点：缺点：缺点：缺点：-电控系统较复杂，运行维护难度较大电控系统较复杂，运行维护难度较大电控系统较复杂，运行维护难度较大电控系统较复杂，运行维护难度较大市场情况：市场情况：市场情况：市场情况：-欧美市场大量在使用欧美市场大量在使用欧美市场大量在使用欧美市场大量在使用 -近几年进入中国市场商业运行近几年进入中国市场商业运行近几年进入中国市场商业运行近几年进入中国市场商业运行直驱型风电机组直驱型风电机组优点：优点：优点：优点：-不会发生过发电现象不会发生过发电现象不会发生过发电现象不会发生过发电现象 -效率高效率高效率高效率高 -对电网影响小对电网影响小对电网影响小对电网影响小 -无齿轮箱损坏的风险无齿轮箱损坏的风险无齿轮箱损坏的风险无齿轮箱损坏的风险缺点：缺点：缺点：缺点：-电控系统复杂，运行维护难度较大电控系统复杂，运行维护难度较大电控系统复杂，运行维护难度较大电控系统复杂，运行维护难度较大市场情况：市场情况：市场情况：市场情况：-在欧美市场处于发展阶段在欧美市场处于发展阶段在欧美市场处于发展阶段在欧美市场处于发展阶段 -中国市场目前尚无商业运行机组中国市场目前尚无商业运行机组中国市场目前尚无商业运行机组中国市场目前尚无商业运行机组风电机组发展情况风电机组发展情况目前较为成熟、质量和性能可靠、在国际目前较为成熟、质量和性能可靠、在国际国内市场上可以采购到的风电机组的容量国内市场上可以采购到的风电机组的容量等级在等级在750KW750KW到到2500KW2500KW之间；之间；750KW750KW定桨矩风机国内已有生产销售；定桨矩风机国内已有生产销售；在欧美市场，在欧美市场，kWkW级风电机组已基本停止生级风电机组已基本停止生产，转而生产产，转而生产MWMW级的机组。级的机组。风机技术发展趋势是大型化、变桨变速、风机技术发展趋势是大型化、变桨变速、直驱型；直驱型；2024/8/9 周五91六、风力发电产业介绍2024/8/9 周五92中国风机制造产业介绍中国风机制造产业介绍风电整机制造发展迅速，已明确进入风电整机制造业的企业有50多家，到2008年底进入风电场运行的整机厂家有23家。其中排名前三位华锐（140万千瓦）、金风（113万千瓦）、东汽（105万千），共占据风电设备市场份额的54%。2024/8/9 周五932024/8/9 周五94国外品牌风电机组在中国设厂 在国有制造企业纷纷转向风电产业的同时，国外知名的风电设备制造企业也看好中国的风电市场，纷纷在中国设立制造厂 丹麦的Vestas公司、美国GE能源集团、西班牙Gamesa公司印度Suzlon公司独资建厂。西班牙EHN集团、德国Nordex公司等采取合资建厂的方式。国外品牌风电机组进入风电市场对于中国风电产业既是一种促进，也是一种挑战，竞争的市场环境是对国内企业自身能力的一种考验。2024/8/9 周五95整机的发展带动了部件制造风力发电机的主要部件有：风机叶片、发电机、齿轮箱、控制器、变流器、偏航系统。其他部件有液压刹车系统、散热器、连轴器、轴承等。塔架和结构件包括轮毂、主轴、机舱底坐、法兰盘等。国内为风机厂配套大部件的生产厂数量猛增，国产化比例超过90%。2024/8/9 周五96中航工业风力发电产业的发展思路中航工业风力发电产业的发展思路发挥集团优势，统一组织、统一规划、统一协调，举发挥集团优势，统一组织、统一规划、统一协调，举全集团之力，全面进入风电产业。全集团之力，全面进入风电产业。以风电场的建设和运营为牵引、以风机和关键零部件以风电场的建设和运营为牵引、以风机和关键零部件的制造为核心，形成全价值链发展风电产业的模式，的制造为核心，形成全价