风电发电机组的介绍课件

1风力发电机组分类1风力发电机组分类2风力机械风力机械：利用风能的机械装置，可将风能转化为多种其它形式的能源，如电能、机械能、势能等；主要的风力机械：风力发电机、风力提水机、风帆、风磨、风力致热等，将风能转化为电能的机械设备简称风电机组2风力机械风力机械：利用风能的机械装置，可将风能转化为多种其3风力机类型风力机的形式多种多样，大致归纳可分为两类：垂直轴风力机：风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向,水平轴风力机：风轮的旋转轴与风向平行3风力机类型风力机的形式多种多样，大致归纳可分为两类：4垂直轴风力机早在1300年前，中国已经出现一种古老的垂直轴风车，它利用风力来提水灌溉。在1000年前，约公元700年时，波斯国建造了垂直转轴的风车带动他们磨谷的石磨4垂直轴风力机早在1300年前，中国已经出现一种古老的垂直轴5垂直轴风力机阻力型风力机杯式转子萨沃尼斯式风轮（简称S轮）机5垂直轴风力机阻力型风力机6垂直轴风力机升力型风力机Darrieus式风轮弯叶片和直叶片φ形和H形、△形6垂直轴风力机升力型风力机Darrieus式风轮7垂直轴风力机7垂直轴风力机8水平轴风力机水平轴风力机的最大风能利用系数一般高于垂直轴风力机，技术相对成熟稳定，商业化程度高叶片受交变的重力应力作用，疲劳寿命短由于对风的延迟，带来对风损失主要部件位于高空，结构复杂，维护不便8水平轴风力机水平轴风力机的最大风能利用系数一般高于垂直轴风9水平轴上风向三叶片气动叶尖刹车失速调节固定转速双绕组异步鼠笼式发电机水平轴风力机

（丹麦技术）9水平轴水平轴风力机

（丹麦技术）10目前中国的主要机组类型NEG-Micon600kW、750kW、900kWVestas850kW、2MWGamesa850kW华锐1.5MW、东汽1.5MW金风750kW、1.5MW10目前中国的主要机组类型NEG-Micon600kW、711NEG-Micon三叶片，水平轴，上风向，异步发电机定桨距失速调节11NEG-Micon三叶片，水平轴，上风向，异步发电机12三叶片，水平轴，上风向变桨距功率调节部分或全变速设计Vestas12三叶片，水平轴，上风向Vestas13Vestas2MW13Vestas2MW14三叶片，水平轴，上风向，绕线式发电机变桨距双馈发电调节华锐1.5MW14三叶片，水平轴，上风向，绕线式发电机华锐1.5MW15金风（GoldWind)三叶片，水平轴，上风向，异步发电机定桨距失速调节引进德国技术15金风（GoldWind)三叶片，水平轴，上风向，异步发电16金风（GoldWind)16金风（GoldWind)17其他风电机组类型单叶片风电机组叶片数量少，造价低，叶片无需配对，通用性好牺牲了部分叶片的效率转速高，噪音控制困难17其他风电机组类型单叶片风电机组18其他风电机组类型两叶片风电机组18其他风电机组类型两叶片风电机组19其他风电机组类型多叶片风电机组两叶片风电机组19其他风电机组类型多叶片风电机组两叶片风电机组20其他风电机组类型20其他风电机组类型21其他风电机组类型大型直驱风电机组21其他风电机组类型大型直驱风电机组22功率调节方式定桨距失速调节变桨距调节主动失速调节(混合失速)转速变化范围固定转速(含双速方式)部分变转速(80%-110%)全范围变转速(40%-110%)主流风力发电机组类型22功率调节方式主流风力发电机组类型23定桨距失速调节23定桨距失速调节24变桨距功率调节24变桨距功率调节25优点设计简单，可靠造价低维护量少直接并网缺点气动效率低，起动性差叶片重量大机组动态载荷大输出功率随风速波动大需要电网提供部分无功功率定桨距失速调节25优点定桨距失速调节26优点气动效率高，桨叶受力较小起动性能好输出功率随风速波动相对较小高风速区段载荷小，能够尽可能多的捕获风能缺点结构比较复杂故障率相对较高设备造价较高变桨距调节26优点变桨距调节27主动失速调节优点气动效率高起动性能好输出功率随风速波动相对较小高风速区段能够尽可能多的捕获风能缺点结构比较复杂故障率相对较高设备造价较高27主动失速调节优点28固定转速风力机组优点设计简单，可靠性高造价低维护量少可以直接并网缺点气动效率低，起动性差机组动态载荷大输出功率随风速波动大需要电网提供部分无功功率28固定转速风力机组优点29变转速风力机组优点气动效率高，对风能的利用充分机械传动系统的冲击应力小功率输出相对变化率低机组结构重量小缺点功率对电压波动敏感设备造价高维护量大，维护难度高29变转速风力机组优点30变速风力机组双馈式发电机优点使用标准绕线式发电机变流器容量仅为发电机额定容量的30-40%缺点控制系统复杂，维护工作量大转速变化范围小

30变速风力机组双馈式发电机31变速风力机组直驱同步发电机优点不需要增速箱不吸收电网的无功缺点发电机体积大，笨重，复杂变流器容量为发电机额定容量的100-110%31变速风力机组直驱同步发电机32变速风力机组普通同步发电机优点发电机体积相对小不吸收电网的无功缺点仍需要增速箱变流器容量为发电机额定容量的100-110%32变速风力机组普通同步发电机33变速风力机组33变速风力机组34变速风力机组34变速风力机组352008年中国风电装机统计序号省2007累计2008新增2008累计序号省2007累计2008新增2008累计1内蒙古15631902172250373544013浙江473501472801946302辽宁515310734450124976014山西50001225001275003河北491450619250111070015云南078750787504吉林612260457200106946016北京4950015000645005黑龙江40825042805083630017海南870049500582006江苏29375035450064825018河南300047250502507甘肃33830029865063695019江西042000420008新疆29931027750057681020上海2440015000394009山东35020022210057230021湖北1360001360010宁夏3552003800039320022重庆01700170011广东2873907950036689023湖南16500165012福建2377504600028375024香港80008002007年全国合计（不含台湾省）：590.6万千瓦2008年全国合计（不含台湾省）：1215.279万千瓦，当年新增624.6万千瓦仅西藏、青海、安徽、广西、贵州、四川、陕西、天津、澳门无风电装机352008年中国风电装机统计序号省2007累计2008新增362008年中国风电外资设备362008年中国风电外资设备372008年中国风电内资设备372008年中国风电内资设备38大型化降低机组重量结构紧凑型驱动链轻型叶片结构紧凑型齿轮箱滑差优化技术双馈发电机技术永磁发电机未来风电技术发展趋势38大型化未来风电技术发展趋势39机组大型化机组单机容量不断增加，设备成本不断降低年份容量叶片长度1995600kW22m19992MWVestas34m20033.6MWGE50m20034.5MWEnercon52m20045.0MWRepower,5.0MWPfleiderer61.5m39机组大型化机组单机容量不断增加，设备成本不断降低年份容量40机组大型化目前主要大型机组制造商容量(MW)叶轮直径.(m)技术REPower5.01252级行星，1级斜齿，主轴由两个巨大的轴承支撑，传统设计，叶片61.5m(19T).机头总重350TPfleiderer5.0116Multibird,单级行星齿轮传动比1:10,发电机转速150rpm,变速5.9至15.1rpm,机头总重290TEnercon4.5112直驱，机头总重-500TNEG-Micon4.21102级行星，1级斜齿，变速，双馈感应电机，叶片54米，机头总重214TGEWind3.51042级行星，1级斜齿，变速8.5至15.3rpm,双馈感应电机Vestas4.5120紧凑型驱动链，单主轴轴承，2级行星，1级斜齿，机头总重145T40机组大型化目前主要大型机组制造商容量(MW)叶轮直径.41机舱总重量S.No.公司容量(MW)叶轮直径(M)机头总重量(吨)1.Enercon4.51125002.REPower5.0126.53503.Pfleiderer5.01162904.NEGMicon4.21102145.Vestas4.5120145降低机舱总重量降低造价降低安装成本对系统受力有利41机舱总重量S.No.公司容量(MW)叶轮直径机头总重量42大型叶片的制造年份容量叶片长度1995600kW22m19992MW34m20033.6MW50m20034.5MW52m20045.0MW61.5m叶片占总重量的10至14%占总成本的15至20%不断降低叶片的重量和成本优化气动设计材料最小设计，细叶片对叶根的挠度受力和振动降低到最小化使用更轻，强度更大的材料使用碳纤维是一种方案，但成本是玻璃纤维的10倍探索使用木环氧和凯夫拉尔纤维42大型叶片的制造年份容量叶片长度1995600kW2243世界上最大的风机叶片－LM61.5P已经装配在REpowerSystemsAG的120米高5兆瓦风机样机上43世界上最大的风机叶片－LM61.5P已经装配在REpo44大型叶片的制造44大型叶片的制造45大型叶片的制造45大型叶片的制造46结构紧凑型驱动链轮毂直接与轴承相连如: Vensys 2.5MW Vestas V90-3MW轮毂直接安装在单级齿轮箱的行星齿轮上如：multibird,Pfleiderer5MW46结构紧凑型驱动链轮毂直接与轴承相连47结构紧凑型机组47结构紧凑型机组48结构紧凑型机组48结构紧凑型机组49滑差优化技术允许鼠笼型电机转速在100-110%范围变化降低塔架的应力水平和基础的成本（1.5to2.0MW风力机基础重量最多可减少50T)减小输出功率的波动降低传动系统的冲击载荷故障率高49滑差优化技术允许鼠笼型电机转速在100-110%范围变化50双馈发电机技术允许绕线式电机转速在80-110%范围变化降低塔架的应力水平和基础的成本（1.5to2.0MW风力机基础重量最多可减少50T)减小输出功率的波动降低传动系统的冲击载荷控制规律实现困难，故障率高50双馈发电机技术允许绕线式电机转速在80-110%范围变化51永磁发电机Vensys62,1.2MW,直驱ZephyrosZ-72,2.0MW,直驱,4000VPfleiderer116,5.0MW,变速Lagerway,2.0MW,直驱ABB开发永磁机，直驱51永磁发电机Vensys62,1.2MW,直驱52前沿技术探索52前沿技术探索53垂直轴风力机的变化巨大的叶片使叶片的重量和自身应力不断增加复杂形状需要一次成型、整体运输，需要昂贵的制造和运输费用叶片截面形状简单，无变化，应力小，制造成本降低可以分段制造，现场组装，大大降低了运输成本53垂直轴风力机的变化巨大的叶片使叶片的重量和自身应力不断增2021202155风力发电机组分类1风力发电机组分类56风力机械风力机械：利用风能的机械装置，可将风能转化为多种其它形式的能源，如电能、机械能、势能等；主要的风力机械：风力发电机、风力提水机、风帆、风磨、风力致热等，将风能转化为电能的机械设备简称风电机组2风力机械风力机械：利用风能的机械装置，可将风能转化为多种其57风力机类型风力机的形式多种多样，大致归纳可分为两类：垂直轴风力机：风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向,水平轴风力机：风轮的旋转轴与风向平行3风力机类型风力机的形式多种多样，大致归纳可分为两类：58垂直轴风力机早在1300年前，中国已经出现一种古老的垂直轴风车，它利用风力来提水灌溉。在1000年前，约公元700年时，波斯国建造了垂直转轴的风车带动他们磨谷的石磨4垂直轴风力机早在1300年前，中国已经出现一种古老的垂直轴59垂直轴风力机阻力型风力机杯式转子萨沃尼斯式风轮（简称S轮）机5垂直轴风力机阻力型风力机60垂直轴风力机升力型风力机Darrieus式风轮弯叶片和直叶片φ形和H形、△形6垂直轴风力机升力型风力机Darrieus式风轮61垂直轴风力机7垂直轴风力机62水平轴风力机水平轴风力机的最大风能利用系数一般高于垂直轴风力机，技术相对成熟稳定，商业化程度高叶片受交变的重力应力作用，疲劳寿命短由于对风的延迟，带来对风损失主要部件位于高空，结构复杂，维护不便8水平轴风力机水平轴风力机的最大风能利用系数一般高于垂直轴风63水平轴上风向三叶片气动叶尖刹车失速调节固定转速双绕组异步鼠笼式发电机水平轴风力机

（丹麦技术）9水平轴水平轴风力机

（丹麦技术）64目前中国的主要机组类型NEG-Micon600kW、750kW、900kWVestas850kW、2MWGamesa850kW华锐1.5MW、东汽1.5MW金风750kW、1.5MW10目前中国的主要机组类型NEG-Micon600kW、765NEG-Micon三叶片，水平轴，上风向，异步发电机定桨距失速调节11NEG-Micon三叶片，水平轴，上风向，异步发电机66三叶片，水平轴，上风向变桨距功率调节部分或全变速设计Vestas12三叶片，水平轴，上风向Vestas67Vestas2MW13Vestas2MW68三叶片，水平轴，上风向，绕线式发电机变桨距双馈发电调节华锐1.5MW14三叶片，水平轴，上风向，绕线式发电机华锐1.5MW69金风（GoldWind)三叶片，水平轴，上风向，异步发电机定桨距失速调节引进德国技术15金风（GoldWind)三叶片，水平轴，上风向，异步发电70金风（GoldWind)16金风（GoldWind)71其他风电机组类型单叶片风电机组叶片数量少，造价低，叶片无需配对，通用性好牺牲了部分叶片的效率转速高，噪音控制困难17其他风电机组类型单叶片风电机组72其他风电机组类型两叶片风电机组18其他风电机组类型两叶片风电机组73其他风电机组类型多叶片风电机组两叶片风电机组19其他风电机组类型多叶片风电机组两叶片风电机组74其他风电机组类型20其他风电机组类型75其他风电机组类型大型直驱风电机组21其他风电机组类型大型直驱风电机组76功率调节方式定桨距失速调节变桨距调节主动失速调节(混合失速)转速变化范围固定转速(含双速方式)部分变转速(80%-110%)全范围变转速(40%-110%)主流风力发电机组类型22功率调节方式主流风力发电机组类型77定桨距失速调节23定桨距失速调节78变桨距功率调节24变桨距功率调节79优点设计简单，可靠造价低维护量少直接并网缺点气动效率低，起动性差叶片重量大机组动态载荷大输出功率随风速波动大需要电网提供部分无功功率定桨距失速调节25优点定桨距失速调节80优点气动效率高，桨叶受力较小起动性能好输出功率随风速波动相对较小高风速区段载荷小，能够尽可能多的捕获风能缺点结构比较复杂故障率相对较高设备造价较高变桨距调节26优点变桨距调节81主动失速调节优点气动效率高起动性能好输出功率随风速波动相对较小高风速区段能够尽可能多的捕获风能缺点结构比较复杂故障率相对较高设备造价较高27主动失速调节优点82固定转速风力机组优点设计简单，可靠性高造价低维护量少可以直接并网缺点气动效率低，起动性差机组动态载荷大输出功率随风速波动大需要电网提供部分无功功率28固定转速风力机组优点83变转速风力机组优点气动效率高，对风能的利用充分机械传动系统的冲击应力小功率输出相对变化率低机组结构重量小缺点功率对电压波动敏感设备造价高维护量大，维护难度高29变转速风力机组优点84变速风力机组双馈式发电机优点使用标准绕线式发电机变流器容量仅为发电机额定容量的30-40%缺点控制系统复杂，维护工作量大转速变化范围小

30变速风力机组双馈式发电机85变速风力机组直驱同步发电机优点不需要增速箱不吸收电网的无功缺点发电机体积大，笨重，复杂变流器容量为发电机额定容量的100-110%31变速风力机组直驱同步发电机86变速风力机组普通同步发电机优点发电机体积相对小不吸收电网的无功缺点仍需要增速箱变流器容量为发电机额定容量的100-110%32变速风力机组普通同步发电机87变速风力机组33变速风力机组88变速风力机组34变速风力机组892008年中国风电装机统计序号省2007累计2008新增2008累计序号省2007累计2008新增2008累计1内蒙古15631902172250373544013浙江473501472801946302辽宁515310734450124976014山西50001225001275003河北491450619250111070015云南078750787504吉林612260457200106946016北京4950015000645005黑龙江40825042805083630017海南870049500582006江苏29375035450064825018河南300047250502507甘肃33830029865063695019江西042000420008新疆29931027750057681020上海2440015000394009山东35020022210057230021湖北1360001360010宁夏3552003800039320022重庆01700170011广东2873907950036689023湖南16500165012福建2377504600028375024香港80008002007年全国合计（不含台湾省）：590.6万千瓦2008年全国合计（不含台湾省）：1215.279万千瓦，当年新增624.6万千瓦仅西藏、青海、安徽、广西、贵州、四川、陕西、天津、澳门无风电装机352008年中国风电装机统计序号省2007累计2008新增902008年中国风电外资设备362008年中国风电外资设备912008年中国风电内资设备372008年中国风电内资设备92大型化降低机组重量结构紧凑型驱动链轻型叶片结构紧凑型齿轮箱滑差优化技术双馈发电机技术永磁发电机未来风电技术发展趋势38大型化未来风电技术发展趋势93机组大型化机组单机容量不断增加，设备成本不断降低年份容量叶片长度1995600kW22m19992MWVestas34m20033.6MWGE50m20034.5MWEnercon52m20045.0MWRepower,5.0MWPfleiderer61.5m39机组大型化机组单机容量不断增加，设备成本不断降低年份容量94机组大型化目前主要大型机组制造商容量(MW)叶轮直径.(m)技术REPower5.01252级行星，1级斜齿，主轴由两个巨大的轴承支撑，传统设计，叶片61.5m(19T).机头总重350TPfleiderer5.0116Multibird,单级行星齿轮传动比1:10,发电机转速150rpm,变速5.9至15.1rpm,机头总重290TEnercon4.5112直驱，机头总重-500TNEG-Micon4.21102级行星，1级斜齿，变速，双馈感应电机，叶片54米，机头总重214TGEWind3.51042级行星，1级斜齿，变速8.5至15.3rpm,双馈感应电机Vestas4.5120紧凑型驱动链，单主轴轴承，2级行星，1级斜齿，机头总重145T40机组大型化目前主要大型机组制造商容量(MW)叶轮直径.95机舱总重量S.No.公司容量(MW)叶轮直径(M)机头总重量(吨)1.Enercon4.51125002.REPower5.0126.53503.Pfleiderer5.01162904.NEGMicon4.21102145.Vestas4.5120145降低机舱总重量降低造价降低安装成本对系统受力有利41机舱总重量S.No.公司容量(MW)叶轮直径机头总重量96大型叶片的制造年份容量叶片长度1995600kW22m19992MW34m20033.6MW50m20034.5MW52m20045.0MW61.5m叶片占总重量的10至1