2024风电技术教程01风力发电机组的结构与原理课程概述

风力发电机组教程01

风力发电机组的结构与原理概述

20241中国风电发展历程2典型风力发电机组基本结构3中国风电风电产业链简介4中国风电的发展方向5风电结构与原理课程特点2目录中国风电技术发展三阶段第一阶段（1985-1995）：通过建设运营风电场，开始学习国外风力发电设备制造技术。第二阶段(1996-2000)通过引进技术，实现风电设备的本土化制造第三阶段（2000以后）从引进、消化、吸收到自主研发兆瓦级风电设备1中国风电发展历程第一阶段（1985-1995）：通过建设运营风电场，开始学习国外风力发电设备制造技术。国家对并网型风电场建设给予一定的资金支持。同时，欧洲风电企业为了拓展海外市场，折价或赠与少量样机。在此背景下，山东荣成风电场、福建平潭岛风电场、新疆达坂城风电场等一系列示范性风电场陆续建成。1中国风电发展历程1986年山东威海的荣成市建成我国第一座风电场—马兰风电场，这成为了我国风电史上的里程碑。项目采用3台丹麦Vestas公司的55kW定桨距失速调节型机组，总装机容量165千瓦，最高年发电量33万千瓦时，2015年这些机组全部退役，累计运行了29年。1中国风电发展历程1风电行业背景介绍1986年山东荣成马兰风电厂建成之初1风电行业背景介绍1989年10月，新疆达坂城风电场一期工程实现并网发电，总装机容量2050KW，该项目采用13台Bonus公司的150kW机组和1台Wincon公司的100kW机组。这是当时中国乃至亚洲规模最大的风电场，也是中国首座半商业化运作的风电场，示范意义非常大。1风电行业背景介绍

第二阶段(1996-2000)通过引进技术，实现风电设备的本土化制造达坂城风电场的竣工后，新疆水利厅创办了新疆风能公司。1997年风能公司与德国JACOBS签订了600KW风机生产许可转让合同。1999年，中国第一台国产风机S600，正式通过国家验收，这是中国风电设备国产化的开始，也是中国风电发展史的里程碑！1风电行业背景介绍1风电行业背景介绍第三阶段（2000以后）从引进、消化、吸收到自主研发兆瓦级风电设备1风电行业背景介绍

厂家名称技术来源备注1金风科技750KW机组为德国REpower技术许可证；1500KW机组引进德国Vensys直驱技术750kw/48m1500kw/70m2远景能源自研

3明阳智能与德国Aerodyn联合设计1500KW/77m4运达股份750KW机组为德国REpower技术许可证；1500KW机组为自主研发设计750kw/49m1500kw/70m1风电行业背景介绍厂家名称技术来源备注5上海电气1250kw源自德国Dewind技术；2000kw与Aerodyn联合设计1250kw/62m2000kw/87m6中国海装850KW机组为德国Frisia技术许可证；与德国Aerodyn联合设计2000kw机组850kw/56.3m2000kw/87m7中车株机所与奥地利windtec公司联合设计1650KW/70m1风电行业背景介绍厂家名称技术来源备注8东方电气德国REpower技术许可证1500KW/77m9三一重能沈阳工业大学技术1500kw/70m10哈电风能与合资企业日本原弘产收购荷兰Zephyros直驱技术2000kw/72m11华锐风电德国Fuhrlander技术许可证1500KW/70m12联合动力与德国Aerodyn联合设计1500KW/77m1中国风电发展历程虽然国内的风电整机研发、制造走上了快速发展的道路。各企业纷纷通过引进、消化、吸收，再到自主研发，切入到风电的赛道。但是，在20世纪初，占据国内风机市场半壁江山的仍然是GE、维斯塔斯及西门子歌美飒三大国际巨头，直到2006年，国内风电整机企业的市场占有率仍不足50%。风电行业发展历程中国风电装机量具有一定的周期性，国家上网电价政策是影响风电装机容量的最主要因素。陆上及海上风电分别从2021年、2022年开始取消国家补贴，未来行业成长性将替代周期性，成为主要的特征。1中国风电发展历程2典型风力发电机组基本结构双馈风力发电组整机技术代表企业：1）国外Vestas、歌美飒、GE、NORDEX2）国内远景能源、运达风电、三一重能、中车风电、海装风电、东方电气、联合动力、华锐风电2典型风力发电机组基本结构

2典型风力发电机组基本结构直驱风力发电组分类：1）直驱永磁风力发电机组直驱永磁外转子风力发电组（代表企业:西门子—歌美飒、金风科技、东方电气、上海电气）直驱永磁内转子风力发电机组（代表企业：GE-ALSTOM、哈电风能）2）直驱电励磁风力发电机组（代表企业：德国ENERCON)192典型风力发电机组基本结构202典型风力发电机组基本结构风电机组基本结构3中国风电风电产业链简介风电产业链主要分为上游零部件供应商、风电整机供应商、下游风力发电厂运营及维护企业。3中国风电风电产业链简介上游塔筒、主轴以及铸件属于传统制造行业；近期其原材料价格下降将使其具备拥有大规模扩产的潜力，将推动下游风电场开发经济指标提升。3中国风电风电产业链简介中游-风电整机我国风电整机市场占比相对集中，排名前五的整机商占70%的市场；海上整机前五占据90%的市场。3中国风电风电产业链简介下游-风电场运营商3中国风电风电产业链简介3中国风电风电产业链简介零部件企业备注叶片中材科技、时代新材、中复连众、中科宇能、LM、TPI、明阳风电、东方叶片、三一叶片中材科技叶片市场占有率连续9年第一风电主轴金雷股份、通裕重工

风电轴承新强联、瓦轴、天马股份、洛轴、铁姆肯、FAG、SKF

铸件日月股份、吉鑫科技、佳力科技、永冠集团、常州大华、山东龙马、中国一汽铸造、大连重工、江苏国光重机日月股份风电铸件全球占有率20%锻件伊莱特、山西金瑞、振江股份、恒润股份3中国风电风电产业链简介27零部件企业备注发电机株洲电机、永济电机、湘电股份、东方电机、南汽轮、中电电机、

齿轮箱南高齿、大连重工、重齿、太原重工、威能极、

塔筒天顺风能、天能风能、大金重工、泰胜风能、海力风电天顺风能获取了vestas、GE、西门子歌美飒、金风科技等整机商订单，拉大了与其他几家上市塔筒企业的差距。电缆东方电缆、中天科技、汉缆股份、亨通光电东方电缆为海缆领域龙头企业，东方与中天在海缆市场占有率为70%。28叶片是风力发电机组风能转化为机械能的关键核心部件，是获得机组高利用小时数和实现项目可观经济效益的基础。风机叶片的成本约占风电整机成本的25%左右。叶片的大型化和轻量化是目前的主要发展方向。风电叶片原材料主要有芯材（巴沙木、PET、PVC）环氧树脂、纤维布、结构胶、油漆等。其中增强纤维、芯材、基体树脂与粘接胶合剂约占叶片成本的70%。3中国风电风电产业链简介29时代新材和中材科技在2021年度叶片的市场率约为35%。两大企业面向十四五新能源战略，在叶片大型化研究和新产能的布局。3中国风电风电产业链简介30风电偏航轴承、变桨轴承近几年装机的国产化轴承占比90%以上，各风电轴承配套企业已经向技术难度更高的主轴承国产化及批量应用上进行攻关。3中国风电风电产业链简介313中国风电风电产业链简介32发电机主要原材料为铜线、硅钢片、焊接钢结构、稀土永磁材料（永磁电机），属于技术和资金密集型产品。以江苏中车电机为例，其产业布局全国9大基地，2021年风电电机产值超70亿元。3中国风电风电产业链简介333中国风电风电产业链简介34塔筒生产技术门槛较低，竞争集中度较低，直接材料成本占比超过80%。3中国风电风电产业链简介353中国风电风电产业链简介36基于大兆瓦海上风电机组塔筒的大尺寸，上市塔筒企业布局了面向塔筒生产运输环节的码头，以承接海上项目产业订单。3中国风电风电产业链简介373中国风电风电产业链简介4中国风电的发展方向38陆上10MW及以上大型风电机组海上近海：20MW以上大型海上风电机组深远海：漂浮式技术4中国风电的发展方向39陆上国家发改委、国家能源局《以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案》。到2030年，规划建设三批风光基地总装机约4.55亿千瓦。目前第一批9705万千瓦大基地项目已全面开工，第二批大基地项目已陆续开建，第三批也已形成项目清单。4中国风电的发展方向40“沙戈荒”集中于巴丹吉林、腾格里、库布齐、乌兰布和四大沙漠以及部分采煤沉陷区，大部分位于内蒙古地区，少部分分布于甘肃、宁夏等地。这类地区风光资源储量丰富，风资源丰富、面积广阔、人口密度低、土地利用影响小等特点使得“沙戈荒”具备大规模集中开发风电项目的先天优势。4中国风电的发展方向41海上近海：20MW以上大型海上风电机组深远海：漂浮式技术4中国风电的发展方向424中国风电的发展方向434中国风电的发展方向444中国风电的发展方向

“2022年度央企十大国之重器”榜单的金风科技GWH252-16MW海上风电机组在福建平潭三峡海上风电场成功完成吊装，刷新已吊装机组的最大单机容量、最大叶轮直径、最轻单位兆瓦重量三项全球纪录，充分展现中国风电产业在技术创新、供应链协同、工程能力、实验测试等方面的综合实力，为全球海上风电发展树立全新标杆。4中国风电的发展方向

4中国风电的发展方向

4中国风电的发展方向海上风电施工设备自升自航式风电安装平台“白鹤滩”号以“四个第一”树立起行业新标杆。起吊能力最强（2000吨）作业水深最深（70米）可变载荷最大（6500吨）甲板面积最大（4200平方米）49漂浮式海上风电4中国风电的发展方向50“三峡引领号”搭载MySE5.5兆瓦半直驱风电机组，由三峡新能源牵头，联合三峡上海院等科研机构以及明阳智能联合研发。机组位于阳江海域，位置水深仅30米左右，属于浅水漂浮式风电示范尝试，2021年12月实现并网发电。4中国风电的发展方向514中国风电的发展方向52中国海装“扶摇号”浮式风电机组位于水深65m的湛江徐闻海域，半潜式浮式平台总长72米、型深33米、型宽80米，搭载6.2MW抗台型I类风力发电机组，机组塔筒高度为7