【正文】 自人類產(chǎn)生以來(lái)從未有過(guò)的空前速度，大量消耗著地球上億萬(wàn)年前形成的極為有限的化石資源。 風(fēng)能取之不盡，用之不竭，而且風(fēng)電無(wú)污染。然而，煤炭是重要的化工原料，大量煤炭直接燃燒，僅利用了其中的熱能，既浪費(fèi)了不可再生的資源，又帶來(lái)了污染環(huán)境的問(wèn)題，也降低了資源利用的經(jīng)濟(jì)效益。 因此，我國(guó)風(fēng)電要快速發(fā)展，首先要加快風(fēng)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化、規(guī)?；椒ィ钱?dāng)前我國(guó)風(fēng)電健康、快速發(fā)展的關(guān)鍵。我省機(jī)械配套、電器配套 、機(jī)械加工能力比較強(qiáng)，通過(guò)開(kāi)發(fā)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以帶動(dòng)這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這要求風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪葉片長(zhǎng)度大于 30 米， 機(jī)艙重大于 50 噸，塔架高度和重量都有較大增加。目前，世界上僅有少數(shù)發(fā)達(dá) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)發(fā)研制及國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 6 國(guó)家掌握大型風(fēng)力發(fā)電組制造技術(shù)。目前最長(zhǎng)的槳葉已經(jīng)做到 50m。無(wú)齒輪箱直驅(qū)式、變槳、變速恒頻風(fēng)電機(jī)將是今后風(fēng)電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)和方向。 詳見(jiàn)表 2表 22。 國(guó)內(nèi)雖然使用風(fēng)力機(jī)的歷史比較長(zhǎng)，但是真正進(jìn)入商業(yè)化產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作時(shí)間較短。《可再生能源法》的頒布和實(shí)施，堅(jiān)定了整個(gè)社會(huì)發(fā)展可再生能源的信心和決心， 從法律上保證了可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用，其實(shí)施必然推進(jìn)我國(guó)能源建設(shè)，增加能源供應(yīng)，改善能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。 為適應(yīng)我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我公司廣泛地與高等院校和科研機(jī)構(gòu)合作，研制開(kāi)發(fā)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，主要合作單位：沈工大、中科院、新疆金風(fēng)公司等單位。對(duì)于風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其調(diào)速范圍一般在同步速的 50%～150％之間，如果采用普通鼠籠異步電機(jī)系統(tǒng)或者永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，變頻器的容量要求與所拖動(dòng)的發(fā)電機(jī)容量相當(dāng)，這是非常不經(jīng)濟(jì)的。 5） 風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)控制器：常規(guī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，偏航控制，變槳控制，功率因數(shù)控制，自動(dòng)軟并網(wǎng)和軟解列控制；自動(dòng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制；隨機(jī)風(fēng)速下的電功率平滑控制；基于 DSP 的全數(shù)字化控制；標(biāo)準(zhǔn)通訊接口；具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)溫等故障檢測(cè)與保護(hù)功 能和顯示功能；符合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求。 ﹡ 風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)，采用了柔性剎車技術(shù)，在保 證安全停機(jī)的前題下，制動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)。安 全系統(tǒng)獨(dú)立于控制系統(tǒng)，包括相互獨(dú)立、失效保護(hù)的葉片順漿空氣制動(dòng)剎車和兩 組機(jī)械剎車。 （ 2） 研制適用于 1500kW 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的大容量交 直 交電壓型（或電流型）雙向變流器，實(shí)現(xiàn)此類產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)機(jī)；研制基于定子磁場(chǎng)定向的矢量控制軟件和 PWM整流 /逆變控制軟件，適用 1500kW 以上級(jí)大型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。 常規(guī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，偏航控制，變槳控制，功率因數(shù)控制，自動(dòng)軟并網(wǎng)和軟解列控制；自動(dòng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制；隨機(jī)風(fēng)速下的電功率平滑控制；基于 DSP 的全數(shù)字化控制；標(biāo)準(zhǔn)通訊接口；具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)溫等故障檢測(cè)與保護(hù)功能和顯示功能；符合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求。 附圖 :典型兩種 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙結(jié)構(gòu)圖 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)發(fā)研制及國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 22 第四章 技術(shù)選型 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)發(fā)研制及國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 23 技術(shù)選型 額定功率 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 ,三葉片、上風(fēng)向、水平軸、變槳、變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)組。 沿海型： 沿海高溫型風(fēng)機(jī)：三防（防鹽霧、防濕熱、 防霉菌） 齒輪箱 ≥ 85db 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)發(fā)研制及國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 25 調(diào)節(jié)精度 ◆ 設(shè)計(jì)類型等級(jí) 正常安全等級(jí) IECⅡ A、 IECⅢ A，最大抗風(fēng)可選 S 級(jí) 產(chǎn)品主要用途及 知識(shí)產(chǎn)權(quán) 產(chǎn)品為風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)業(yè)主提供并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組。 事實(shí)證明，這種方式是行之有效的和先進(jìn)的。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的 aeroFLEX 模型的建立； ◆ 根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)果 , 將確定偏航軸承的主要尺寸及提供偏航軸 承的初次技術(shù)規(guī)格（包括齒輪傳動(dòng)）。塔墻的靜態(tài)和疲勞強(qiáng)度驗(yàn)證 . 20xx 年 7 月 20xx 年 10 月 在第一階段初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成第二階段設(shè)計(jì)第二設(shè)計(jì)階段以更新的負(fù)載計(jì)算開(kāi)始，考慮第一設(shè)計(jì)階段所有的結(jié)果，比如新機(jī)艙幾何尺寸、零部件質(zhì)量、葉片和塔架數(shù)據(jù)。 ◆ 用更新負(fù)載重新設(shè)計(jì)風(fēng)輪輪轂和重新計(jì)算，完成輪轂的結(jié)構(gòu)圖 紙和 3D 圖紙，風(fēng)輪輪轂的檢驗(yàn)圖紙，風(fēng)輪輪轂 的腐蝕保護(hù)圖紙，為認(rèn)證做準(zhǔn)備的文件，輪轂的技術(shù)說(shuō)明。 ◆ 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) ◆ 偏航系統(tǒng) 塔架的設(shè)計(jì)評(píng)估資料 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組型號(hào)資料的編輯及整理 起重機(jī)系統(tǒng)的裝配圖紙。 、 20xx 年 11 月 20xx 年 12 月完成樣機(jī)試制 ◆ 樣機(jī)戶內(nèi)裝配 樣機(jī)試運(yùn)行的技術(shù)說(shuō)明 、 20xx 年 1月完成樣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝 ,包括 :場(chǎng)址選定、基礎(chǔ)施工、并網(wǎng)施工、風(fēng)機(jī)吊裝等工作。廠區(qū)占地面積 2 萬(wàn)平方米，建筑面積 2800 平方米，主要設(shè)備 50 臺(tái) 套。公司分設(shè)研發(fā)中心和技術(shù)科， 研發(fā)中心常設(shè)人員 12 人，外聘顧問(wèn) 3人，技術(shù)科常設(shè)人員 8人。能夠完成葉片的氣動(dòng)外形和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能計(jì)算、載荷計(jì)算和氣彈穩(wěn)定性計(jì)算等工作。 （ 1） 銀行貸款：申請(qǐng)銀行五年中長(zhǎng)期貸款 萬(wàn)元 （ 2） 企業(yè)自籌：浙江華儀風(fēng)能開(kāi)發(fā)有限公司自籌資金 萬(wàn)元 （ 3） 申請(qǐng)撥款 ： 申請(qǐng) 資金 補(bǔ)貼 200萬(wàn)元 資金籌措方案 單位：萬(wàn)元 年份 項(xiàng)目 20xx 20xx 20xx 企業(yè)自籌 460 940 100 項(xiàng)目貸款 3000 250 政府補(bǔ)貼 200 合 計(jì) 460 4140 350 .3 投資使用計(jì)劃 資金使用計(jì)劃表 單位 : 萬(wàn)元 貸款償還年限 年份 設(shè)備購(gòu)置 開(kāi)發(fā)研制費(fèi) 合計(jì) 20xx 460 460 20xx 200 3940 4140 20xx 100 250 350 總計(jì) 300 4650 4950 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)發(fā)研制及國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 41 本項(xiàng)目投產(chǎn)后按前 二 年經(jīng)濟(jì)分析測(cè)算產(chǎn)值 121800 萬(wàn)元，凈利潤(rùn) 11897 萬(wàn)元。 采取的應(yīng)對(duì)措施主要有： 1）加強(qiáng)市場(chǎng)銷售推廣，增大生產(chǎn)批量以降低零部件采購(gòu)價(jià)格； 2）加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部挖潛，嚴(yán)格成本及定額管理，提高全員勞動(dòng)生產(chǎn)率，來(lái)應(yīng)對(duì)其他成本的上漲。 小計(jì) 萬(wàn)元 （其中：外匯 395 萬(wàn) 美 元） . 產(chǎn)品總裝、檢驗(yàn)、試驗(yàn)設(shè)備購(gòu)置費(fèi) 300 萬(wàn)元 附主要設(shè)備明細(xì)表（表 81） 項(xiàng)目總投資 估算 、 產(chǎn)品總裝、檢驗(yàn)、試驗(yàn)設(shè)備購(gòu)置費(fèi) 81 臺(tái) 300 萬(wàn)元 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)發(fā)研制及國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 38 、技術(shù)開(kāi)發(fā)研制費(fèi)： 萬(wàn)元 包括購(gòu)買技術(shù)專用權(quán)費(fèi)、學(xué)習(xí)考查、應(yīng)用軟件費(fèi)用，樣機(jī)試制費(fèi) , 技術(shù)培訓(xùn)、質(zhì)量控制及服務(wù)體系的建設(shè)，預(yù)備費(fèi)等。再配合使用其它的通用或?qū)Ｓ密浖推渌O(shè)計(jì)資源，具備了開(kāi)發(fā)新機(jī)型所必需的工具條件?，F(xiàn)有廠房 2872m2，具備研制、開(kāi)發(fā)批量生產(chǎn)的能力。目前 ,主要產(chǎn)品品種有 :S43/600kW、S48/750kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 , S43/600kW、 S48/750kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng) ,為風(fēng)電場(chǎng)配套的 630kVA、 800kVA、 1250kVA、 1800kVA 四種 35KV 箱式變電站。 在車間軟件試驗(yàn)中排除軟件故障或進(jìn)行修正。 氣象桿的結(jié)構(gòu)圖紙； 起重機(jī)支架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖紙； 機(jī)艙 (偏航系統(tǒng)、液壓、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)架 )裝配圖紙 偏航系統(tǒng)裝配圖紙。 機(jī)架的結(jié)構(gòu)圖紙和抗腐蝕保護(hù)圖紙； 集電環(huán)裝置的說(shuō)明書(shū)，集電環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖紙； ◆ 雷擊保護(hù)系統(tǒng)研究：整機(jī)的雷擊保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，繪制雷擊保護(hù) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)發(fā)研制及國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 30 系統(tǒng)裝配圖紙，所有部件的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)圖紙 (從葉片導(dǎo)入機(jī)艙 ,從機(jī)艙到塔架 ,再?gòu)乃軅鞯交?)。塔架的結(jié)構(gòu)圖紙 (負(fù)載傳導(dǎo)結(jié)構(gòu) ) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)發(fā)研制及國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 29 用估計(jì)負(fù)載和塔架幾何學(xué)定義初步設(shè)計(jì)塔架 (直徑 ,板厚 ,塔高 ) ◆ 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)初步設(shè)計(jì)，詳細(xì)說(shuō)明驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)零部件、主軸軸承、主軸軸承箱、主軸、風(fēng)輪鎖定、齒輪箱、收縮盤、高速軸、聯(lián)軸器、制動(dòng)、發(fā)電機(jī) /逆變器和冷卻 /通風(fēng)。 ◆ 完成 風(fēng)力機(jī)性能與載荷計(jì)算 技術(shù)路線組織方式 國(guó)產(chǎn)風(fēng)力機(jī)生產(chǎn)組織方式要與國(guó)際接軌，采用“兩頭在內(nèi)，中間在外”的管理運(yùn)行模式。 最大變槳距速 ～ 15186。 采用遠(yuǎn)程控制和就地監(jiān)視系統(tǒng)的 PLC 可編程序控制器 ◆ 噪音指標(biāo) 常溫型： 15℃至 +40℃，（運(yùn)行溫度） 25℃至 +50℃ （生存溫度） 它通過(guò)滑環(huán)耦合器與電網(wǎng)及風(fēng)力機(jī)控制系統(tǒng)連接。 （ 4） 風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)控制器： 電控系統(tǒng)由就地控制和遠(yuǎn)方遙控兩部份組成，就地控制設(shè)計(jì)有軟件并網(wǎng)裝置，其軟并網(wǎng)裝置可將電流限定在額定功率點(diǎn)達(dá)到 以上。 主 要的關(guān)鍵技術(shù) 大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)涉及空氣動(dòng)力、機(jī)械、電力、電子、材料等各學(xué)科領(lǐng)域技術(shù)主要的關(guān)鍵技術(shù)有： （ 1）整機(jī)的載荷與總體設(shè)計(jì)，控制技術(shù)及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。遠(yuǎn)方控制帶有全面的 信息系統(tǒng)的報(bào)表打印、數(shù)據(jù)分析等多項(xiàng)功能，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。 ﹡ 風(fēng)機(jī)帶有自動(dòng)偏航系統(tǒng)，可根據(jù)風(fēng)向標(biāo)自動(dòng)確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)的方向，當(dāng)風(fēng)向發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)向標(biāo)信號(hào)，通過(guò)減速的驅(qū)動(dòng)機(jī)艙自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。 研究開(kāi)發(fā)內(nèi)容 開(kāi)發(fā)研制 1500kW 變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，它包括繞線型雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，大容量交直交 PWM 型雙向變流器，風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)控制器， 變槳距控制系統(tǒng)， 主傳動(dòng) 齒輪箱優(yōu)化設(shè)計(jì)，葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)及選型 。我公司已與德國(guó)艾羅迪（ aerodyn）公司于 20xx 年 10 月 31 日在杭州簽暑了聯(lián)合開(kāi)發(fā)研制 兆瓦變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組合同書(shū)。 20xx 年 7月 4日，國(guó)家發(fā)展改革委印發(fā)《關(guān)于風(fēng)電建設(shè)管理有關(guān)要求的通知》，明確規(guī)定：風(fēng)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率要達(dá)到 70%以上，不滿足設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率要求的風(fēng)電場(chǎng)不允許建設(shè)，進(jìn)口設(shè)備海關(guān)要照章納稅。 （附表全國(guó)風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)概況表） 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)發(fā)研制及國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 12 我國(guó)陸地有可利用的風(fēng)能資源 億千瓦，截止到 20xx 年底，風(fēng)電裝機(jī)容量?jī)H 萬(wàn)千瓦，占可利用資源的 5‰， 占全國(guó)電力裝機(jī)容量的 %， 因此我國(guó)風(fēng)能開(kāi)發(fā)利用有很大的空間。東方汽輪20xx 年底與德國(guó) REPower 簽定 兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)許可證合同 ,開(kāi)始風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的開(kāi)發(fā)研制，目前已完成 7臺(tái)樣機(jī)生產(chǎn)。歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)和丹麥能源與發(fā)展論壇發(fā)表了一份研究報(bào)告認(rèn)為：在 20 年內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電量可滿足世界電力需要的 10%。其葉輪的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而改變，通過(guò)大功率電力電子變換器，用轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率之差的信號(hào)改變轉(zhuǎn)子電流頻率，使發(fā)電機(jī)的交流電輸出與電網(wǎng)保持同頻率。其中必然要采用一些新的復(fù)合材料和新的技術(shù)。世界各國(guó)政府都通過(guò)立法或給予不同的優(yōu)惠政策，以激勵(lì)、扶持和推進(jìn)發(fā)展風(fēng)電。 20 年來(lái)，我國(guó)風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量增長(zhǎng)很快，“七五”期間國(guó)產(chǎn)機(jī)組平均單機(jī)容量為 100 千瓦級(jí)，“八五”期間為 200 千瓦級(jí)，“九五”期間為 600 千瓦級(jí)，“十五”期間為 750 千瓦。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，國(guó)外進(jìn)口風(fēng)電機(jī)組對(duì)我國(guó)一些特殊氣候條件很難適應(yīng)，造成較高故障率。 目前，國(guó)際上風(fēng)電技術(shù)越來(lái)越成熟，從西起新疆，東至 福建、浙江、江蘇、山東沿海各省，北起黑龍江，南至廣東、海南，不僅平均風(fēng)速好，而且風(fēng)的質(zhì)量很好， 宜建大型風(fēng)電 場(chǎng)。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)發(fā)研制及國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 3 我國(guó)煤炭資源較豐富，資源總量為 萬(wàn)億噸，保有儲(chǔ)量為 1 萬(wàn)億噸左右，正在建設(shè)和開(kāi)采的保有儲(chǔ)量為 2511 億噸。 中國(guó)政府也向全世界莊嚴(yán)地承諾 21 世紀(jì)走可持續(xù)發(fā)展的道路，并研究、制定和開(kāi)始執(zhí)行 21 世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。一切有遠(yuǎn)見(jiàn)的人們都開(kāi)始考慮如何不以犧牲后代生存環(huán)境、經(jīng)濟(jì)資源為代價(jià)來(lái)發(fā) 展我們的社會(huì)，也即可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問(wèn)題。這給能源開(kāi)發(fā)、輸送和工業(yè)布局帶來(lái)一系列問(wèn)題。由于國(guó)外設(shè)備價(jià)格和維護(hù)維修成本都較高，使風(fēng)電電價(jià)居高不下。如：考慮北方地區(qū)要求，研 制能耐 30℃及其以下氣溫要求的低溫型機(jī)組；考慮沿海地區(qū)要求，研制具備三防措施 (防鹽霧、防濕熱、防霉菌 )的沿海高溫型機(jī)組；考慮我