【正文】 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) 高速閘液壓制動(dòng)剎車 ◆ 偏航系統(tǒng) 定電壓： 三相輸入 /輸出電壓 690VAc； 額定電流： 三相輸入 /輸出電流 400A； 容量： 480KW； ◆ 剎車系統(tǒng)： 沿海型： 沿海高溫型風(fēng)機(jī)：三防（防鹽霧、防濕熱、 防霉菌） 常溫型： 15℃至 +40℃，（運(yùn)行溫度） 25℃至 +50℃ （生存溫度） 額定頻率 50 Hz 額定功率 1500KW ◆ 發(fā)電機(jī) 四極三相 異步雙反饋發(fā)電機(jī)（繞線式） 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)組開發(fā)研制及國產(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)組開發(fā)研制及國產(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。它通過滑環(huán)耦合器與電網(wǎng)及風(fēng)力機(jī)控制系統(tǒng)連接。 （ 6） 變槳距控制系統(tǒng)：變槳距控制系統(tǒng)主要調(diào)整風(fēng)力發(fā)電設(shè)備上漿葉的角度，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在額定的功率和安全的風(fēng)速下可靠的運(yùn)行。因此， 葉片的載荷計(jì)算、氣動(dòng)外形和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（具體體現(xiàn)在葉片的形狀、扭轉(zhuǎn)和縱深設(shè)計(jì)上）、性能計(jì)算和氣彈穩(wěn)定性計(jì)算等。 常規(guī)的狀態(tài)監(jiān)測，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；具有過流、過壓、過溫等故障檢測與保護(hù)功能和顯示功能；符合工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)行要求。 （ 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。 并網(wǎng)型雙饋風(fēng)力 發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的定子繞組連接電網(wǎng)上，在運(yùn)行過程中， 各種原因引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)，跌落甚至短路故障會(huì)影響發(fā)電機(jī)的不間斷運(yùn)行。 軟并網(wǎng)和軟解列是目前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)重 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開發(fā)研制及國產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 20 要部分。 （ 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)品國產(chǎn)機(jī)；研制基于定子磁場定向的矢量控制軟件和 PWM整流 /逆變控制軟件，適用 1500kW 以上級大型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。 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)。編 程簡單，編程器使用簡便。 ﹡ 中央控制 PC 機(jī)作上位機(jī)，將多 臺(tái)下位機(jī)控制系統(tǒng)（中心控制器）進(jìn)行組網(wǎng)， 通過專用的通信裝置和接口電路與 PC機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)監(jiān)測風(fēng)電組的運(yùn)行狀態(tài)、 運(yùn)行數(shù)據(jù)、累計(jì)數(shù)據(jù)存放、記錄故障情況，統(tǒng)計(jì)打印報(bào)表，也可以進(jìn)行偏航、復(fù) 位、啟動(dòng)、停機(jī)等操作。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。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)的機(jī)艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了人性化的設(shè)計(jì)方案，非常方便運(yùn)行人員檢查維修， 并且還設(shè)計(jì)了電動(dòng)提升裝置，方便工具及備件的提升。 ﹡ 在機(jī)組設(shè)計(jì)中考慮到復(fù)雜氣候條件下運(yùn)行，齒輪箱采用加強(qiáng)型設(shè)計(jì)，以抵抗氣動(dòng)載荷的沖擊。 ﹡ 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)過程平穩(wěn)。 ﹡ 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)，通過減速的驅(qū)動(dòng)機(jī)艙自動(dòng)對準(zhǔn)風(fēng)向。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) ﹡ 風(fēng)機(jī)主軸、齒輪箱、機(jī)械剎車由求墨鑄鐵殼體連成一體，結(jié)構(gòu)緊湊，發(fā)電機(jī)與齒輪箱之間采用萬向聯(lián)軸器及安全離合器連接。 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)，我公司與德國艾羅迪（ aerodyn）公司負(fù)責(zé)把握總體設(shè)計(jì)技術(shù)，并對零部件供應(yīng)商提出零部件的規(guī)格型號(hào)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求。 5） 風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)控制器：常規(guī)的狀態(tài)監(jiān)測，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；具有過流、過壓、過溫等故障檢測與保護(hù)功 能和顯示功能；符合工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)行要求。 研究開發(fā)內(nèi)容 開發(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 。按照德國質(zhì)量認(rèn)證機(jī)構(gòu)勞埃德有關(guān)風(fēng)力機(jī)規(guī)范和 DIN 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造，通過開發(fā)、消化、吸收、國產(chǎn)比率達(dá)到 90%以上，技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先水平。 近幾年來，公司在開發(fā)研制、生產(chǎn) S43/600KW、 S48/750KW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的過程中，已鍛煉、培養(yǎng)一大批科技技術(shù)人員，已具備開發(fā)研制兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的能力。對于風(fēng)機(jī)來說，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。我公司已與德國艾羅迪（ aerodyn）公司于 20xx 年 10 月 31 日在杭州簽暑了聯(lián)合開發(fā)研制 兆瓦變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組合同書。其中 ,風(fēng)力發(fā)電主要開展 兆瓦變速恒頻風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組和 兆瓦直接驅(qū)動(dòng)永磁式風(fēng)電機(jī)組。通過開發(fā)、吸收、消化、國產(chǎn)化率已達(dá)到 95%，已實(shí)現(xiàn)市場商品化。 為適應(yīng)我國風(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。 20xx 年 7月 4日，國家發(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)備國產(chǎn)化率要達(dá)到 70%以上，不滿足設(shè)備國產(chǎn)化率要求的風(fēng)電場不允許建設(shè)，進(jìn)口設(shè)備海關(guān)要照章納稅。若以單機(jī)容量為 兆瓦機(jī)組計(jì)算，規(guī) 劃需要的設(shè)備數(shù)是：自 20xx年到 20xx 年， 5 年間每年要安裝 500 多臺(tái) 兆瓦機(jī)組；自 20xx 年到 20xx 年，5 年間每年要安裝 666 臺(tái) 兆瓦機(jī)組；自 20xx 年到 2020 年， 5 年間每年要安裝 1332 臺(tái) 兆瓦機(jī)組。根據(jù)國家發(fā)展改革委的長期產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，我國的風(fēng)電裝機(jī)容量規(guī)劃目標(biāo)是：到 20xx 年，累積達(dá)到500 萬千瓦；到 20xx 年，累積達(dá)到 1000 萬千瓦；到 2020 年，累積達(dá)到 3000 萬千瓦。《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發(fā)和利用，其實(shí)施必然推進(jìn)我國能源建設(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。 （附表全國風(fēng)電場裝機(jī)概況表） 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開發(fā)研制及國產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 12 我國陸地有可利用的風(fēng)能資源 億千瓦，截止到 20xx 年底，風(fēng)電裝機(jī)容量僅 萬千瓦，占可利用資源的 5‰， 占全國電力裝機(jī)容量的 %， 因此我國風(fēng)能開發(fā)利用有很大的空間。分布在 15 個(gè) ?。ㄊ?、區(qū)、特別行政區(qū)）。 20xx 年中國除臺(tái)灣省外累計(jì)風(fēng)電機(jī)組 1854 臺(tái)，裝機(jī)容量 126 萬 kW。 國內(nèi)雖然使用風(fēng)力機(jī)的歷史比較長，但是真正進(jìn)入商業(yè)化產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作時(shí)間較短。東方汽輪20xx 年底與德國 REPower 簽定 兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)許可證合同 ,開始風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的開發(fā)研制，目前已完成 7臺(tái)樣機(jī)生產(chǎn)。浙江省機(jī)電院和新疆金風(fēng)公司與德國 Jacobs 公司合作 ,引進(jìn)了S43/600、 S48/750 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造技術(shù)轉(zhuǎn)化為商品，上述產(chǎn)品在國內(nèi)處于先進(jìn)水平，但與國際先進(jìn)產(chǎn)品性能相比差距仍然很大。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開發(fā)研制及國產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 10 風(fēng)電世界排名前十名國家在全球風(fēng)電裝機(jī)容量中所占比例 世界風(fēng)電市場各風(fēng)電機(jī)組制造商所占比例 、國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展?fàn)顩r及市場需求 原國家計(jì)委在 ” 九五 ” 、 “乘風(fēng)”計(jì)劃中，風(fēng)電機(jī)組國產(chǎn)化的部署招標(biāo)選定國內(nèi)總裝廠，然后與國外風(fēng)電機(jī)組制造商合資生產(chǎn)。 詳見表 2表 22。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%。并且在未來 10 年內(nèi)將有 177000MW 容量的風(fēng)力機(jī)投入運(yùn)行。 20xx 年世界風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開發(fā)研制及國產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 7 到 32039MW（包括海洋）。無齒輪箱直驅(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)展趨勢和方向。其葉輪的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而改變，通過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。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，近幾年來變槳、變速、恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)受到青睞和開發(fā)應(yīng)用。在地處平坦的地帶的風(fēng)力機(jī)，在 50 m 高捕捉的風(fēng)能要比在 30 m 高處多 20%。目前最長的槳葉已經(jīng)做到 50m。其中必然要采用一些新的復(fù)合材料和新的技術(shù)。歐洲上述幾個(gè)國家新裝單機(jī)容量已達(dá) 1200KW 左右， 2 兆瓦級以上風(fēng)電機(jī)組已在成批生產(chǎn)。隨電力電子技術(shù)的發(fā)展，新型發(fā)電機(jī)的開發(fā)以及 新材料的應(yīng)用，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在單機(jī)容量不斷增大。目前，世界上僅有少數(shù)發(fā)達(dá) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開發(fā)研制及國產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 6 國家掌握大型風(fēng)力發(fā)電組制造技術(shù)。世界各國政府都通過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。 第二章 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 . 國外風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)力發(fā)電發(fā)展?fàn)顩r及趨勢 風(fēng)電將是 21 世紀(jì)內(nèi)發(fā)展最快的一種可再生新能源。對跨國界長距離運(yùn)輸來說，不僅運(yùn)輸時(shí)間長，而且風(fēng)險(xiǎn)很大。這要求風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪葉片長度大于 30 米， 機(jī)艙重大于 50 噸，塔架高度和重量都有較大增加。 20 年來，我國風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量增長很快，“七五”期間國產(chǎn)機(jī)組平均單機(jī)容量為 100 千瓦級，“八五”期間為 200 千瓦級，“九五”期間為 600 千瓦級，“十五”期間為 750 千瓦。開發(fā)具有 自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、發(fā)展民族工業(yè)、提高國產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝備 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開發(fā)研制及國產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 5 水平和能力、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境與生態(tài)平衡，具有重要的意義和作用。還有一些配套部件浙江省乃至溫州地區(qū)地區(qū)部分企業(yè)均能生產(chǎn)，如：機(jī)組底板、輪轂、連軸器等。我省機(jī)械配套、電器配套 、機(jī)械加工能力比較強(qiáng)，通過開發(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。根據(jù)市場調(diào)查，國外進(jìn)口風(fēng)電機(jī)組對我國一些特殊氣候條件很難適應(yīng)，造成較高故障率。而國內(nèi)廠商則可以根據(jù)不同氣候、風(fēng)況條件，研制出適合不同地區(qū)風(fēng)電場用戶要求的機(jī)組。一般歐洲國家風(fēng)電機(jī)組供應(yīng)廠商提供的產(chǎn)品都是按 IEC 標(biāo)準(zhǔn)、 II 級風(fēng)況、 20～＋ 40℃溫度范圍設(shè)計(jì)。 因此，我國風(fēng)電要快速發(fā)展，首先要加快風(fēng)電機(jī)組國產(chǎn)化、規(guī)?；椒?，它是當(dāng)前我國風(fēng)電健康、快速發(fā)展的關(guān)鍵。 目前，國際上風(fēng)電技術(shù)越來越成熟，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。 我國風(fēng)電發(fā)展經(jīng)歷了 20 多年，風(fēng)電場選用的設(shè)備大部分是國外進(jìn)口產(chǎn)品。與 20xx年當(dāng)年新增裝機(jī) 萬 kW 相比， 20xx 年當(dāng)年新增裝機(jī)增長率為 252%。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，又帶來了污染環(huán)境的問題，也降低了資源利用的經(jīng)濟(jì)效益。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開發(fā)研制及國產(chǎn)化項(xiàng)目可行性研究報(bào) 告 3 我國煤炭資源較豐富，資源總量為 萬億噸，保有儲(chǔ)量為 1 萬億噸左右，正在建設(shè)和開采的保有儲(chǔ)量為 2511 億噸。而且地區(qū)分布極不平衡。值得注意的是，近年來全球正日益關(guān)注防止地球 變暖的問題，風(fēng)力發(fā)電減排 CO2溫室氣體的作用日益為人們所重視，歐美等發(fā)達(dá)國家均作出相應(yīng)的減排承諾，使開發(fā)風(fēng)電正方興未艾地在世界各地迅速崛起，風(fēng)電正迎來了其從未有過的大發(fā)展時(shí)期。 風(fēng)能取之不盡，用之不竭，而且風(fēng)電無污染。 中國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、制定和開始執(zhí)行 21 世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。據(jù)20xx 年聯(lián)合國統(tǒng)計(jì)，目前世界上已探明的石油資源，只夠人類使用 44 年；天然氣也僅夠使用 62 年左右；煤炭可以使用 230 年。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開發(fā)研制及國