浅谈海上风力发电机机组运行稳定性的提高方法

发表时间：2017-11-07T18:06:48.140Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：颜仕熊[导读] 摘要：随着社会及经济的不断发展，人们环保意识的不断增强，对于清洁能源的需求也越来越迫切，而风能是清洁能源中可再生且无污染的重要资源，风力发电也已得到高速发展，使得内陆建设空间越来越少，各大制造商已逐渐开始布局海上风电的版图，但海上风电面临着运行环境恶劣、在建施工难度大、售后维护困难、大功率机组技术开发瓶颈等诸多问题，因此，本文针对风力发电机组运行环境恶

劣问题，简要描述如何提高海上风力发电机组运行的

（新疆金风科技股份有限公司北京 10000）

摘要：随着社会及经济的不断发展，人们环保意识的不断增强，对于清洁能源的需求也越来越迫切，而风能是清洁能源中可再生且无污染的重要资源，风力发电也已得到高速发展，使得内陆建设空间越来越少，各大制造商已逐渐开始布局海上风电的版图，但海上风电面临着运行环境恶劣、在建施工难度大、售后维护困难、大功率机组技术开发瓶颈等诸多问题，因此，本文针对风力发电机组运行环境恶劣问题，简要描述如何提高海上风力发电机组运行的稳定性。

关键词：风电发电机组；海上；沿海；稳定性；海上风电

海上项目的气候环境与内陆相比，有着两种截然不同的气候环境，海上区域盛行海洋性气候，不仅气温的年变化和日变化较大，而且极值温度出现的时间也迟于大陆性气候；降水量的季节分配较均匀，降水日数多；云雾频数多，湿度非常高。在温度年变化方面，春季冷于秋季，是海洋性气候的一个明显标志。同时常年大风，在我国南方沿海6至11月台风较多。因此机组常年在大雾、暴风雨、盐雾腐蚀、台风等恶劣环境下运行，对机组的运行稳定性产生极大考验。然而风力发电机组是一台无人值守的智能发电设备，内部使用了众多不同品牌与不同类别的电子产品，为了使这些众多电子产品能在如此恶劣环境下运行，保证设备与设备之间复杂的关联与数据交换，提高风力发电机组自身的“三防”能力就不仅是基础工作，更是非常重要的工作。那么如何提高机组的“三防”能力？下文提出了三种防护方法，同样简称“三防”。

一、产品设计

面对海上如此恶劣的气候环境，首先要做的便是提高电控设备自身的“三防”能力，俗话说“打铁还需自身硬”，电控设备损坏的原因主要为外部原因和内部原因；内部原因主要是设备本身设计存在的缺陷，内部元器件质量问题或器件选型考虑不充分等原因导致故障；外部原因主要受工作环境（湿度、温度、干扰、超出设计电压等级等）、及人为操作等原因，但是两者也存在关联性。

通过查阅相关资料，当相对湿度低于临界湿度（低于60%）时，不论环境温度高低，金属几乎不容易发生凝露；而温度的影响主要表现在设备凝露，在短时间内设备温差较大时，容易引起金属表面凝露，导致设备加快腐蚀和短路，对设备产生极大影响。如风场昼夜温差大，设备内外温差增大则容易引起凝露发生；周期地发生凝露，生锈最为严重。

因此，通过选用优质的元器件、提高设备的防护等级，可以很大程度解决设备受凝露腐蚀的影响，从而适应恶劣环境；如选用优质元器件可以抵抗更高的电压波动，适应更低的运行温度，在设备电路板上涂抹三防漆以适应沿海高湿、盐雾腐蚀的运行环境等等。

二、优化机组程序的控制策略

产品的设计是至关重要的，产品的性能优良，机组的运行稳定性固然降低，故障频次可以显著下降；但除此之外，通过优化机组的控制策略，则可以延长设备的使用寿命，提高产品利用率，降低维护成本。

例如水冷散热风扇，可以通过优化程序使得多个风扇的使用时间均衡，避免个别风扇运行时间过长，导致单个电机提前损坏。偏航控制系统可以优化机组对风的风向，达到精确偏航操作，减少不必要的偏航电机工作时间，在广东某项目，由于项目某季节风况突变严重，机组年偏航次数高达2万次以上，三年后偏航减速器多数出现了损坏。同时在检测到潮湿环境时在保证正常运行前提，提高控制柜内的温度，以减少柜内湿度等等。因此通过优化程序的控制策略可以间接的提高设备使用寿命，降低设备的失效率。

三、改变运行环境

以上主要谈论机组的前两道防护（通过优化选型提高电控设备防护等级，优化机组程序的控制策略），来提高机组的“三防”能力，以抵御海上项目严酷的恶劣环境。最后为了能使电控设备在机组的一个大环境中稳定运行，我们需要改变机组内的运行环境，加强塔筒门、机舱、叶轮的密封性能，并在塔筒底部与机舱顶部加装大功率除湿机或环控系统，以降低塔筒内的湿度，使得电控设备能在一个干燥、温差较小的环境中良好工作，也就是机组的第三道防护。在增加环控系统后，机组的运行稳定可以得到很大程度的提高，尤其是对潮湿地带、沿海及海上项目。

结束语

海上的风资源远大于内陆，但恶劣的运行环境、在建的施工难度、售后维护困难以及大功率机组技术发展的瓶颈，很大程度制约了国内海上风电的发展，因此在如此恶劣的海上环境，提高风力发电机组的运行稳定性，减少维护的出行次数，不仅是产品开发时应重点考虑的问题，更是重要的基础工作。

参考文献

[1]张纯明.大型风力发电机组独立变桨距控制策略研究[D].沈阳工业大学,2011.

[2]张新房.大型风力发电机组的智能控制研究[D].华北电力大学（北京）,2005.

海上风力发电发展现状解读

海上风电发展大纲：一、国外海上风电发展现状及各国远景规划二、海上风电的特点与面临的困难三、海上风电发展的关键技术四、国外海上风电发展现状及各国远景规划目前已进入运营阶段的海上风电场均位于西北欧，西班牙和日本也建立了各自的首个试验性海上风电场。截至2006年6月，全球共建立了24个海上风电场，累计安装了了402台海上风机，总容量805MW，年发电量约2,800,000,000千瓦时。西北欧地区的海上风电场布局如下图所示，红色标志由兆瓦级风机构成的运营风电场，紫红色标志由小容量风机构成的运营风电场，而灰色则标志已完成规划的在建风电场。图1 西北欧海上风电场已投入运营的大规模海上风电场大多集中在丹麦和英国。其中丹麦海上风电总装机容量达426.8MW，其次是英国339MW，共计现有海上风电装机容量的95%。而德国早在2004年就在北海的Emden树立了首台Enercon的4.5MW风机，西班牙也于今年在其北部港市毕尔巴鄂树立了5台Gamesa 2MW风机。美国已经规划的三个海上风电场Cape Cod，Bluewater Wind，Nai Kun正处于不同阶段的论证与评估阶段，其中Cape Cod风电场将于2009年正式投入运营。由此可见，各风电大国都不约而同地把注意力集中到海上风电开发的技术研发与运营经验实践中，以图控制海上风电发展的制高点。根据欧盟的预测，到2020年欧洲的海上风电场总装机容量将从现有的805兆瓦增长到40,000MW。相比之下，过去7年来欧洲海上风电装机容量的年增长率约为35%。欧盟指派的工作组预测欧洲的海上风电潜力约达140,000MW。

风力发电机的分类

1,风力发电机按叶片分类。按照风力发电机主轴的方向分类可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。（1）水平轴风力发电机：旋转轴与叶片垂直，一般与地面平行，旋转轴处于水平的风力发电机。水平轴风力发电机相对于垂直轴发电机的优点；叶片旋转空间大，转速高。适合于大型风力发电厂。水平轴风力发电机组的发展历史较长，已经完全达到工业化生产，结构简单，效率比垂直轴风力发电机组高。到目前为止，用于发电的风力发电机都为水平轴，还没有商业化的垂直轴的风力发电机组。（2）垂直轴风力发电机：旋转轴与叶片平行，一般与地面吹垂直，旋转轴处于垂直的风力发电机。垂直轴风力发电机相对于水平轴发电机的优点在于；发电效率高，对风的转向没有要求，叶片转动空间小，抗风能力强（可抗12-14级台风），启动风速小维修保养简单。垂直轴与水平式的风力发电机对比，有两大优势：一、同等风速条件下垂直轴发电效率比水平式的要高，特别是低风速地区；二、在高风速地区，垂直轴风力发电机要比水平式的更加安全稳定；另外，国内外大量的案例证明，水平式的风力发电机在城市地区经常不转动，在北方、西北等高风速地区又经常容易出现风机折断、脱落等问题，伤及路上行人与车辆等危险事故。按照桨叶数量分类可分为“单叶片”﹑“双叶片”﹑“三叶片”和“多叶片”型风机。凡属轴流风扇的叶片数目往往是奇数设计。这是由于若采用偶数片形状对称的扇叶，不易调整平衡。还很容易使系统发生共振，倘叶片材质又无法抵抗振动产生的疲劳，将会使叶片或心轴发生断裂。因此设计多为轴心不对称的奇数片扇叶设计。对于轴心不对称的奇数片扇叶，这一原则普遍应用于大型风机以及包括部分直升机螺旋桨在内的各种扇叶设计中。包括家庭使用的电风扇都是3个叶片的，叶片形状是鸟翼型（设计术语），这样的叶片流量大，噪声低，符合流体力学原理。所以绝大多数风扇都是三片叶的。三片叶有较好的动平衡，不易产生振荡，减少轴承的磨损。降低维修成本。按照风机接受风的方向分类，则有“上风向型”――叶轮正面迎着风向和“下风向型”――叶轮背顺着风向，两种类型。上风向风机一般需要有某种调向装置来保持叶轮迎风。而下风向风机则能够自动对准风向, 从而免除了调向装置。但对于下风向风机, 由于一部分空气通过塔架后再吹向叶轮, 这样, 塔架就干扰了流过叶片的气流而形成所谓塔影效应,使性能有所降低。 2,按照风力发电机的输出容量可将风力发电机分为小型，中型，大型，兆瓦级系列。（1）小型风力发电机是指发电机容量为0.1~1kw的风力发电机。（2）中型风力发电机是指发电机容量为1~100kw的风力发电机。（3）大型风力发电机是指发电机容量为100~1000kw的风力发电机。（4）兆瓦级风力发电机是指发电机容量为1000以上的风力发电机。 3,按功率调节方式分类。可分为定桨距时速调节型，变桨距型，主动失速型和独立变桨型风力发电机。（1）定桨距失速型风机；桨叶于轮毂固定连接，桨叶的迎风角度不随风速而变化。依靠桨叶的气动特性自动失速，即当风速大于额定风速时依靠叶片的失速特性保持输入功率基本恒定。

国家风力发电机组并网安全性评价标准

华北区域风力发电机组并网安全性评价标准 (试行) 国家电力监管委员会华北监管局二○○八年十月

目录一、华北区域风力发电机组并网安全性评价标准(试行)说明 (1) 二、必备项目 (4) 三、评分项目 (8) 1、电气一次设备 (8) 1.1、发电机组 (8) 1.3、主变压器和高压并联电抗器 (8) 1.4、外绝缘和构架 (9) 1.5、过电压保护和接地 (10) 1.6、高压电器设备 (10) 1.7、场（站）用配电系统 (12) 1.8、防误操作技术措施 (13) 2、二次设备 (14) 2.1、并网继电保护及安全自动装置 (14) 2.2、调度自动化 (16) 2.3、通信 (19) 2.4、直流系统 (22) 2.5、二次系统安全防护 (23) 2.6、风力发电机组控制系统 (23) 3、调度运行 (25) 4、安全生产管理 (26)

华北区域风力发电机组并网安全性评价标准(试行)说明一、根据电监会《发电机组并网安全性评价管理办法》要求，风力发电机组并网安全性评价主要内容包括：风力发电机组的电气一次、二次设备、调度运行和安全生产管理。其中电气一次设备包括：发电机组、变压器和高压并联电抗器、电容器（包括无功动态补偿装置）、外绝缘和构架、过电压保护和接地、高压电器设备、站用配电系统和防误操作技术措施。电气二次设备包括：继电保护及安全自动装置、调度自动化、通信、直流操作系统、二次系统安全防护及风力发电机组控制系统。二、根据对电网安全、稳定、可靠运行的影响程度，风力发电机组并网安全性评价内容分成“必备项目”和“评分项目”两部分。 “必备项目”是指那些如果不满足本评价标准的要求，则可能对电网的安全、稳定运行造成严重后果的项目。 “评分项目”是指除了必备项目之外，对电网安全稳定运行也会造成不良影响，应当满足本评价标准的其他项目。三、本评价标准中，“必备项目”18条；“评分项目”包括四个评价单元，各单元应得分为：电气一次设备925分、二次设备1075分、调度运行100分、安全生产管理450分，共计2550分。

风力发电机介绍

风能发电机一风力机的分类风力机按照风轮轴所在的位置分为：水平轴风力机HAWT (Horizontal-axis wind turbines)和垂直轴风力机V AWT (V ertical-axis wind turbines)，如图1所示。图1 两种类型的风力机这两种类型的风力机各有优缺点：垂直轴风力机V AWT的优点有：(1) 无需偏航对风系统；(2) 设备在地面，安装维护方便；(3) 制造工艺简单，造价低。其缺点为：(1) 难以自启动；(2) 易失速；(3) 风能利用率低。水平轴风力机HAWT的优点有：(1) 转轮相对较高；(2) 占地面积小；(3) 风能利用率高。其缺点为：(1) 叶片悬臂梁固定，受力大；(2) 设备安装在塔柱顶部，安装维护困难。其中，水平轴风力机HAWT制作工艺成熟，风能利用率高而被广泛采用。二风力机的构成下面以水平轴风力机HAWT为例，介绍风力机的组成。风力发电机主要由风轮（叶片和轮毂）、机舱、高速轴、低速轴、增速齿轮箱、发电机、调向装置、调速装置、刹车制动装置、塔架、避雷装置等组成，如图2所示。风力机的组成分为三部分： 1. 旋转部件主要为风轮，将风能转化为低速旋转的机械能。 2. 发电部件风力机的核心部件，包括发电机、调向装置、调速装置、高速轴、低速轴、增速齿轮箱。通过增速齿轮箱将低速旋转变成合适的高速旋转。 3. 支撑部件包括塔架和旋转关节。

图2风力机的组成三风力机的工作原理风力发电是将风能转换为机械能，再由机械能转换为电能，所以，风力资源的好坏将是影响风力发电成本的最重要的因素。风速会随着高度的增加而变大，如图3所示。图3 风速与高度的关系风力发电机出力受风速变化的影响，图4是风机的典型出力曲线图。图4 风力机的典型出力曲线

风力机的基本参数与理论

风力发电机风轮系统 2.1.1 风力机空气动力学的基本概念 1、风力机空气动力学的几何定义（1）翼型的几何参数翼型翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型，与翼型上表面和下表面距离相等的曲线称为中弧线。下面是翼型的几何参数图 1）前缘、后缘翼型中弧线的最前点称为翼型的前缘，最后点称为翼型的后缘。 2）弦线、弦长连接前缘与后缘的直线称为弦线；其长度称为弦长，用c表示。弦长是很重要的数据，翼型上的所有尺寸数据都是弦长的相对值。 3）最大弯度、最大弯度位置中弧线在y坐标最大值称为最大弯度，用f表示，简称弯度；最大弯度点的x坐标称为最大弯度位置，用x f表示。 4）最大厚度、最大厚度位置上下翼面在y坐标上的最大距离称为翼型的最大厚度，简称厚度，用t表示；最大厚度点的x坐标称为最大厚度位置，用x t表示。

5）前缘半径翼型前缘为一圆弧，该圆弧半径称为前缘半径，用r1表示。 6）后缘角翼型后缘上下两弧线切线的夹角称为后缘角，用τ表示。 7）中弧线翼型内切圆圆心的连线。对称翼型的中弧线与翼弦重合。 8）上翼面凸出的翼型表面。 9）下翼面平缓的翼型表面。（2）风轮的几何参数 1）风力发电机的扫风面积风轮旋转扫过的面积在垂直于风向的投影面积是风力机截留风能的面积，称为风力机的扫掠面积，下图是一个三叶片水平轴风力机的扫掠面积示意图。下图是一个四叶片的H型升力垂直轴风力发电机的扫掠面积示意图。根据前面两表可由所需发电功率估算出风力机所需的扫风面积，例如200W的升力型垂直轴风力发电机工作风速为6m/s，全效率按25%计算所需扫风面积约为6.2m2,如果工作风速为10m/s则所需扫风面积约为1.4m2即可；例如10kW的升力型垂直轴风力发电机工作风速为10m/s，全效率按30%计算所需扫风面积约为56m2,如果工作风速为13m/s则所需扫风面积约为25m2即可。按高风速设计的风力机体积小成本相对低些，但必须用在高风速环境，例如把一台设计风速为10m/s的风力机放在风速为6m/s的环境工作，其功率会下降80%；按风速

风力发电机的组成部件其功用

风力发电机的组成部件及其功用风力发电机是将风能转换成机械能，再把机械能转换成电能的机电设备。风力发电机通常由风轮、对风装置、调速装置、传动装置、发电机、塔架、停车机构等组成。下面将以水平轴升力型风力发电机为主介绍它的各主要组成部件及其工作情况。图3-3-4和3-3-5是小型和中大型风力发电机的结构示意图。图3-3-4 小型风力发电机示意图 1—风轮2—发电机3—回转体4—调速机构5—调向机构6—手刹车机构7—塔架8—蓄电池9—控制/逆变器图3-3-5 中大型风力发电机示意图 1—风轮；2—变速箱；3—发电机；4—机舱；5—塔架。 1 风轮风轮是风力机最重要的部件，它是风力机区别于其它动力机的主要标志。其作用是捕捉和吸收风能，并将风能转变成机械能，由风轮轴将能量送给传动装置。

风轮一般由叶片（也称桨叶）、叶柄、轮毂及风轮轴等组成（见图3-3-6）。叶片横截面形状基本类型有3种（见图第二节的图3-2-3）：平板型、弧板型和流线型。风力发电机的叶片横截面的形状，接近于流线型；而风力提水机的叶片多采用弧板型，也有采用平板型的。图3-3-7所示为风力发电机叶片（横截面）的几种结构。图3-3-6 风轮 1.叶片 2.叶柄 3.轮毂 4.风轮轴图3-3-7 叶片结构（a）、(b)—木制叶版剖面； (c)、(d)—钢纵梁玻璃纤维蒙片剖面； (e) —铝合金等弦长挤压成型叶片；(f)—玻璃钢叶片。木制叶片（图中的a与b）常用于微、小型风力发电机上；而中、大型风力发电机的叶片常从图中的（c）→（f）选用。用铝合金挤压成型的叶片（图中之e），基于容易制造角度考虑，从叶根到叶尖一般是制成等弦长的。叶片的材质在不

风力发电机标准IEC中文版

IEC61400-1第三版本2005-08 风机-第一分项：设计要求 1.术语和定义 1.1声的基准风速acoustic reference wind speed 标准状态下（指在10m高处，粗糙长度等于0.05m时），8m/s的风速。它为计算风力发电机组视在声功率级提供统一的根据。注：测声参考风速以m/s表示。 1.2年平均annual average 数量和持续时间足够充分的一组测试数据的平均值，用来估计均值大小。用于估计年平均的测试时间跨度应是一整年，以便消除如季节性等非稳定因素对均值的影响。 V annual average wind speed 1.3年平均风速 ave 基于年平均定义的平均风速。 1.4年发电量annual energy production 利用功率曲线和在轮毂高度处不同风速频率分布估算得到的一台风力发电机组一年时间内生产的全部电能。假设利用率为100%。 1.5视在声功率级apparent sound power level 在测声参考风速下，被测风力机风轮中心向下风向传播的大小为1pW点辐射源的A—计权声级功率级。注：视在声功率级通常以分贝表示。 1.6自动重合闸周期auto-reclosing cycle 电路发生故障后，断路器跳闸，在自动控制的作用下，断路器自动合闸，线路重新连接到电路。这过程在约0.01秒到几秒钟内即可完成。 1.7可利用率（风机）availability 在某一期间内，除去风力发电机组因维修或故障未工作的时数后余下的小时数与这一期间内总小时数的比值，用百分比表示。 1.8锁定（风机）blocking 利用机械销或其它装置，而不是通常的机械制动盘，防止风轮轴或偏航机构运动，一旦锁定发生后，就不能被意外释放。 1.9制动器（风机）brake 指用于转轴的减速或者停止转轴运转的装置。注：刹车装置利用气动，机械或电动原理来控制。 1.10严重故障（风机）catastrophic failure 零件或部件严重损坏，导致主要功能丧失，安全受到威胁。 1.11特征值characteristic value 在给定概率下不能达到的值（如超越概率，超越概率指出现的值大于或等于给定值的概率）。

(完整版)【速度收藏】风力发电机工作原理

风力发电机工作原理__图文前言：由于环境污染，人类对大自然的过度开采，我们对无污染、可再生的能源越来越重视。风能就是这样一种无须燃料、无污染、可再生的能源。风力发电机作为把风能运用率较高的产品，受到世界各国的重视。为了让风力发电机更好的为人们服务，今天我们来研究一下风力发电机工作原理。关键词：风力发电机，风力发电机工作原理，风力发电机结构一、风力发电机结构高由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风力发电机偏航。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。 7、电子控制器：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。 8、液压系统：用于重置风力发电机的空气动力闸。 9、冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。

10、塔：风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。 11、风速计及风向标：用于测量风速及风向。二、风力发电机原理现代风力发电机采用空气学原理，就像飞机的机翼一样。风并非“推动”风轮叶片，而是吹过叶片正反面的压差，这种压差会产生升力，令风轮旋转并不断横切风流。面向来风，从而令风轮刹车。在风速很低的时候，风力发电机风轮会保持不动。当到达切入风速时(通常每秒3到4米)，风轮开始旋转并牵引发电机开始发电。随著风力越来越强，输出功率会增加。当风速达到额定风速时，风电机会输出其额定功率。之后输出功率会保留大致不变。当风速进一步增加，达到切出风速的时候，风电机会刹车，不再输出功率，为免受损。青岛恒风风力发电机有限公司是一家专注研发、制造、销售为一体的科技型企业，公司始建于2004年，厂房占地面积5000 余平。公司主要生产150瓦至500千瓦的水平和垂直轴的中小型风力发电机组，风光互补供电系统，广泛应用于离网和并网型发电系统。生产中我们严格按照ISO9001国际标准生产管理体系，并拥有标准的生产线，自动包装流水线，严

.MW海上风电机组的汇总

海上风电机组的概念设计目前，海上风力发电机组的主流机型是2.3～5MW双馈或半直驱机型，已交付或已有订单的机型主要如下表所示：公司名称机组型号已交付使用正在安装已有订单丹麦vestas V90 /3MW257台260台（含V112）西门子公司SWT-2.3311台90台西门子公司SWT-3.6151台593台德国REpower5M8台351台德国Multibrid M500027台245台德国Enercon E-126/6MW8台 GE公司GE 3.6sl 7台130台华锐公司3MW 34台德国BARD VM5MW 5台80台德国Nordex2MW 8台德国Nordex 2.5MW 11台芬兰WinWind 3MW 10台由上表可见丹麦vestas 的V90 /3MW，西门子公司的SWT-3.6，德国REpower的5M，德国Multibrid的M5000，GE公司的GE 3.6sl和德国BARD公司的VM5MW机组被市场认可，由此可见3MW以上风电机组是最近几年海上风力发电机组的主力机型。 V90 /3MW机组是vestas在2002 年5月开始试制的，右图为V90 /3MW的示意图。 V90 /3MW机

组是首台采用紧凑型结构的风力发电机组，可以认为是取消了低速轴。2009年9月vestas又研制出了V112-3.0MW离岸型风力发电机组，这是V90-3.0MW的改进型，其安全等级为IECS，适于在平均风速9.5m/s的海上使用，这种机组采用三级增速齿轮箱，永磁同步发电机，短低速轴。该机型应该是维斯塔斯准备大批量生产的产品，下图为V112-3.0MW的外形图。 V112-3.0MW机组计划安装在英国沃尔尼第二海上风力发电场，2011年年底交付使用。V112-3.0MW技术参数如下表所示：序号部件单位数值 1 机组数据 1.1 制造厂家/型号V112－3.0MW 1.2 额定功率kW 3000 1.3 轮毂高度（推荐方案）m 84.94/119 1.4 切入风速m/s 3 1.5 额定风速m/s 12 1.6 切出风速（10分钟平均值）m/s 25 1.7 极端（生存）风速（3秒最大值）m/s 59.5(IECIIA)5 2.5（IECIIIA） 1.8 预期寿命y 20 2 风轮

风力发电机的分类

,风力发电机按叶片分类. 按照风力发电机主轴地方向分类可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机. （）水平轴风力发电机：旋转轴与叶片垂直，一般与地面平行，旋转轴处于水平地风力发电机. 水平轴风力发电机相对于垂直轴发电机地优点；叶片旋转空间大，转速高.适合于大型风力发电厂.水平轴风力发电机组地发展历史较长，已经完全达到工业化生产，结构简单，效率比垂直轴风力发电机组高.到目前为止，用于发电地风力发电机都为水平轴，还没有商业化地垂直轴地风力发电机组. 资料个人收集整理，勿做商业用途（）垂直轴风力发电机：旋转轴与叶片平行，一般与地面吹垂直，旋转轴处于垂直地风力发电机.垂直轴风力发电机相对于水平轴发电机地优点在于；发电效率高，对风地转向没有要求，叶片转动空间小，抗风能力强（可抗级台风），启动风速小维修保养简单. 垂直轴与水平式地风力发电机对比，有两大优势：一、同等风速条件下垂直轴发电效率比水平式地要高，特别是低风速地区；二、在高风速地区，垂直轴风力发电机要比水平式地更加安全稳定；另外，国内外大量地案例证明，水平式地风力发电机在城市地区经常不转动，在北方、西北等高风速地区又经常容易出现风机折断、脱落等问题，伤及路上行人与车辆等危险事故.资料个人收集整理，勿做商业用途按照桨叶数量分类可分为“单叶片”﹑“双叶片”﹑“三叶片”和“多叶片”型风机. 凡属轴流风扇地叶片数目往往是奇数设计. 这是由于若采用偶数片形状对称地扇叶，不易调整平衡.还很容易使系统发生共振，倘叶片材质又无法抵抗振动产生地疲劳，将会使叶片或心轴发生断裂. 因此设计多为轴心不对称地奇数片扇叶设计.对于轴心不对称地奇数片扇叶，这一原则普遍应用于大型风机以及包括部分直升机螺旋桨在内地各种扇叶设计中.包括家庭使用地电风扇都是个叶片地，叶片形状是鸟翼型（设计术语），这样地叶片流量大，噪声低，符合流体力学原理.所以绝大多数风扇都是三片叶地.三片叶有较好地动平衡，不易产生振荡，减少轴承地磨损.降低维修成本.资料个人收集整理，勿做商业用途按照风机接受风地方向分类，则有“上风向型”――叶轮正面迎着风向和“下风向型”――叶轮背顺着风向，两种类型.资料个人收集整理，勿做商业用途上风向风机一般需要有某种调向装置来保持叶轮迎风. 而下风向风机则能够自动对准风向, 从而免除了调向装置.但对于下风向风机, 由于一部分空气通过塔架后再吹向叶轮, 这样, 塔架就干扰了流过叶片地气流而形成所谓塔影效应,使性能有所降低.资料个人收集整理，勿做商业用途 ,按照风力发电机地输出容量可将风力发电机分为小型，中型，大型，兆瓦级系列. （）小型风力发电机是指发电机容量为地风力发电机. （）中型风力发电机是指发电机容量为地风力发电机. （）大型风力发电机是指发电机容量为地风力发电机. 兆瓦级风力发电机是指发电机容量为以上地风力发电机. ,按功率调节方式分类.可分为定桨距时速调节型，变桨距型，主动失速型和独立变桨型风力发电机. （）定桨距失速型风机；桨叶于轮毂固定连接，桨叶地迎风角度不随风速而变化.依靠桨叶地气动特性自动失速，即当风速大于额定风速时依靠叶片地失速特性保持输入功率基本恒定.资料个人收集整理，勿做商业用途（）变桨距调节：风速低于额定风速时，保证叶片在最佳攻角状态，以获得最大风能；当风速超过额定风速后，变桨系统减小叶片攻角，保证输出功率在额定范围内.资料个人收集整理，勿做商业用途（）主动失速调节：风速低于额定风速时，控制系统根据风速分几级控制，控制精度低于变桨距控制；当风速超过额定风速后，变桨系统通过增加叶片攻角，使叶片“失速”，限制风轮吸收功率增加资料个人收集整理，勿做商业用途（）独立变桨控制风力机：由于叶片尺寸较大，每个叶片有十几吨甚至几十吨，叶片运行在不同地位置，受力状况也是不同地故叶片中立对风轮力矩地影响也是不可忽略地.通过对三个叶片进行独立地控制，可以大大减小风力机叶片负载地波动及转矩地波动，进而减小传动机构与齿轮箱地疲劳度，减小塔架地震动，输出功率基本恒定在额定功率附近.资料个人收集整理，勿做商业用途

【CN109941397A】一种半潜式海上风力发电机平台及海上风力发电设备【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910228992.6 (22)申请日 2019.03.25 (71)申请人华中科技大学地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人刘震卿　樊贻成　 (74)专利代理机构华中科技大学专利中心 42201 代理人孔娜 (51)Int.Cl. B63B 21/50(2006.01) B63B 35/44(2006.01) (54)发明名称一种半潜式海上风力发电机平台及海上风力发电设备 (57)摘要本发明属于海上风力发电机相关技术领域，其公开了一种半潜式海上风力发电机平台及海上风力发电设备，该发电机平台包括立柱、多个偏移柱、多个系泊线及多个浮筒，多个该偏移柱绕该立柱的中心轴均匀排布，且该偏移柱连接于该立柱；多个该偏移柱之间通过多个该浮筒相连接；多个该系泊线分别连接多个该偏移柱及锚，该锚设置在海底；该偏移柱呈阶梯状，其包括基柱及上柱，该上柱设置在该基柱上；该系泊线连接于该基柱；该基柱的直径大于该上柱的直径；多个该上柱远离该基柱的一端通过多个该浮筒相连接，且多个该基柱也通过多个该浮筒相连接；该偏移柱内填充有水，其用于提供压载。本发明提高了稳定性及使用寿命，适用性较强。权利要求书1页说明书5页附图2页CN 109941397 A 2019.06.28 C N 109941397 A

权　利　要　求　书1/1页CN 109941397 A 1.一种半潜式海上风力发电机平台，其特征在于：所述发电机平台包括立柱(6)、多个偏移柱、多个系泊线及多个浮筒(8)，多个所述偏移柱绕所述立柱(6)的中心轴均匀排布，且所述偏移柱连接于所述立柱(6)；多个所述偏移柱之间通过多个所述浮筒(8)相连接；多个所述系泊线分别连接多个所述偏移柱及锚(13)，所述锚(13)设置在海底；所述偏移柱呈阶梯状，其包括基柱(7)及上柱(5)，所述上柱(5)设置在所述基柱(7)上；所述系泊线连接于所述基柱(7)；所述基柱(7)的直径大于所述上柱(5)的直径；多个所述上柱(5)远离所述基柱(7)的一端通过多个所述浮筒(8)相连接，且多个所述基柱(7)也通过多个所述浮筒(8)相连接；所述偏移柱内填充有水，其用于提供压载。 2.如权利要求1所述的半潜式海上风力发电机平台，其特征在于：所述系泊线包括两个第一系泊线(10)及第二系泊线(11)，两个所述第一系泊线(10)的一端分别连接于相邻的两个所述基柱(7)，另一端连接于所述第二系泊线(11)的一端，所述第二系泊线(11)的另一端连接于所述锚(13)。 3.如权利要求1所述的半潜式海上风力发电机平台，其特征在于：所述发电机平台还包括多个斜撑(9)，多个所述斜撑(9)的一端分别连接于多个所述上柱(5)远离所述基柱(7)的一端，另一端连接于所述立柱(6)邻近所述基柱(7)的一端。 4.如权利要求1所述的半潜式海上风力发电机平台，其特征在于：多个所述上柱(5)远离所述基柱(7)的一端通过所述浮筒(8)连接于所述立柱(6)远离所述基柱(7)的一端。 5.如权利要求1所述的半潜式海上风力发电机平台，其特征在于：所述发电机平台还包括多个导缆器(12)，多个所述导缆器(12)分别设置在多个所述基柱(7)上，且绕所述立柱(6)的中心轴均匀排布。 6.如权利要求1-5任一项所述的半潜式海上风力发电机平台，其特征在于：所述偏移柱自静水位上方延伸到水下方。 7.如权利要求1-5任一项所述的半潜式海上风力发电机平台，其特征在于：多个所述偏移柱的数量与多个所述系泊线的数量相同，均为六个；六个所述偏移柱的中心轴分别通过同一个正六边形的顶点。 8.如权利要求1-5任一项所述的半潜式海上风力发电机平台，其特征在于：所述浮筒 (8)为圆柱形等截面浮筒(8)。 9.一种海上风力发电设备，其特征在于：所述发电设备包括权利要求1-8任一项所述的半潜式海上风力发电机平台(1)及风机结构，所述风机结构设置在所述发电机平台上。 10.如权利要求9所述的海上风力发电设备，其特征在于：所述发电设备包括塔架(2)，所述塔架(2)设置在所述立柱(6)上；所述塔架(2)呈圆柱状，所述塔架(2)的中心轴与所述立柱(6)的中心轴重合。 2

海上风力发电机组基础方案

摘要这篇文章介绍了海上风电场建设简况、海上风力发电机组的组成、海上风电机组基础的形式、海上风电机组基础的设计。关键词电力系统；海上风电场；海上风电机组基础；设计 Abstract This article describes the overview of offshore wind farm con struct ion, the compositi on ofthe offshore wind turb ine, offshore wind turb ines based on the formbased desig n ofoffshore wind turb in es. Key Words electric power system。Offshore wind farm。Offshore wind turbine foundation。design 丄、八— 1刖言 1.1全球海上风电场建设简况截止到2018年2月7日，全球海上风电场累计装机容量达到238,000MV y比上年增加了21%。 1.2中国截至2018年底，中国的风电累计装机容量达到44.7GV,首次居世界首位，亚

洲的另外一个发展中大国印度也首次跻身风电累计装机容量世界前五位。

1.3海上风力发电机组通常分为以下三个主要部分: <1）塔头<风轮与机舱）[ <2）塔架 <3）基础<水下结构与地基）与场址条件密切相关的特定设计；’?支撑『结构约占整个工程成本的20%-30% 对整机安全至关重要。 2海上风电机组基础的形式 2.1海上风电机组基础的形式目前经常被讨论的基础形式主要涵盖参考海洋平台的固定式基础，和处于概念阶段的漂浮式基础，具体包括：单桩基础；重力式基础；吸力式基础；多桩基础；漂浮式基础

国外风电整机情况

: 世界风电整机设备制造业主要集中欧洲的丹麦、德国、西班牙和亚洲的印度，北美洲的美国。其中欧洲地区的风电整机设备制造业生产能力占世界的50%以上，是最重要的风电整机生产地，也是最大的风电设备出口地区。美国和印度是后来居上的国家，其发展速度不容小视。美国的GE WIND公司占世界风电设备市场的16%左右，成为世界上风电设备制造业发展最快的国家之一。进入二十一世纪以来，国际上风电整机设备制造企业之间频频发生并购重组事件，巨型企业加入风电机组制造业，行业集中度不断上升，中小企业生存和发展空间变得狭小艰难。 2003年，丹麦的Vestas公司吞并了NEGMicon，成为世界上最大的风机制造商；美国通用电气（GE）在2002年通过并购安然风力公司进入风能市场；德国西门子公司于2004年兼并了丹麦Bonus公司，成为风机制造业第五大公司； 2007年6月，Suzlon收购了REPOWER，在市场中的份额又有了进一步的提高。目前，经过近些年的兼并重组，行业集中度的不断上升，世界风电设备行业的竞争格局也较为稳定，形成了五大企业控制了较大部分风电设备市场的局面。在2007年全球新增装机中，丹麦的VESTAS市场份额位居第一，达到了22.5%；美国GE WIND位居第二，市场份额为16.6%；西班牙的GEMES A、德国的ENERCON、印度的SUZLON市场份额也都达到了15.4%、 14.0%、10.5%。前五大风电设备生产企业牢牢占据全球80%以上的市场份额。随着风电技术的发展，以及大单机容量机型的优势，目前，单机容量在兆瓦级以上的机型已经成为市场主流，约占新增装机容量的85%以上，而单机容量在兆瓦级以下的机型所占比例已经下降到15%左右。虽然大单机容量凭借其优势，其所占比例越来越高，但是为满足各类细分风电市场要球，单机容量在兆瓦级以下的风电机组未来仍将存在。

海上风电工程风力发电机整体安装的思考

海上风电工程风力发电机整体安装的思考发表时间：2019-03-04T11:10:33.577Z 来源：《电力设备》2018年第28期作者：刘蒙蒙[导读] 摘要：海上风力发电厂的建设在国内处于起步阶段，建筑工程装备较差。（明阳智慧能源集团股份公司广东中山 528400）摘要：海上风力发电厂的建设在国内处于起步阶段，建筑工程装备较差。关于现有风力发电机的长周期、高成本和低效率的问题目前开发了一种新的海上风力阀，用于制造短周期、低成本和高效的建筑船只，建造一艘特殊的“水力平底船”，用于安装风力发电机。这艘船可以降低海上风力发电的安装成本，并发挥减少安全威胁和提高效率的作用。关键词：软着陆安装；海浪载荷；液压缓冲；比例流量控制；加速度控制 1前言随着能源和环境问题的日益突出，人们越来越重视可再生能源，其中风能是最重要的可再生能源之一。近年来，中国的工业信息网报道，中国的风力发电快速发展在过去的十年里，随着跳从2004年的不到75兆瓦装机容量在2016年接近169GW，占全球风力发电的42.7%和总发电装机容量的9%在中国，使其成为第三大电源后火电和水电。随着陆上可开发风力资源的减少，风力发电技术逐渐从陆上向海上延伸，海上风力发电已成为世界可再生能源发展领域的热点。 2水轮发电机安装目前，国内外海上风力发电机安装分为整体式和分体式两种安装方式。整体式安装是将风力发电机组先在码头进行组装，然后由运输船将组装好的风力发电机组整体运往海上风电场，采用大型起重船进行整体吊装就位；分体式安装是将风力发电机组部件运往海上风电场，采用大型起重船进行逐件吊装，一次性完成风力发电机的安装。进行海上风力发电机安装的安装船有：自升式起重船（中交三航局的风华号，龙源振华号）、稳性桩浮吊船、普通驳船加装履带起重机、普通大型起重船（中交三航局风范号）、坐底式起重驳船等。 3海上风力发电机整体安装方案整体式安装和分体式安装两种海上风力发电机安装方案都离不开大型起重船。海上大型起重船不论是购买还是租赁，费用都较高，且购买的周期也较长，市场上现有数量又很少，在工程建设中的施工成本较高。因此，设想将液压顶升技术和风力发电机设备海上整体运输结合起来，设计一艘集风力发电机装船、运输、卸船和安装于一体的风力发电机组运输安装船，将可省去海上风力发电机整体安装方案中的大型起重船，从而可大幅缩减吊装成本，同时，也能保证施工工期和施工安全。 3.1方案概述两个驳船平台将转换为双体船海上风力发电机运输和安装船舶。在双体驳船上安装了两套风机运输托架，在运输托架上安装了液压顶升系统，可用于码头风轮整体装载，安装现场风轮整体卸载安装。一排双体船帆被拖船拖着。实施过程如下：1）码头设置两个专用沉箱，沉箱上安装临时风机基础。风轮安装前沉箱淹没在码头内，工程完成后可随双体船驳船转移。在设置沉箱时，需要保证两个临时基础之间的槽宽大于一艘驳船的宽度，以便双体船能够进入进行风力发电机的安装这艘船。2）风力发电机安装后在临时的基础上作为一个整体，拖船将推动双体船相撞的临时基础，解决运输托架上的风力发电机通过液压升降系统作为一个整体，然后是双体船驳将运输风力发电机安装网站。双体船驳船又通过液压顶升系统在风力机的基础上安装了风力机，完成了风力机的安装。 3.1.1船体结构主船体由两艘驳船组成，由钢制框架连接。在驳船的两端，在风力发电机之间建立了一个平衡点，用来运输连接机身两侧的钢结构。在两艘船的运输支架内侧安装一组液压装置。 3.1.2运输托架运送带由主塔部分，支架，支承带，固定支架组成。主塔由两座相同的铁塔组成，每座塔都固定在两条驳船上。基座在两座主塔的顶部，连接两个主塔。在整个运输过程中，风力可固定在塔桶上方，使风力处于平衡状态。地支整体为长方形，中间固定着u型斜向入口，输入一个环形示意图。打开c型框时，塔身可以进入或进入架子。 3.1.3顶机制由水压装置，固定支架，支架和滑轮组成。骨架轨固定在塔骨纸内侧，液压装置设置在骨骼绕线上。基座的侧架设置在液压单位，基座用于塔底基座的固定和升级。固定支架固定在塔身甲板上，在运输过程中用于固定液压千斤顶和风力仪器。固定支架的高度可以根据实际情况调整，水压压床的工作里程可以控制在1米以内（施工时按海上情况调整）。液压装置由两套液压千斤顶，液压控制系统，液压痛，液压管等液压控制元件组成。将支架插入，设置在千斤液体压力的顶部，就可以用来提升支架，固定在支架上的风力器。该系统设有支架、托盘旋转装置、托盘后退装置。底部垫用螺丝固定在托盘上。托盘旋转装置的设计方向是在风力器位置上与法国和原州对接的方向。托盘的前进和后退装置是为了保证支架的支架紧紧夹住或从底部的塔基中取出。 3.1.4定位机构追踪定位器位于两艘驳船的中间，靠近第一的位置。风力发电机在发电或安装时，根据风力发电机的基础确定位置，保证风力发电机能够迅速进入或设置输送带。定位机构的主体可以用u型结构来奠定风力发电机的基础，调整船体的位置，使风力发电机的基础中心和塔统中心重复。为了防止船体和基础激烈碰撞，在u型凹槽和船体驳船内的一侧安装橡皮板，缓解对船体基础的冲击。 3.2风力发电机装船风力发电机装船前已由大型履带起重机将其安装在码头的临时风力发电机基础上。当双肩线靠近码头时，先把基座和基础的高度抬高，基座顶的高度略高于风力发电机的基础。然后，两条驳船沿着船体方向的中心轴线，缓慢地向临时基础前进，使临时基础进入两条驳船之间。在船舶导航装置的调节下，风力发电机进入了运输支架内。调整好船身的位置，然后抛锚稳定下来。把站在架子上的汽缸从下面的架子上取下来，左右两个底部的架子合起来，临时压实。支撑架上下的支架和下端的托架是稳定的。用强力螺栓连接底部垫和上衣底端。在整个输送机支点固定后，风力发电机和有临时基础的紧急螺栓被去掉，启动液压控制系统，摆脱风力发电机的临时性基础。在水塔槽下，水压托系统慢慢地加压将水压艇固定在固定支杆上，然后再两次抛锚慢慢离开。在完成第一台风力发电机的装船后，船体掉头，在双体驳船的另一头用同样的方法完成第二台风力发电机的整体装船。在风力发电机输送的整个过程中，船体自身平衡系统将根据实际情况自动获得压力和负荷的平衡。

国内外风力发电技术的现状与发展趋势_田德

2007.01 Renewable Energy Industry 51 风能是一种可再生的清洁能源。近３０年来，国际上在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善，并网型风力发电机单机额定功率最大已经到５ＭＷ，叶轮直径达到１２６ｍ。截止２００５年世界装机容量已达５８，９８２ＭＷ，风力发电量占全球电量的１％。中国成为亚洲风电产业发展的主要推动者之一，其总装机容量居世界第８位，２００５年新增装机容量居世界第６位。今后，国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。１　引言风是最常见的自然现象之一，是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”，流动空气具有的动能称之为风能。因此，风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织（ＷＭＯ）和中国气象局气象科学研究院分析，地球上可利用的风能资源为２００亿ｋＷ，是地球上可利用水能的２０倍。中国陆地１０ｍ高度层可利用的风能为２．５３亿ｋＷ，海上可利用的风能是陆地上的３倍，５０ｍ高度层可利用的风能是１０ｍ高度层的２倍，风能资源非常丰富。风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一［１］。风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水，而且还有风力致热、风帆助航等。因此，开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力，从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。在本文中，将对国内外风力发电技术的现状和发展趋势进行论述。２　风力发电基本知识２．１　风能的计算公式空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为Ａ，则当风速为Ｖ的风流经叶轮时，单位时间风传递给叶轮的风能为其中：单位时间质量流量ｍ＝ρ ＡＶ在实际中，式中：ＰＷ—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能，即风能功率，Ｗ；Ｃｐ—叶轮的风能利用系数； ?ｍ—齿轮箱和传动系统的机械效率，一般为０．８０—０．９５，直驱式风力发电机为１．０；?ｅ—发电机效率，一般为０．７０—０．９８；?—空气密度，ｋｇ／ｍ３；Ａ—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，ｍ２；Ｖ—风速，ｍ／ｓ。田德（内蒙古农业大学新能源技术研究所，呼和浩特　０１００１８）国内外风力发电技术的现状与发展趋势

浅谈海上风力发电机机组运行稳定性的提高方法

海上风力发电发展现状解读

风力发电机的分类

国家风力发电机组并网安全性评价标准

风力发电机介绍

风力机的基本参数与理论

风力发电机的组成部件其功用

风力发电机标准IEC中文版

最新风力发电标准大全

(完整版)【速度收藏】风力发电机工作原理

.MW海上风电机组的汇总

风力发电机的分类

【CN109941397A】一种半潜式海上风力发电机平台及海上风力发电设备【专利】

海上风力发电机组基础方案

国外风电整机情况

海上风电工程风力发电机整体安装的思考

国内外风力发电技术的现状与发展趋势_田德