MW海上风电机组的汇总
海上风力发电的概况
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一、引言
风力发电是近年来世界各国普遍关注的可再生能源开发项目
之一，发展速度非常快。1997~2004年，全球风电装机容量平 均增长率达26.1%。目前全球风电装机容量已经达到5000万千 瓦左右，相当于47座标准核电站。随着风电技术逐渐由陆上 延伸到海上，海上风力发电已经成为世界可再生能源发展领 域的焦点。
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一、引言
与陆上风电场相比,海上风电具有以下优点：
风能资源储量大、环境污染小、不占用耕地； 低风切变，低湍流强度——较低的疲劳载荷； 高产出：海上风电场对噪音要求较低，可通 过增加转动速度及电压来提高电能产出； 海上风电场允许单机容量更大的风机，高者 可达5MW—10MW。
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二、海上风能的利用特点
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三、海上风电机组的发展
（3）第三个发展阶段——第二代数MW级 陆地和海上风力发电机组的应用
MW级风力发电机组的应用，体现了风力发电 机组向大型化发展的方向，这种趋势在德国 市场上表现得尤为明显。新一代涡轮机的功 率达3~5MW，风轮直径达90~115m，目前它们 正处于研制和试验阶段 。
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三、海上风电机组的发展
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四、海上风电机组基础的形式
⑥桶式基础
这种基础是将其放置在海床上之后，抽空内部的海 水，靠周围海水所产生压力将其固定在海床上。此 种基础大大节省了钢材用量和海上施工时间，降低 了生产、运输和安装成本，同时拆除基础也很方便。
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五、海上风电场吊装方法
离岸风机的安装相对于岸上安装难度颇高，可通过千斤 顶驳船或者浮吊船完成。其中的选择取决于海水深度、 起吊机的能力和驳船的载重量。起吊机应具备提升风机 主要部件（塔架、机舱、叶轮等）的能力，其吊钩提升 高度应大于机舱的尺寸，确保塔架和风机装配件的安装 。现有的浮吊船大多不是特意为海上风电场的风机安装 而设计制造的。对于大型海上风电场（机组超过50台） ，通过使用安装驳船来控制建设周期（即控制成本）， 完成建设任务。具体包括： ①千斤顶安装； ②半沉式安装； ③载运船，平底驳船，地面起吊机 ； ④漂浮式安装
明阳1.5MW风电机组简介
SINOMA 40.25 (IEC TC3A+) SHFRP 37.5 (IEC TC2A+)
环境条件
用于北方地区的低温型风机:
待机环境温度范围:
-40～ +50℃
运行环境温度范围:
-30～ +40 ℃(至海拔 1250 m):
-30～+35 ℃(海拔 1250 至 1500 m)
• 20年寿命疲劳强度设计标准为年 平均风速 8.5 m/s（TC2a 标准）；
• 50年一遇极限风速设计标准为 70 m/s （TC1a标准）；
– 生存温度范围 -20°C - +50 °C
– 运行温度范围 -10 °C - +40 °C
技术指标
年平均风速 （m/s)
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年发电量 (Leabharlann Wh)2038机舱辅助系统的组成及作用；
机舱辅助系统主要由齿轮箱强制润滑系统、水冷却 系统、机舱温度调节系统等组成，机舱辅助系统能根据 外界环境的变化，调节机舱内及各零部件的运行状态， 使风机保持长期运转，并延长其使用寿命，是风机不可 缺少的组成部分。
齿轮箱强制润滑系统
齿轮箱润滑方式为飞溅及强制润滑，齿轮箱强制润滑系统分别往轴 承内部灌注润滑油，并用喷溅的形式把润滑油喷洒在齿轮齿面上。
偏航系统参数
• 1）刹车，系统压力：160bar • 2）偏航，系统压力：45bar • 3）解缆，系统压力：0bar • 4）系统流量：0.6L/min • 5）补压（160bar）时间：小于20秒 • 6）两个电磁阀均为通电动作
主轴刹车系统
• 1）电磁阀采用断电动作以保证在断电情况下主轴处于刹车状 态，能够最大限度地保证人身安全。
海上风电装备简介介绍
CATALOGUE 目录•海上风电概述•海上风电装备组成•海上风电装备的安装与维护•海上风电装备的挑战与解决方案•海上风电装备的案例分析海上风电具有风能资源丰富、能源可再生、发电效率高、对环境影响小等优点，但也存在受海洋环境影响大、建设成本高、运维难度大等问题。
海上风电的定义与特点特点定义中国发展情况海洋能源综合利用未来海上风电将更加注重与其他海洋能源（如波浪能、潮汐能等）的综合利用，以实现海洋能源的多元化利用和优化配置。
技术创新随着技术的不断发展，海上风电将更加注重技术创新，如大型化风机、深远海风电等，以提高能源转换效率和降低成本。
智能化运维通过智能化运维，可以降低运维成本和提高设备可靠性，是未来海上风电发展的重要方向之一。
030102风力发电机组0102支撑结构基础结构基础结构需要能够承受风力和海浪的影响，同时还需要考虑施工和运输的方便性。
电力输送系统用于将发电机产生的电能输送到电网，通常包括变压器、开关站和输电线路等。
电力输送系统需要考虑输电距离、电压等级和输电容量等因素，以确保电能能够安全、稳定地输送到电网。
电力输送系统安装流程与技术安装流程海上风电装备的安装过程通常分为预处理、打桩、设备运输、吊装等步骤。
预处理包括对海床进行整平、清理和固化等操作；打桩是将基础结构打入海底；设备运输是将风力发电机组、塔筒等大型设备从陆地或码头运输到海上风电场；吊装是将风力发电机组、塔筒等设备安装在基础上。
安装技术海上风电装备的安装技术包括海上施工设计、施工组织与计划、施工工艺等方面的技术。
海上施工设计需要考虑到海洋环境条件、海底地质情况、设备尺寸和重量等因素；施工组织与计划需要考虑到人员配备、物资供应、海上运输等因素；施工工艺需要考虑到吊装、焊接、防腐等方面的要求。
定期检查维护保养计划维护保养计划维修与更换策略维修策略更换策略海浪冲击海洋腐蚀海流与潮流030201海浪与海洋环境的影响安装费用高维护成本高运营成本高安装与维护的成本问题能源储存技术输电技术能源储存与输电技术总结词该案例介绍了某海上风电场的选址、建设过程、运营模式及其对环境和社会的贡献。
海上风电
容 2.5 量 （MW） 3.0 (研发 中) 6.0
3.6 5.0 5.0 6.0 5.0 3.0
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样机下线机型
已经下线的海上大兆瓦机组有6种机型，涉及5个厂
家。 华锐风电（SL5000系列，下线1台）5MW机型 （SL6000系列，下线1台）6MW机型 金风科技（GW115/3000，下线1台）3MW机型
重庆海装（H127-5000，下线1台）5MW机型
湘电股份（XE5000系列，安装2台）5MW机型 明阳风电（SCD2.75系列，安装1台）2.75MW机型
开发推广阶段
商业试验阶段
2000年丹麦建成 商业海上风电场
2008、2009和2010年 商业应用列入各国日 程，海上风电进入发 展快车道
瑞典海上风电厂
英国海上风电场
英国Barrow海 上风电厂
二、世界海上风电装机情况
英国成为海上装机容量达1.8GW，占世界总装 机的一半以上，其次是丹麦832 MW、荷兰246 MW 、比利时195 MW、德国168 MW及、瑞典163 MW 等。共涉及5个国家的10个风场，欧洲海上风电总装 机达到3452 MW。
SWT-3.0-101 direct drive wind turbine
Permanent magnet generatorFull scale converter
GE 4.0-110
国外主要厂家海上机组市场份额
3）海上风电设备运输
4）海上风电机组吊装
5）海上风电的送出
电网传输包括交流输出 （AC）和直流输出(DC) 两种。如果海上风电场离 岸较远，电网有功功率损 失较重，不适宜使用交流 输出形式而适宜采用高电 压直流（HVDC-High Voltage DC）输出形式。
10MW级海上风电机组技术
低平均 高极端
高温
√√
腐蚀
可达性差
施工窗 口期短
投资成本高
√ √√ √
度电成本示意
主要矛盾：
功率大、风轮大、度电成本低
Vs
零部件设计制造技术成熟度不够、
？
成本高
根据 windmonitor 研究趋势判断 7MW 机组需要 180m+ 风轮直径（高风速机型所需的风轮直径略小， 低风速机型所需的风轮直径略大）。
3957.67
H171-5MW 运行数据
低风速造诣： H151-5MW 机组创造了 2013 年的全球最大风轮记录 H171-5MW 机组创造了 2017 年的全球最大风轮记录，使长江口
以北的低风速海域具备了开发价值，被评为 2018 年度最佳机型， 也被鉴定为海上低风速全球领先。
在使用和协同设计碳纤维、大叶片上积累丰富经验。
98.80
323508.21
3235.08
H151-5MW 运行数据
时间
风机可利用率 %
发电量 MWh
等效满发小时数 h
01 月 02 月 03 月 04 月 05 月 06 月 07 月 08 月 09 月 10 月 11 月 12 月
总计
99.91 97.7 99.49 99.38 95.68 97.42 96 99.05 98.18 100.00 100.00 100.00
压器 ➢ 轴承、齿轮箱、铸造件、锻造件 ➢ 制造、运输、吊装
➢ 变桨系统 ➢ 主轴承系统 ➢ 传动链系统 ➢ 发电系统 ➢ …… .
长度区间、功 率区间的整机
载荷计算
迭代分析
确定叶片长度、 功率等级等
控制降载
整机及零部件 载荷
10兆瓦海上风机参数
10兆瓦海上风机参数引言随着全球对可再生能源的需求不断增加，风能作为一种清洁、可再生的能源形式，得到了广泛的关注和应用。
海上风电作为风能利用的重要形式之一，具有风能资源丰富、占地面积小、视觉污染低等优势，在全球范围内得到了快速发展。
本文将重点介绍10兆瓦海上风机的参数，包括其主要技术指标、结构设计、运行特点等方面的内容。
技术指标1.额定功率：10兆瓦（MW）2.额定风速：11米/秒3.额定转速：9.8转/分4.风轮直径：220米5.风轮旋转面积：38000平方米6.轮毂高度：135米7.风机重量：约1500吨8.设计寿命：25年结构设计10兆瓦海上风机的结构设计需要考虑到海上环境的复杂性和恶劣性。
以下是其主要结构设计特点：塔筒塔筒是风机的主要支撑结构，需要具备足够的刚度和强度，以应对海上风力的挑战。
通常采用钢管焊接结构，通过多节组装而成。
为了减少风机的自重，提高安装效率，塔筒通常采用空心结构。
叶轮叶轮是风机的关键部件，其设计需要考虑到动态平衡、风阻、材料强度等因素。
10兆瓦海上风机的叶轮直径较大，通常由数十片叶片组成，采用玻璃纤维增强塑料或碳纤维复合材料制造，以提高强度和耐腐蚀性。
发电机发电机是将风能转化为电能的关键部件，其设计需要考虑到高效转换、可靠性和耐用性。
10兆瓦海上风机通常采用同步发电机，通过转子与叶轮相连，利用磁场感应原理产生电能。
塔架塔架是连接塔筒和基础的重要部件，需要具备足够的刚度和稳定性。
10兆瓦海上风机通常采用钢管焊接结构，通过多节组装而成，以适应海上环境的复杂性和恶劣性。
运行特点10兆瓦海上风机具有以下运行特点：1.高效利用：10兆瓦的额定功率使得风机能够高效利用风能资源，提高发电效率。
2.适应性强：风机的额定风速为11米/秒，适应了大部分风能资源丰富的海上地区。
3.稳定性高：风机的结构设计考虑了海上环境的复杂性和恶劣性，具备较高的稳定性和可靠性。
4.维护便捷：风机的设计使得维护和保养工作更加便捷，减少了停机时间和维护成本。
海上风力发电机组参数
海上风力发电机组参数
海上风力发电机组是一种利用风能产生电能的设备，具有以下参数：
1. 风轮直径：海上风力发电机组的风轮直径一般较大，通常在80米以上，越大的风轮直径可以捕捉到更多的风能，从而提高发电效率。
2. 额定功率：海上风力发电机组的额定功率一般在2兆瓦到5兆瓦之间，不同的发电机组额定功率不同，也会影响发电效率和容量。
3. 转速：海上风力发电机组的转速一般在10到20转/分钟之间，较低的转速可以提高发电效率，同时也能降低对环境的影响。
4. 风速范围：海上风力发电机组适合在风速较高的海域使用，一般适用于风速在7米/秒以上的海域。
5. 运行温度范围：海上风力发电机组适用于不同的温度范围，一般可在-20℃到40℃的环境中正常运行。
6. 设计寿命：海上风力发电机组的设计寿命一般在20年以上，具有长期的使用价值和经济效益。
7. 维护成本：海上风力发电机组的维护成本较高，需要定期进行维修和保养，同时还需要考虑运输、安装和维护等方面的成本。
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20兆瓦海上风电参数
20兆瓦海上风电参数
20兆瓦海上风电的参数如下：
1. 风机容量：20兆瓦（20000千瓦）
风机通常由多个发电机组成，每个发电机的容量一般为1兆瓦（1000千瓦）左右。
2. 风机高度：通常超过100米
海上风电的风机通常比陆上风电的风机更高，以便更好地捕捉到海上的高速风。
3. 叶片直径：大约100米
风机的叶片直径通常也比陆上风机的要大，以增加风能的捕捉面积。
4. 转速：通常在10-20转/分钟范围内
风机的转速取决于风速和发电机设计，通常在低风速下转速较低，而在高风速下转速较高。
5. 塔筒类型：单塔式或水平轴
海上风电通常采用水平轴风机，并根据安装方式使用单塔式或多塔式。
6. 电网连接：通过海底电缆将发电厂连接到陆地电网
电力通过海底电缆传输到陆地的变电站，再由变电站将电力接入到陆地电网。
7. 风机寿命：通常为20-25年
海上风机的生命周期通常为20至25年，这意味着在此期间需要定期维护和检修。
这些参数只是对20兆瓦海上风电的一般描述，实际系统的参数可能因具体设计和制造商而有所差异。
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.-MW海上风电机组的汇总————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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V112－3.0MW1.2 额定功率kW 30001.3 轮毂高度（推荐方案）m 84.94/1191.4 切入风速m/s 31.5 额定风速m/s 121.6 切出风速（10分钟平均值）m/s 251.7 极端（生存）风速（3秒最大值）m/s 59.5(IECIIA)52.5（IECIIIA）1.8 预期寿命y 202 风轮2.1 叶片生产商2.2 叶片型号（54.6m）2.3 风轮扫掠面积m298522.4 功率调节方式变桨距2.5 转轮直径m 1192.6 根部弦长m 43 发电机MW 3永磁同步发电机4 变速箱三级行星齿轮传动/斜齿轮其内部结构如下图所示：西门子公司的SWT-3.6-107是海上和陆上两用型机组，SWT-3.6-107 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SWT-3.6-1071.2 额定功率kW 36001.3 轮毂高度（推荐方案）m 801.4 切入风速m/s 3～51.5 额定风速m/s 13～141.6 切出风速（10分钟平均值）m/s 251.7 极端（生存）风速（3秒最大值）m/s 50(标准型)70（加强型）1.8 预期寿命y 202 风轮2.1 叶片生产商Siemens Wind Power A/S2.2 叶片型号B52（52m）2.3 叶片材料GRE（增强型玻璃纤维环氧树脂）2.4 叶片端线速度m/s 60.4～80.62.5 风轮扫掠面积m29,0002.6 风轮转速rpm 5～132.7 功率调节方式变桨距2.8 转轮直径m 1072.9 风轮倾角度6°2.10 根部弦长m 4.22.11 叶形NACA 63.xxx, FFAxxx2.12 光泽亚光面，＜30、ISO28132.13 颜色暗灰色，RAL 70353 齿轮箱3.1 制造厂家/型号Winergy AG/PZAB35403.2 齿轮级数3级行星3.3 齿轮传动比率1：1193.4 润滑油容量L 7503.5 与发电机的连接柔性轴连接4 发电机4.1 制造厂家/类型异步AMB 506L4A4.2 额定功率36004.3 额定电压V 6904.4 额定转数及转数范围R/min 15004.5 绝缘等级F/F4.6 防护等级IP544.7 冷却方式综合热交换器5 制动系统5.1 主制动系统叶片全翼展变桨距5.2 第二制动系统高速轴液压盘式制动器6 偏航系统6.1 控制方式主动对风6.2 偏航驱动6个电动减速齿轮6.3 偏航制动主动磨擦和6个电动减速齿轮6.4 远程控制WebWPS SCADA系统7 控制系统7.1 型号/设计KK WTC 3/微处理机8 重量8.1 机舱t 1258.2 风轮t 95下图为SWT-3.6-107结构示意图：图中1－整流罩，2－整流罩托板，3－桨叶，4－变桨轴承，5－轮毂，6－主轴承，7－主轴，8－齿轮箱，9－起重轨道，10－制动器，11－联轴器，12－发电机，13－偏航减速电机，14－塔架，15－偏航轴承，16－齿轮润滑油过滤器，17－冷却装置，18－机舱罩。
德国REpower公司的5M海上风力发电机组是2004年开发的，其核心技术是能在强风区或弱风区、平原或山脉、陆上或海上都能可靠地工作，LM Glasfiber公司参与了此机组的研制工作。
下图为5M机组的照片。
5M机组的主要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5M1.2 额定功率kW 5000陆上风机117 米，海上约为85-95 1.3 轮毂高度（推荐方案）m米（取决于现场条件）1.4 切入风速m/s 3.51.5 额定风速m/s 131.6 切出风速（10分钟平均值）m/s 陆上25.0、海上30.0IEC Ib或德国船级社海上I级风场1.7 极端（生存）风速（3秒最大值）m/s要求1.8 风带达到DIBt 31.9 预期寿命y 202 风轮玻璃钢增强型纤维塑料（GFRP）外2.1 叶片生产商壳，预弯曲型2.2 叶片型号（61.5m）2.3 风轮扫掠面积m212,4692.4 功率调节方式电动独立变桨距2.5 转轮直径m 1262.6 转速范围rpm 6.9～12.1 (+15.0 %)3 偏航系统3.1 类型外齿型四点轴承3.2 驱动系统装有多个刹车盘的齿轮电机3.3 制动液压盘式制动4 齿轮箱2级行星(斜齿齿轮)加1级平行齿4.1 类型轮4.2 增速比约为975 发电机5.1 发电机类型6极双馈异步电机5.2 额定功率5,000kW5.3 转子额定电压660V5.4 定子额定电压950V5.5 额定转速rpm670 –1,170 (+15.0 %)5.6 发电机防护级别 IP 545.7 变流器类型脉冲调制式IGBT6 基础6.1 陆上风机加固混凝土地基，取决于现场条件6.2 海上风机建造符合现场实际条件7 安全系统7.1 温度和速度嵌入式冗余温度和速度传感器7.2 雷电保护全集成7.3 电缆铠装7.4 防火系统自动7.5 制动系统液压盘式制动加全翼展气动德国Multibrid的M5000机组，也是5MW机组，这种机组为半直驱式，这一设计综合了传统三级齿轮箱结构和直驱式技术的优点，即取消主轴，采用一级齿轮箱连接低转速永磁同步发电机，并且通过集成化设计，大大降低了机舱重量和尺寸，其主要技术特性如下：1.采用一级齿轮箱（传动比为1：9.92）和水冷式永磁同步发电机（最大转速为147rpm，出口电压3000V）。
与5M风机相比，大大地简化了传动系统结构，尺寸仅为5M的十分之一。
2.备用的数据采集设备减少了因这些设备的故障而导致的系统停机；传感器系统可提供维护预警。
3.良好的机舱密闭设计和空气过滤器使风机能够承受恶劣气候条件（如盐雾和潮湿空气侵蚀）的影响，适应于海上环境条件。
4.紧凑型设计使M5000风机相比于同级别特大型风机具有较轻的机舱和轮毂重量，便于运输和安装。
M5000的机舱总重量（包括轮毂和叶片）大约310吨，而Repower 5M为420吨，Enercon E-126则达到530吨。
当然，紧凑型设计同时也带来部件维修的困难。
5.采用碳纤维结构的叶片，降低重量。
6.四象限的全容量变流器改善了电能质量，功率因数调节范围为0.9（感性）－0.9（容性）。
2005年法国Atlantic coast海上风电场选用了其产品，这21台风机在2010年投入运行。
M5000机组的主要技术参数如下表所示：1 机组数据1.1 制造厂家/型号M50001.2 额定功率kW 50001.3 切入风速m/s 41.4 额定风速m/s 141.5 切出风速（10分钟平均值）m/s 25.01.6 极端（生存）风速（1秒最大值）m/s 351.7 极端（生存）风速（10分钟最大值）m/s 251.8 预期寿命y 202 风轮2.1 叶片生产商EuRos2.2 叶片型号（56.5m ）2.3 风轮扫掠面积m2105682.4 功率调节方式电动独立变桨距2.5 转轮直径m 1162.6 最小工作转速rpm 5.92.7 额定转速rpm 14.83 偏航系统3.1 类型外齿型四点轴承3.2 驱动系统装有多个刹车盘的齿轮电机3.3 制动液压盘式制动4 齿轮箱4.1 类型一级行星轮齿轮箱4.2 增速比9．92345 发电机5.1 发电机类型永磁同步5.2 额定功率5,315kW5.3 额定电压3000V5.4 额定转速rpm58．6~146.9 (+15.0 %) 5.5 发电机防护级别 IP 545.6 冷却方式水冷却5.7 变流器类型4象限、GTO变流6 重量6.1 叶片重量（含法兰）kg 165006.2 轮毂kg 582006.3 机舱（不含叶片、轮毂）kg 194090M5000机组的结构图示于下图。
其传动链是安装转子叶轮的双排园锥滚动轴承，一级行星齿轮箱和永磁同步发电机。
主轴承由法兰盘直接连接在齿轮箱的输入轴端，齿轮箱和发电机的外径完全相同，并且由同心法兰连接，这样减小了轴线不重合的风险。
这种传动链包括风轮在内仅有5个滚动轴承，齿轮箱输出端的最大转速为148rpm。
M5000风电机组的基本特点和传动链设计的直接效果是叶轮与机舱的总重量很小，仅有310t，与其它有很大机舱质量的风轮机相比（如REnower 5MW风轮机近400t），可显著减少塔架、基础与安装的费用。
为了适应近海的环境条件，M5000风电机组安装了空气净化系统，将盐粒子分离，并且塔架与机舱内建立较低的正压以阻止腐蚀性大气的进入，形成纯净的空气。