风机介绍

欲让叶片始终效率最高，即保持CP=CPmax恒定最大，必须保持λ=λopt恒定

综上，叶轮转速范围越大，对风能的利用率越高
类型
定速 双馈 直驱永磁 高速永磁 高速异步 直驱电励磁
厂家
金风 Nordex 金风 GE Siemens Enercon
机型
GW49 S70 GW70 2.5xl SWT-2.3-82 E70
高速双馈异步发电机
Siemens
SWT-1.3-62
SWT-2.3-82
SWT-2.3-82VS
SWT-2.3-93
SWT-3.0-101 直驱型永磁同步发电机
SWT-3.6-107 高速异步发电机
高速异步发电机
Gamesa
G52-850kW
G58-850kW
G80-2MW 高速双馈异步发电机
G87-2MW

1对极对数电机转速：3000转/分；2对极对数电机转速： 60×50/2=1500转/分

变桨距风机的特点是：风机在达到额定风速前，叶片保持0度位置工作，通 过变频器控制发电机转矩控制转速达到最佳转速运行。风机达到额定风速 后，叶片随风速大小在（0-45）范围内调节，使机组达到恒功率运行。
变桨距风机的典型功率曲线：


3、变桨方式：液压变桨、电变桨
3.1液压变桨：使用液压油缸驱动叶片转动，油缸压力由机舱内的液压站提 供，通过油滑环向轮毂内输送压力。
CP是是一个二元函数，CP(λ,β)，即CP(叶尖速比,桨角) CP存在一个极限值称为贝兹（Betz）极限，为0.593 叶尖速比（λ）：叶尖速比是用来表述风电机特性的一个十分重要的参数。 风轮叶片尖端线速度与风速之比称为叶尖速比；叶片越长，或者叶片转速越 快，同风速下的叶尖速比就越大。 λ叶尖速比= 叶尖的速度/风速 额定风速以下时，桨角基本不变，约等于0附近的一个数，CP变成一个一元 函数，CP(λ)， 即CP(叶尖速比)。
4、按驱动-发电方式分类，主流的技术路线 4.1高速双馈机型
优点：发电机、齿轮箱等大部件易拆卸，可维护较好；并且技术成熟、设
计、制造难度低；供应链成熟，部件通用性较好。 缺点：齿轮箱增速比高，可靠性较低，负荷重，存在轴承与齿轮磨损、润滑
油更换频繁、机械噪声、高速振动等；维护保养工作量大，有电刷和滑环，
增加维护工作量；能量利用率较低，轴向尺寸较大。
双馈发电方式
4.2 高速永磁同步机型
优点：风能利用率较高，电能质量较好，发电机、齿轮箱等大部件易拆
卸，可维护较好；相同功率下发电机体积较小，不存在碳刷和滑环的维 护。
缺点：同样存在齿轮箱增速比高，可靠性低等问题；永磁材料在震动、
冲击、高温情况下容易发生失磁的现象；技术不成熟，需要全功率变流 器。
特点：使用氮气储能、变桨范围固定（0-90度）、结构简单能耗低、易漏 油、维护要求高、驱动力强劲不受叶片长度影响。
主要厂家：维斯塔斯\歌美飒
3.2电变桨：使用电机驱动减速机带动叶片转动，电机一般为同步电机由变 频器驱动。使用蓄电池或电容储能提供安全顺桨动力，需配备充、放电管理 器。
特点：变桨范围大（360度）、变频技术成熟易控制、轮毂干净无油污、 维护简单、能耗大、叶片长（50m以上）时电机转矩太大减速机及电机易损 坏。 主要厂家：国内主流厂家均使用电变桨系统，金风在3MW以上机组上正 在试用液压变桨
风力发电机介绍
一、风力机原理及结构简介
工作原理简介：
风力发电机是将风能转换为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ械功，机 械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力 设备。 现代风机叶片类似飞机机翼能够产生升力， （即叶片上下气压差）
风能利用效率： 风轮吸收的功率P = CP *0.5*ρ*π*R2*V3 即P = CP *0.5 *空气密度*扫风面积*风速3次方 例如：CP=0.45, ρ=1.225,风轮直径110m,风速为 6m/s时的风机功率应为：565.7kW 1、湘电XE112-2000，6m/s承诺功率为571.46kW 2、明阳MY2.0se.110-85 ，6m/s承诺功率为531kW 3、远景EN-106/1.8，6m/s承诺功率为560kW
4.4中速永磁同步机型
优点：齿轮箱增速比较低，寿命增加，可靠性提高；风能利用率较高，电 能质量较好；相同功率下发电机体积较小，不存在碳刷和滑环的维护工
作。
缺点：同样存在永磁材料在震动、冲击、高温情况下容易发生失磁的问 题；技术尚未成熟，需全功率变流器。
4.5 直驱永磁同步机型
优点：传动链无齿轮箱，减少了传动链能量损失，可靠性高；无碳刷和滑环， 维护工作量小，系统噪音低；能量利用率高，电网适应性好。
4.3 中速双馈机型
优点：齿轮箱增速比小，齿轮抗疲劳特性增强，寿命提高；其所采用的轴承和 齿轮等数量较少，系统可靠性较高；齿轮箱、发电机等大部件易拆卸，可维护 性好，更适合海上机型；齿轮箱简单、体积小、制造难度小，对加工设备要求 低，制造成本较低。 缺点：机舱比同规格高速双馈较重；有电刷和滑环，增加维护工作量 。
华锐风电
SL1500/60
SL1500/70
SL1500/77
SL1500/82
SL3000/90
SL3000/100
SL3000/113
高速双馈异步发电机
四、风机常用管理评价指标
风机设备可用性指标： 1、风力发电机组可利用率:


年可利用率=[1－（A-B）/（8760-B）]×100%
其中：8760为全年小时数； A-表示故障停机小时数； B-表示非投标人责任的停机小时数； 故障率=故障次数/装机台数*运行时间
缺点：电机体积与重量均较大，电机散热不好，发电机在潮湿环境下绝缘下降
大；发电机故障后维修代价高。
全功率发电
4.6直驱励磁同步机型
优点：单机容量大，传动链无齿轮箱，减少了传动链能量损失，机械 系统可靠性高；能量利用率高达56%，发电质量好 。 缺点：电机体积与重量更大大，大部件维修困难。
全球典型风机制造商的风机技术路线

4、按驱动-发电方式分：高速异步、高速双馈、高速 永磁全功率、中速双馈、中速永磁全功率、直驱永磁 全功率、直驱电励磁全功率

1、水平轴和垂直轴

2、定桨距和变桨距风机：
2.1定桨距风机：叶片角度不可调节，使用异步发电机并网，叶尖可回桨至90 度位置起气动刹车功能。代表：金风750kW风力发电机组
V63-1.5MW V66-1.65MW
V802.0MW
V82-1.65MW
V90-3.0MW
V112-3.0MW
高速永磁同步发电机
V120-4.5MW
高速双馈异步发电机
Vestas
高速双馈异步发电机
GE
1.5s
1.5sl
1.5sle
1.5xle
2.5xl
3.0sl 高速永磁同步发电机
3.6sl 高速双馈异步发电机
G90-2MW
G128-4.5MW 中速永磁同步发电机
金风600
金风 750
金风1200
金风科技
金风77/1500
金风82/1500
金风 100/2500
金风3000 半直驱永磁同步发电机
高速异步发电机
直驱永磁同步发电机
E-48
E-70
E-82 直驱型无刷励磁同步发电机
E-112
E-126
Enercon
2、风机故障率：

风机技术性能指标 1、功率曲线：


描绘风电机组净电功率输出与风速的函数关系图和表。
验证方法：IEC61400-12 2、能量利用率(EBA)：


风机实发电量/设计应发电量
该指标是评价风机可用性及性能的综合指标，统计的难度在于准确估算应发 电量
五、风机故障处理

n=60f/p n: 电机转速 60： 60秒 f: 我国电源频率采用50Hz p: 电机极对数
特点：无变桨机构、变频器-发电机简单造价低廉； 满发后叶轮失速，无法保持满发状态 功率曲线典型形态： 800
700 600 500
功率
400 300
200
100 0 -100 0 5 10
风速
15
20
25
30
定桨距风机并网方式简图

2.2变桨距风机 变桨距风机指叶片角度可在运行过程中自由调节，使机组在某一恒转速恒功 率运行。
功率MW
0.75 1.5 1.5 2.5 2.3 2.3
转速比= 最大转速/最低转速 1.01 1.97 2.32 2.80 3.30 3.58
二、风机结构
轮毂
风轮
叶片
変桨 导流罩 主轴系统
风电机组
机舱
增速箱 发电机 偏航
塔架
刹车 散热排风 机舱罩
风速风向仪

机舱内部
二、风机的分类

1、按传动链方向分：水平轴风机、垂直轴风机 2、按转速控制方式分：定桨距失速型风机、变桨距恒 速风机 3、按变桨方式分：电变桨、液压变桨

110直径风机功率曲线对比
3500.00
3000.00
2500.00
功
率
2000.00
1500.00
1000.00
500.00
0.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00
风
CP0.45 湘电112
速
远景106-1.8
明阳110-2.0