2MW双馈式风电机组关键技术与规模化应用doc.docx

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2MW双馈式风电机组关键技术与规模化应用doc

国家科学技术进步奖推荐项目一

一、项目名称

2MW双馈式风电机组关键技术与规模化应用

二、推荐单位意见

该项目在形成了具有自主知识产权的双馈风电机组正向设计理论与技术体系、风电机组系统匹配与优化技术、高能量密度风电技术、风电自适应增功技术与抗恶劣环境风电技术等取得了一系列创新性风电整机设计方法与技术研究成果，打破了国外技术封锁，研制了高质量的2MW双馈式风电机组，并在提高产品竞争力，扩大风电应用市场取得突破。

项目开发的具有自主知识产权的2MW双馈式陆上风电机组涵盖三个风区、常/低温、内陆/沿海/高原等4大系列31种规格型号。

产品通过了国内外权威机构的测试认证，H93、H102机型风轮直径当时国内最大，H111、H120机型风轮直径当时国际最大，对风电加长叶片的发展作出了贡献。

项目申请专利95项（其中发明10项、PCT专利4项），授权39项；软件著作权8项；制定标准76项（国家标准3项）。

产品在国内华北、西北、西南等7大区域89座风电场安装运行2401台，并出口美国、巴基斯坦，在新疆、内蒙古、云南等区域发电小时数排名前茅。

近3年销售收入188.6亿元，利润5.1亿元。

2015年2MW风电机组新增装机量世界第十，市场份额逐年大幅提高。

项目相关内容获2015年度重庆市科技进步一等奖，2013年获得中船重工科技进步二三等奖各1项，2011年获中船重工科技进步一等奖1项，2009年获联合国蓝天奖。

目标产品获重庆市名牌产品和科技部优秀新产品称号，应用该产品的工程曾获中国电力工程优质奖。

推荐该项目为国家科学技术进步奖二等奖。

三、项目简介

风力发电机是实现风能捕获、传递和转换的复杂高耸机电一体化系统，其运行工况复杂、连续工作20年、环境条件极端恶劣，涉及多学科交叉领域、技术难度极大。

在重庆市重大专项等项目支持下，在风电机组总体技术领域取得重大突破，极大的提高了风电机组的设计安全性、运行稳定性与可靠性，之后围绕开发具有市场竞争力的产品、扩大风电市场展开研发。

主要创新成果包括：

1、形成了具有自主知识产权的双馈风电机组正向设计理论与技术体系。

包括总体设计和技术支撑的风电机组总体技术体系及设计方法；适合中国环境的1000多种载荷工况（偏差10%以内）、风电机组总体技术专用软硬件、低电压穿越等发电模型（偏差7%以内），形成风电机组总体设计专用平台；适度超前规划了额定功率2MW，提出了载荷外推技术，实现了以三化为基础的型谱规划。

2、风电机组系统匹配与优化技术。

提出了转动惯量匹配、局部共振控制、回转支撑动态润滑技术等多部件匹配技术；基于可靠性研究调整了部分关重件设计安全系数、完成了风轮系统多种技术协调设计；国内率先实现了风电机组非线性控制系统研究方法和稳定性分析、基于多体动力分析的结构稳定性研究分析；在双馈发电机效率测试方法实现创新（误差减小1%），提出了大型铸锻焊件工艺水平评定方法，避免了重大安全事故和批量产品事故。

3、高能量密度风电技术。

揭示了不同风区极限载荷与疲劳载荷的变化规律，发明了转矩与变桨柔性协调控制技术、风轮旋转动能偏差等效变桨微分控制算法等技术，降低关键极限载荷10%以上；开发了基于可调电磁阻尼的传动链动态载荷控制技术，传动链疲劳载荷降低30%以上；轮毂、主轴、机架承载能力提高40%以上。

可比成本增加不超过3%、发电量提升30%以上。

4、风电自适应增功技术。

提出恒转速控制、非全功率区域变转速控制等速度转矩控制算法，以及基于叶片失速的预变桨控制和恒转速段最大风能捕获微变桨技术，发明了适应空气密度变化自整定控制技术，环境自适应动态节能优化技术，发电量提升7.5%以上。

5、抗恶劣环境风电技术。

提出了强沙尘环境下风电机组外风道概念及其设计方法等技术，2MW双馈式风电机组已经在高温45ºC、低温-41.2ºC、海拔3600米、中心风速60m/s超强台风、雷暴达到79天/年的恶劣环境实现规模化可靠运行，为拓展风能资源可利用区域做出了贡献。

项目开发的具有自主知识产权的2MW双馈式陆上风电机组涵盖三个风区、常/低温、内陆/沿海/高原等4大系列31种规格型号。

产品通过了国内外权威机构的测试认证，H93、H102机型风轮直径当时国内最大，H111、H120机型风轮直径当时国际最大，对风电加长叶片的发展作出了贡献。

项目申请专利95项（其中发明10项、PCT专利4项），授权39项；软件著作权8项；制定标准76项（国家标准3项）。

产品在国内华北、西北、西南等7大区域89座风电场安装运行2401台，并出口美国、巴基斯坦，在新疆、内蒙古、云南等区域发电小时数排名前茅。

近3年销售收入188.6亿元，利润5.1亿元。

2015年2MW风电机组新增装机量世界第十。

四、客观评价

1、技术鉴定

（1）2MW双馈式风电机组关键技术及系列产品产业化

2015年8月5日，重庆市科学技术委员会组织，中国科学院院士徐建中担任鉴定委员会主任，鉴定专家委员会对成果鉴定认为：

“开发的2MW双馈式陆上风电机组涵盖三个风区、常/低温、内陆/沿海/高原等4大系列31种规格型号，产品通过了国内外权威机构的测试认证。

H93、H102机型风轮直径当时国内最大，H111、H120机型风轮直径当时国际最大，对风电加长叶片的发展作出了贡献。

···该项目创新性强，整体技术达到国际同类产品先进水平”。

（2）2MW双馈式变速恒频风力发电机组

2009年8月21日，重庆市科学技术委员会组织鉴定专家委员会对成果鉴定认为：

“国内首台具有自主知识产权的2MW风力发电机组，采用双馈式、变速恒频等国际先进的主流风电机组技术，并采用主轴双轴承支撑结构、防沙尘设计、集中润滑系统和先进的齿轮箱油过滤系统，具有可靠性好、利用小时数高、电网适应性好，具有低电压穿越能力和低风速切入，保护功能完善，能适应低温高海拔环境及抗地震，通过了德国船级社（GL）认证和德国风能研究所（DEWI）测试及用户240小时验收考核；各项指标满足国家和行业相关法规要求，用户反映良好。

···搭建了风电机组系统设计平台和试验调试平台，形成了风电机组系列开发能力，尤其在控制系统、传动链设计和整机集成技术等方面取得重要突破，形成了一批核心专利。

“2MW双馈式变速恒频风力发电机组’在技术性能上达到了国内领先、国际先进水平”。

（3）2MW机组关键技术研究及再工程化设计

2011年12月8日，中国船舶重工集团公司组织鉴定专家委员会对成果鉴定认为：

“将现有风电机组报出故障数降低到原先的5%以内，减少了维护和备品/备件费用、提高了风电机组的可利用率，在风电场实测中显著改善了现有风电机组功率曲线、提高了现有风电机组单位kW发电量9%以上，开发出风轮直径达到102.4米的2MW风电机组，取得了显著经济和社会效益，···再工程化设计后的2MW风电机组主要技术性能达到国际先进水平”。

（4）大型风力发电机组低电压穿越技术

2011年12月8日，中国船舶重工集团公司组织鉴定专家委员会对成果鉴定认为：

“建立了特有的风电机组电气模型，仿真结果与型式试验检测结果相吻合；定义了风电机组不同的低电压穿越载荷状态，对每个状态进行建模和仿真，保证了风电机组的安全性；提出了在低电压穿越故障恢复阶段功率控制算法，实现了有功功率上升迅速、平稳，无功功率响应快。

···国内最快完成低电压穿越型式试验，首家通过电网公司组织的低电压穿越功能抽检。

整体技术达到了国内领先、核心技术达到国际先进水平”。

2、获奖情况

本项目获省部级科学技术一等奖1项，中国船舶重工集团一等奖1项，二等奖1项，国际奖励1项，具体获奖情况见下表。

本项目获奖情况

获奖项目名称

获奖时间

奖项名称

奖励等级

授奖单位

2MW双馈式风电机组关键技术及系列产品产业化

2016

重庆市科学技术奖

一等

重庆市人民政府

2MW风电机组关键技术研究及再工程化设计

2013

中国船舶重工集团公司科学技术奖

二等

中国船舶重工集团公司

2MW双馈式变速恒频风电机组研制及其产业化

2011

中国船舶重工集团公司科学技术奖

一等

中国船舶重工集团公司

2MW双馈式变速恒频风电机组

2009

联合国蓝天奖

无

联合国工业发展组织

3、国内外同行和用户评价

世界最大叶片公司丹麦LM公司对本项目的技术评价认为：

“技术具有前瞻性，对贵司的技术进步表示赞赏，现在已是2MW机组最大的叶片”。

世界最大风电产品设计公司德国Aerodyn公司对本项目的技术评价认为：

“对低风速区利用加长叶片技术升级现有的HZ2000产品，提出的116-120m长叶片概念在未来风电市场中非常前沿，长叶片风机在未来的中国风电市场中也更具竞争力”。

荷兰风电开发公司WindMinds和B3CE公司对本项目的技术评价认为：

“在欧洲陆上风电市场，风轮直径120m的海装2MW风机与国际知名品牌Enercon、Vestas和Siemens具有相同竞争力，其发电量也与Vestas和Siemens的2.5MW/3MW风机相当；在相同额定功率下，2MW风机的扫风面积最大；H120风机每MWh价格最低，这是出口欧洲最重要最大的优点。

···非常愿意把海装产品推荐给RWE-innogy、DeltaEnergy等欧洲能源公司”。

中广核风电有限公司对本项目研制的2MW风机运行评价认为：

“机组运行总体较稳定可靠，故障率较低。

中船重工（重庆）海装风电设备有限公司曾在我公司供应商后评价被评为优质供应商”。

五、推广应用情况

1、产业化应用

2MW双馈式风电机组自2007年安装样机，2009年安装第一个风场。

2MW额定功率2015年成为国内主流。

89座风电场安装运行2401台，并出口美国、巴基斯坦，在新疆、内蒙古、云南等区域发电小时数排名前茅。

近3年销售收入188.6亿元，利润5.1亿元。

2015年上半年2MW风电机组新增装机量世界第十。

2、应用情况列表

项目名称

安装开始时间

安装结束时间

业主全称

业主联系人

业主联系方式

北方龙源内蒙古察右中旗辉腾锡勒23.1MW工程项目

2007/12/01

2008/12/01

内蒙古北方龙源风力发电有限责任公司

胡永强

华能内蒙古通辽珠日河项目一场三期48MW工程项目

2009/11/30

2009/12/30

华能通辽风力发电有限公司

刘伟

华电江苏连云港灌云100MW工程项目

2009/12/30

2010/06/20

江苏华电灌云风力发电有限公司

周伟忠

龙源江苏如东潮间带试验风电场4MW工程项目

2010/06/15

2010/06/26

江苏海上龙源风力发电有限公司

罗朝发

华能甘肃酒泉桥湾50MW特许权风电场工程项目

2010/09/20

2010/09/20

华能酒泉第二风电有限公司

唐云

大唐国际辽宁法库冯贝堡48MW工程项目

2010/11/30

2010/11/30

辽宁大唐国际法库风电有限责任公司

陈亮

中广核内蒙古锡林郭勒盟辉腾梁晨辉48MW项目

2011/11/23

2011/11/23

中广核风电有限公司内蒙古分公司

杜伟林

华能陕西靖边一期49.5MW工程项目

2010/12/30

2012/01/30

华能陕西靖边电力有限公司

张宝权

华能辽宁瓦房店赵屯48MW工程项目

2010/11/18

2011/06/30

华能（瓦房店）风力发电有限公司

张铭

0902

华电辽宁铁岭李家屯48MW风力发电机组技术改造工程

2011/03/02

2011/06/06

华电铁岭风力发电有限公司

潘舒然

大唐华银内蒙古锡林郭勒巴彦乌拉49.5MW工程项目

2011/08/11

2011/11/02

大唐华银欣正风电锡林郭勒有限责任公司

丁赞

龙源内蒙古达茂满都拉诺尔49.5MW项目

2011/09/19

2011/11/10

国电龙源达茂电力发展有限公司

荣誉龙

096

海为支油新疆达坂城一期49.5MW工程项目

2012/03/04

2012/03/06

中船重工海为（新疆）新能源有限公司

刘彦齐

河北张北试验风场15年技改

2015/06/04

2015/06/28

电科院

沈宗岩

国电新能源云南寻甸清水海49.5MW工程项目

2011/11/20

2012/05/13

国电云南新能源有限公司清水海风电场

施成林

华能陕西靖边二期49.5MW工程项目

2011/12/05

2012/05/30

华能陕西靖边电力有限公司

张宝权

北方龙源内蒙古察右中旗辉腾锡勒23.1MW工程项目新增

2010/10/15

2010/10/25

内蒙古北方龙源风力发电有限责任公司

胡永强

海装美国爱荷华州项目

2011/12/20

2011/12/27

海装北美有限公司

大唐国际辽宁瓦房店安台48MW工程项目

2012/08/16

2012/12/20

辽宁大唐国际大连风电有限责任公司大连风电厂

陈波（厂长）

国华内蒙古锡林郭勒锡盟三期50MW项目

2012/08/03

2012/09/10

神华国华（锡林郭勒）新能源有限公司

郭伟

山西福光宁武盘道梁48MW工程项目

2012/09/17

2013/04/16

晋能清洁能源风力发电有限责任公司

李晓明

国电重庆石柱狮子坪50MW工程项目

2012/10/15

2013/06/20

国电重庆风电开发有限公司

周雪园

天山电力新疆哈密三塘湖一期24MW工程项目

2012/12/08

2012/12/19

新疆天山电力股份有限公司

刘斌

华电辽宁铁岭心田堡48MW工程项目

2012/12/09

2013/05/20

华电铁岭风力发电有限公司

潘舒然

三峡新能源吉林大安海坨风电场四期49.5MW工程

2013/05/13

2013/12/08

大安润风能源开发有限公司

赵年春

云南能投云南泸西永三一期48MW工程项目

2012/12/30

2013/07/20

泸西县云能投风电开发有限公司

姚建国

大唐国际江西永修松门山48MW工程项目

2012/10/29

2013/04/02

江西大唐国际永修风电有限责任公司

皮华忠

华能陕西靖边三期49.5MW工程项目

2013/09/08

2013/12/08

华能陕西靖边电力有限公司

张宝权

海为支油新疆吉木乃县一期49.5MW工程项目

2013/06/10

2013/06/25

中船重工海为（新疆）新能源有限公司

包洪印

华电新疆布尔津风电二期49.5MW工程项目

2013/05/28

2013/07/10

华电新疆发电有限公司新能源分公司

吴广辉

华能江苏如东一期48MW工程项目

2013/06/10

2013/08/13

华能国际电力股份有限公司江苏风电分公司

周国栋

中国水电江苏如东海上项目（潮间带）100MW示范项目20MW工程项目

2013/11/15

2013/12/19

中国水电建设集团如东新能源公司

刘晓林

新华水电新疆哈密巴里坤三塘湖一期49.5MW工程项目

2013/10/10

2013/11/28

哈密新华风能有限责任公司

张昀

盛天三塘湖风电场工程项目

2013/09/03

2013/10/03

盛天巴里坤三塘湖风力发电有限公司

张虎

盛天巴里坤三塘湖二期（49.5MW）

2013/12/12

2014/01/09

盛天巴里坤三塘湖风力发电有限公司

张虎

华能山东蓬莱大柳行一期49.8MW工程项目

2013/10/14

2014/03/30

华能山东蓬莱风力发电有限公司

李建民

北方龙源内蒙古锡林郭勒盟朱日和2*2MW技改工程项目

2013/08/19

2013/08/25

内蒙古北方龙源风力发电有限责任公司

魏宪华

华能云南大理沙帽山48MW工程项目

2013/07/15

2013/08/28

华能新能源云南大理分公司

李晓灿

山西福光宁武盘道梁48MW工程项目新增

2013/08/17

2013/09/01

晋能清洁能源风力发电有限责任公司

李晓明

中电投广东徐闻和安49.5MW工程项目

2013/11/18

2014/01/24

国家电投徐闻风力发电有限公司

梁正钊

华能陕西靖边四期49.5MW工程项目

2013/12/31

2013/12/31

华能陕西靖边电力有限公司

张宝权

华能陕西定边郝滩10MW分散式工程项目

2014/03/03

2014/06/01

华能定边新能源发电有限公司

曹可爱

华能陕西定边周台子10MW分散式工程项目

2014/01/04

2014/02/26

华能定边新能源发电有限公司

曹可爱

华冉新疆哈密烟墩第六风场一期50MW工程项目

2013/11/25

2014/01/05

金科新能源有限公司

李亮

海装新能源重庆万盛南天门32MW工程项目A

2013/10/03

2013/12/20

重庆盛川南天门风力发电有限公司

刘小敏

海装新能源重庆万盛南天门32MW工程项目B

2014/09/15

2015/03/09

重庆盛川南天门风力发电有限公司

刘小敏

华能贵州雪山仙水坡48MW工程项目

2014/09/01

2014/12/06

华能威宁风力发电有限公司

汪德军

华能贵州威宁雪山灼圃48MW工程项目

2014/08/01

2015/01/07

华能威宁风力发电有限公司

汪德军

大唐新疆柴窝堡二期49.5MW工程项目

2015/03/20

2015/06/04

大唐新疆清洁能源有限公司

胡恙恙

云南能投云南会泽县大海梁子48MW工程项目

2014/04/10

2014/06/25

会泽云能投新能源开发有限公司

周强

中广核广东高州68MW工程项目

2014/10/01

2014/12/25

中广核高州风力发电有限公司

李东起

华能云南富源文笔山40MW工程项目

2014/07/23

2014/12/09

华能云南富源风电有限责任公司

高国凯

山西福光宁武牛家岭48MW工程项目

2014/07/27

2014/12/03

晋能清洁能源风力发电有限责任公司

刘建

特变电工新疆吉木乃一期49.5MW工程项目

2014/07/13

2014/08/23

国家电投内蒙古新能源有限公司

樊磊明

华能陕西定边杨井二期49.5MW工程项目

2015/07/02

2015/12/08

华能定边新能源发电有限公司

徐峰

华能甘肃酒泉安北第三风电场AB区40万千瓦特许权（100MW）工程项目

2014/10/20

2014/12/17

华能酒泉第二风电有限公司

高芳辉

北方龙源内蒙古辉腾锡勒风电场7×2MW技改工程项目

2014/07/21

2014/08/09

内蒙古北方龙源风力发电有限责任公司

胡永强

北方龙源巴彦淖尔市乌拉特后旗乌力吉49.5MW工程项目

2014/08/26

2014/09/14

内蒙古北方龙源风力发电有限责任公司

梁文亮

华电内蒙古正镶白旗乌宁巴图一期49.5MW工程项目

2014/11/09

2015/02/01

内蒙古华电宏图风力发电有限公司

云鹏

华电内蒙古赤峰克什克腾旗华电乌套海二期100MW工程项目

2015/05/27

2015/09/13

华电福新能源久和风电场

梁阳阳

海装新能源山西省昔阳西寨200MW工程项目

2014/11/18

2015/05/07

北京斯能新能源有限公司

唐向伟

察哈尔风电河北尚义花儿台48MW工程项目

2014/11/01

2014/12/20

尚义县察哈尔风电公司

任博文

云南能投云南泸西县孔照普48MW工程项目

2014/10/27

2015/01/12

泸西县云能投风电开发有限公司

姚建国

中广核贵州龙里上坝分散式20MW工程项目

2015/01/26

2015/04/10

中广核贵州龙里风力发电有限公司

叶升鹏

华冉新疆哈密烟墩第六风电场二期150MW（第一批50套设备）工程项目

2014/08/03

2014/11/13

金科新能源有限公司

李亮

中广核云南普洱澜沧甲俫波48MW工程项目

2015/03/08

2015/05/02

中广核普洱澜沧风力发电有限公司

王振军

粤水电新疆达坂城第十二师达坂城50MW工程项目

2014/12/01

2015/12/13

乌鲁木齐粤水电能源有限公司

张大千

华能陕西定边郝滩一期50MW工程项目

2015/07/30

2015/12/09

华能陕西定边电力有限公司

李勇

华电国际山东肥城安临站、桃园风电一期100MW工程项目

2015/01/05

2015/12/18

华电肥城新能源发电有限公司

严刚

华电河北尚义二工地50MW发电机组优化技改工程

2015/02/03

2015/06/16

河北华电尚义风力发电有限公司

袁斌

中电投陕西靖边白天赐风电场一期24MW工程项目

2015/07/25

2015/11/08

靖边黄河能源有限责任公司

李刚

三峡新能源贵州盘县白云河梁子48MW工程项目

2015/01/18

2016/08/24

三峡新能源贵州盘县发电有限公司

何礼福

云南能投云南省马龙县对门梁子90MW工程项目

2015/02/06

2015/07/14

云能投新能源开发有限公司

吴旭庆

国投新疆伊吾淖毛湖风电场一期49.5MW工程项目

2015/05/02

2015/06/09

国投哈密风电有限公司

温宏柱

中广核云南大姚凉风坳49.5MW工程项目

2015/04/07

2015/09/25

中广核楚雄大姚风力发电有限公司

杨光辉

中广核贵州龙里贾拓山60MW工程项目

2015/05/09

2015/09/05

中广核贵州龙里风力发电有限公司

叶升鹏

华冉新疆哈密烟墩第六风电场二期150MW项目（第二批25套设备）工程项目

2015/04/28

2015/06/20

金科新能源有限公司

李亮

华电吉林大安三期48MW工程项目

2014/10/13

2014/11/06

华电福新能源大安风力发电有限公司

闫伟

华能新云南大理扁担山48MW工程项目

2015/03/15

2015/08/15

华能新能源云南大理分公司

李晓灿

国华宁夏吴忠盐池苏步井200MW工程项目

2015/05/30

2015/12/08

国华（宁夏）新能源有限公司

刘志昌

华能云南富源一把伞48MW工程项目

2015/01/01

2015/12/20

华能云南富源风电有限责任公司

高国凯

中电投云南楚雄州禄丰县大荒山（罗锅石、三月三）140MW工程项目--三月三

2015/09/08

2015/12/09

云南中云电新能源有限责任公司

白中状

云南能投云南会泽县头道坪48MW工程项