直驱式风力发电机知识Word格式.docx
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2010/11/910:
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一、概况
直驱式风力发电机，是一种由风轮直接驱动发电机的风力发电机组，亦称无齿轮风力发电机组，这种风力发电机采用多极发电机与风轮直接连接进行驱动的方式，免去了齿轮箱这一传统部件。
由于目前在某些兆瓦级风力发电机组中齿轮箱是容易过载和损坏率较高的部件，而无齿轮箱的直驱方式能有效地减少由于齿轮箱磨损问题而造成的机组故障，可有效提高系统运行的可靠性和寿命，减少维护成本，因而得到了市场青睐。
此外，直驱式风电系统主要采用全功率变流技术，该技术可使风轮和发电机的调速范围扩展到0%～150%的额定转速，提高了风能利用范围。
且全功率变流技术对低电压穿越技术有很好的解决途径，为直驱式风力发电机进一步发展增加了优势。
对于直驱式风力发电机的研究，国外从20世纪90年代就开始了。
1992年，德国ENERCON公司开始研制直驱式励磁风力发电机组。
1997年，世界风力发电机市场上出现了该公司开发的E-33、E-48、E-70等型号的直驱式励磁变速变桨距风力发电机组。
这些容量330kW～2MW的高产能、运行维护成本低的先进机型的优点逐渐显露，引起了风电场开发商的青睐。
2004年以来，直驱式风力发电机的年安装量逐年增加。
目前，德国ENERCON公司研制的直驱式励磁风力发电机组已有多个品种，最大功率已达到7MW，该公司生产的直驱式励磁风力发电机组，在2009年占据德国风电市场55%以上的份额。
荷兰Largewey风电公司现在也开始生产2MW的直驱永磁风力发电机组，并已经进入欧洲市场。
近来，德国西门子公司开发了3.6MW直驱永磁同步风力发电机组样机和3MW直驱永磁同步风力发电机组，技术可利用率达98%。
我国的中小型风力发电机组，从100瓦到100千瓦都是直驱永磁风力发电机组，2009年中小型直驱永磁风力发电机组产量约10万台。
到目前为止，中小型直驱永磁风力发电机组已经累计生产约60万台，是世界上生产、应用最多的国家。
在大型并网风力发电机组开发领域，我国也拥有世界领先的直驱永磁风力发电机组制造技术。
2009年，我国新增大型并网直驱永磁风力发电机组装机容量约240万千瓦，而德国新增直驱励磁风力发电机组装机容量约115万千瓦。
因而，我国是2009年全球安装大型直驱式风力发电机组最多的国家。
现今，我国有19家企业在从事大型并网直驱永磁风力发电机组的研发生产，也是全球大型并网直驱永磁风力发电机组生产企业最多的国家。
我国在1.5MW直驱永磁机组已经实现大批量生产的基础上，又推出2.5MW直驱永磁机组，已经完成五台样机的安装，目前已进行6.0MW直驱永磁风力发电机组研制项目。
二、直驱永磁风力发电机组特点
直驱永磁风力发电机有以下几个方面优点：
1.发电效率高：
2.可靠性高：
3.运行及维护成本低：
4.电网接入性能优异：
直驱型风力发电机组没有齿轮箱，低速风轮直接与发电机相连接，各种有害冲击载荷也全部由发电机系统承受，对发电机要求很高。
三、我国直驱型风力发电机组制造企业概况
近年来，我国参与直驱永磁风力发电机组研发的企业数量逐年增加。
截至2010年8月底，国内永磁直驱型风力发电机组制造商已经达到19家（见附表），其中，国有、国有控股公司10家，民营制造企业5家，合资企业3家，外商独资企业1家。
根据企业的产品产业化落实程度，大致可分为以下四种类型：
第一类：
产业化落实程度很好，已具备大批量生产能力的风力发电机组制造企业。
如：
新疆金风科技股份有限公司、湖南湘电风能有限公司；
第二类：
产业化落实程度较好，产品已成功投入运行并已小批量生产的风力发电机组制造企业，如：
内蒙古航天万源风机制造有限公司、东方电气新能源设备（杭州）有限公司、潍坊瑞其能电气有限公司等；
第三类：
产品样机已投入运行试验，产业化工作正在进一步落实的风力发电机组制造企业，如：
哈尔滨风电设备股份有限公司、上海万德风力发电股份有限公司、广西银河艾万迪斯风力发电有限公司等企业；
第四类：
正在进行样机研制或试验的企业，
如：
江苏新誉风力发电设备有限公司、山东鲁科风电设备有限公司等。
1.直驱永磁风力发电机组配套部件制造企业概况
随着国内直驱式风力发电机组市场需求的扩大，直驱风力发电机组关键部件配套生产企业有了较快的发展，风电设备制造和配套部件专业化产业链正逐步形成：
永磁发电机制造企业有：
永济电机厂有限公司、株洲南车电机股份有限公司、湘潭电机有限公司、大连天元电机公司和金风科技等，基本能够满足国内直驱永磁风力发电机组市场需要。
生产叶片的企业在国内已有50多家，其中已经批量生产的企业有：
中航（保定）惠腾风电设备有限公司、中材科技公司、连云港中复连众复合材料集团、北京玻璃钢研究院和天津LM公司等，其它企业正在建设或试制中。
目前，国产风力发电机组叶片基本能够满足国内风电产业发展的需要。
目前全功率的变流器主要采用ABB公司和奥地利Windtec等国外公司生产的设备。
现在国内已有金风科技、北京科诺伟业科技有限公司、北京景新电气公司、株洲时代集团、永济电机厂有限公司和哈尔滨九州电器等企业在研制生产大型直驱永磁风力发电机组的全功率变流器。
2010年2月，大全集团与海军工程技术大学联合组建的“国家能源新能源接入设备研发（实验）中心”研发的2MW级永磁直驱风力发电变流器通过鉴定，填补了国内空白，该变流器应用在湘电股份有限公司的风机上。
国内生产变桨和偏航轴承的企业有：
洛阳轴承集团技术中心有限公司、瓦房店轴承集团有限责任公司和徐州罗特艾德回转支承有限公司。
这些公司也在试制主轴轴承，但没有经过长期运行考验。
大部分公司还采用国外SKF和FAG的产品，但供货周期比较长，对风力发电机组产能会有一定影响。
2.国内并网直驱型风力发电机组的技术来源
根据对国内正在制造和生产的风力发电机组的调查分析，其主要技术来源大致可分为以下四类：
第一类：
与国外设计技术公司联合设计，在国内进行制造和生产，如：
金风科技与德国Vinces联合设计的1.5MW直驱风力发电机组，现在已在国内大批量生产和供货。
还有东方电气新能源设备（杭州）有限公司与英国公司联合设计的1.5MW直驱风力发电机组，现在这家公司的产品已经有小批量生产；
与国外公司合资，引进国外成熟技术在国内进行生产。
例如湘电风能、广西银河艾万迪斯风力发电有限公司，2.5MW风机已在国内分别生产出产品样机；
采用国内大学和科技公司自主创新、自行开发的设计制造技术，在国内进行生产的风力发电机组。
例如上海万德的1.25MW和1.5MW机组、江苏新誉风力发电设备有限公司的2MW机组等都已经进入样机试制或试验阶段；
国外的风力发电机组制造公司在国内建立独资企业，将其成熟的设计制造技术，在国内进行生产。
荷兰联合能源公司的1.6MW机组就是采取这种方式进行生产的，目前已进入试制阶段。
四、直驱永磁风力发电机组发展前景
在直驱永磁风力发电机组制造应用方面，我国新疆金风科技有限公司与德国Vensys公司合作研制的1.5MW直驱永磁风力发电机组，到2009年底，已有1500多台安装在风电场。
湘潭电机公司研制的2MW直驱永磁风力发电机组也已经在风电场批量投入运行，其他如：
广西银河艾迈迪、内蒙古航天万源、东方电气新能源、潍坊瑞其能、包头汇全稀土、江西麦德公司和山东鲁能等，制造企业也研制出了直驱永磁风力发电机组。
2009年，我国新增大型风力发电机组中，直驱永磁风力发电机组的市场份额已超过17%。
显然，直驱永磁风力发电机组的市场份额会逐年增加，而且会成为海上风力发电机组的首选机型之一，2010年，我国直驱永磁风力发电机组新增装机容量将占到大型风力发电机组装机容量的25%左右。
直驱永磁风力发电机组与双馈式异步风力发电机组将并驾齐驱中国风电场、成为我国风电市场上的两大主流机型。
附表
我国直驱型风力发电机组总装企业基本情况表
序号
制造企业名称
机型
主要技术参数
技术来源
产品进展
国有企业
1
新疆金风科技股份有限公司
变桨变速（直驱）
1500kW/70m/77m
消化吸收
已大批量生产
2
哈尔滨风电设备股份有限公司
1500kW/77m
自主研发
小批试生产
3
中钢集团西安重机有限公司
1500kW/70m/77m
沈阳工大技术转让
正在试制
4
东方电气新能源设备（杭州）有限公司
变桨变速（直驱永磁）
1500kW/77m/82m
与英国公司联合设计
小批量生产
2500kW/100m/101m
5
株州南车电机公司与新疆金风科技公司
3200kW
自主设计
样机下线
6
1500kW/70.4m
样机运行
7
内蒙古航天万源风机制造有限公司
变桨变速（直驱励磁）
900kW/51.5m/54m/58m
荷兰EWT技术
2000kW/90m
8
河北省冀东水泥集团有限责任公司
直驱永磁
1500kW
哈电发电设备国家工程研究中心
9
唐山正欣实业集团曹妃甸永能风电科技有限公司
2000kW
10
山东鲁科风电设备有限公司
民营企业
11
江苏新誉风力发电设备有限公司
2000kW/83m
德国萨尔布吕肯大学联合设计
12
上海万德风力发电股份有限公司
1250kW/52m
WD71～1500kW
WD78～1500kW
13
江西麦德风能股份有限公司
HW82/1500
样机已下线
14
江苏中科大地风电科技有限公司
1500～2000kW
引进德国公司技术
15
上海荟懿环保科技有限公司
1500～3000kW
哈尔滨电站集团直驱技术
正在研制
合资企业
16
湖南湘电风能有限公司
2000kW/72m/82m
荷兰技术许可证
批量生产
17
广西银河艾万迪斯风力发电有限公司
2500kW/m
德国技术
18
潍坊瑞其能电气有限公司
1500/2000kW/78m/92m
YZ78-1.5YZ87-2.0
外资企业
19
荷兰联合能源公司
1600kW
德国BLASTER公司
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电；
它由机头、转体、尾翼、叶片组成，各部分功能为：
叶片用来接受风力并通过机头转为电能；
尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；
转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；
机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。
风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。
然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。
希望对你有所帮助。
发电机
求助编辑百科名片
电能是现代社会最主要的能源之一。
发电机是将其它形式的能源转换成电能的机械设备，最早产生于第二次工业革命时期，由德国工程师西门子于1866年制成，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其它动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。
发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。
编辑本段简介
英文名称：
Generators
发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。
因此，其构造的一般原则是：
用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。
发电机的分类可归纳如下：
发电机：
直流发电机、交流发电机、同步发电机、异步发电机（很少采用）
交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。
直流发电机原理图
编辑本段工作原理
发电机主要由定子、转子、端盖.电刷.机座及轴承等部件构成。
定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。
转子由转子铁芯、转子磁极（有磁扼.磁极绕组）、滑环、（又称铜环.集电环）、风扇及转轴等部件组成。
通过轴承、机座及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，通过滑环通入一定励磁电流，使转子成为一个旋转磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
由于电刷与转子相连处有断路处，使转子按一定方向转动，产生交变电流所以家庭电路等电路中是交变电流，简称交流电。
我国电网输出电流的频率是50赫兹。
汽轮发电机 与汽轮机配套的发电机。
为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转/分（频率为50赫）或3600转/分（频率为60赫）。
核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。
高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。
特别是在3000转/分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2米。
而转子本体的长度又受到临界速度的限制。
当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。
所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。
10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。
为此必须加强电机的冷却。
所以5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。
70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。
从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。
超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。
编辑本段柴油发电机
基本信息
由内燃机驱动的发电机。
它起动迅速，操作方便。
但内燃机发电成本较高，所以柴油发电机组主要用作应急备用电源，或在流动电站和一些大电网还没有到达的地区使用。
柴油发电机转速通常在1000转/分以下,容量在几千瓦到几千千瓦之间，尤以200千瓦以下的机组应用较多。
它制造比较简单。
柴油机轴上输出的转矩呈周期性脉动，所以发电机是在剧烈振动的条件下工作。
因此,柴油发电机的结构部件,特别是转轴要有足够的强度和刚度，以防止这些部件因振动而断裂。
此外，为防止因转矩脉动而引起发电机旋转角速度不均匀，造成电压波动,引起灯光闪烁,柴油发电机的转子也要求有较大的转动惯量，而且应使轴系的固有扭振频率与柴油机的转矩脉动中任一交变分量的频率相差20%以上，以免发生共振，造成断轴事故。
柴油发电机组
主要由柴油机、发电机和控制系统组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前使用刚性连接比较多一些，柴油机和发电机连接好后安装在公共底架上，然后配上各种传感器，如水温传感器，通过这些传感器，把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器，就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值时控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。
传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是机组本身的控制系统。
柴油发电机型号含义
柴油机发电机组是以柴油机作动力，驱动同步交流发电机而发电的电源设备。
为了便于生产管理和使用，国家对柴油机发电机组的名称和型号编制方法做了统一规定，机组的型号排列和符号含义如下图
柴油发电机组的型号
其中符号和数字代表的型号含义如下：
1---输出额定功率（KW），用数字表示。
2---输出电压种类G代表交流工频；
P代表交流中频；
S代表交流双频；
Z代表直流。
3---发电机组类型；
F代表陆用；
FC代表船用；
Q代表汽车用；
T代表挂车用。
4---控制特征，缺位为手动（普通型）机组；
Z代表自动化机组；
S代表低噪声机组；
SZ代表低噪音自动化机组。
5---设计序号，用数字表示。
6---变型代号，用数字表示。
7---环境特征，缺位普通型；
TH代表湿热型。
柴油发电机组含义的实例
（5）120GFSZ1代表输出额定功率120KW、交流工频、陆用、低噪声、设计序列号为1的自动化柴油发电机组。
（6）200GFC1代表输出额定功率200KW、交流工频、船用、设计序列号为1柴油发电机组。
（7）120GT6代表输出额定功率120KW、交流工频、挂车式（即拖车式）、设计序列号为1设计序列号为6的柴油发电机组。
（8）90GQ1代表输出额定功率为90KW、交流工频、汽车式、设计序列号为1的柴油发电机组。
（9）17ZQ1代表输出额定功率17KW、直流、汽车式、设计序列号为1的柴油发电机组。
有的国产柴油发电机组系列型号是由机组生产厂自行确定的，与上述型号含义不同。
柴油发电机原理
柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。
在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。
柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。
各汽缸按一定
柴油发电机
顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。
将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。
这里只描述发电机组最基本的工作原理。
要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。
柴油发电机组是一种独立的发电设备，系指以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。
整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。
整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。
柴油发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过1
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