15MW风力发电机组开发研制及国产化项目可行性研究报告.docx
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15MW风力发电机组开发研制及国产化项目可行性研究报告
1.5MW风力发电机组开发研制及国产化项目
可行性研究报告
第一章项目的背景和意义
1.项目的背景
随着人类社会进入21世纪和经济的飞速发展，世界各国都面临着人口、能源、环境的重大压力。
一个人口迅速膨胀的人类社会，正以自人类产生以来从未有过的空前速度，大量消耗着地球上亿万年前形成的极为有限的化石资源。
据2001年联合国统计，目前世界上已探明的石油资源，只够人类使用44年；天然气也仅够使用62年左右；煤炭可以使用230年。
一切有远见的人们都开始考虑如何不以牺牲后代生存环境、经济资源为代价来发展我们的社会，也即可持续发展的战略问题。
中国政府也向全世界庄严地承诺21世纪走可持续发展的道路，并研究、制定和开始执行21世纪可持续发展的战略。
在能源领域，开发利用新的可再生的清洁能源（即新能源，主要有风能、太阳能、生物能、海洋能、地热能等）就是该战略其中之一。
风能取之不尽，用之不竭，而且风电无污染。
自20世纪70年代世界石油危机以来，风力发电开始逐步发展起来，尤其到20世纪90年代，由于科技的进步，风力发电从新能源中脱颖而出，成为最具工业开发规模的一种新能源。
值得注意的是，近年来全球正日益关注防止地球变暖的问题，风力发电减排CO2温室气体的作用日益为人们所重视，欧美等发达国家均作出相应的减排承诺，使开发风电正方兴未艾地在世界各地迅速崛起，风电正迎来了其从未有过的大发展时期。
2.项目的意义
2.1风力发电对调整能源结构的意义
我国虽然拥有比较丰富而多样的能源资源，但人均占有量很低，远低于世界人均数。
而且地区分布极不平衡。
这给能源开发、输送和工业布局带来一系列问题。
我国煤炭资源较丰富，资源总量为5.53万亿吨，保有储量为1万亿吨左右，正在建设和开采的保有储量为2511亿吨。
由于经济和历史的原因，这也使我国成为目前世界上极少数几个能源消费以煤炭为主（目前占75%左右）的国家之一，并在相当长的时期内还不可能得到根本改变。
然而，煤炭是重要的化工原料，大量煤炭直接燃烧，仅利用了其中的热能，既浪费了不可再生的资源，又带来了污染环境的问题，也降低了资源利用的经济效益。
2.2.开发具有自主知识产权的风力发电机组势在必行，通过风电设备国产化、本地化带动区域经济的发展
中国风力发电增长也十分迅猛，90年代全国风电装机不足1万KW，2005年中国除台湾省外新增风电机组588台，累计风电机组1854台，新增装机容量49.8万kW，累计装机容量126万kW，新增17个风电场，共有个59个风电场。
与2004年当年新增装机19.8万kW相比，2005年当年新增装机增长率为252%。
与2004年累计装机76.4万kW相比，2005年累计装机增长率为65.2%。
我国风电发展经历了20多年，风电场选用的设备大部分是国外进口产品。
由于国外设备价格和维护维修成本都较高，使风电电价居高不下。
目前，国际上风电技术越来越成熟，从西起新疆，东至福建、浙江、江苏、山东沿海各省，北起黑龙江，南至广东、海南，不仅平均风速好，而且风的质量很好，宜建大型风电场。
但是，国产的风力机的装备水平，跟不上形势的发展步伐，85%的风力机需进口。
因此，我国风电要快速发展，首先要加快风电机组国产化、规模化步伐，它是当前我国风电健康、快速发展的关键。
首先，国产化的风电机组能满足不同市场的需求。
一般欧洲国家风电机组供应厂商提供的产品都是按IEC标准、II级风况、-20～＋40℃温度范围设计。
我国幅员辽阔，南北气候差异较大，欧洲等国外生产的机组不一定能完全适合我国的气候条件。
而国内厂商则可以根据不同气候、风况条件，研制出适合不同地区风电场用户要求的机组。
如：
考虑北方地区要求，研制能耐-30℃及其以下气温要求的低温型机组；考虑沿海地区要求，研制具备三防措施（防盐雾、防湿热、防霉菌）的沿海高温型机组；考虑我国三北地区有些地方年平均风速在10米高度下只有5.5米～6.0米／秒，国产机组可以在风轮直径及叶片设计上采取措施，提高其发电量。
根据市场调查，国外进口风电机组对我国一些特殊气候条件很难适应，造成较高故障率。
发展风力发电可以建立新兴的制造产业，大型风力发电机组科技含量高，能够促进专业部件生产企业技术升级，带动相关产业的发展，促进当地经济发展，参与国际市场竞争。
我省机械配套、电器配套、机械加工能力比较强，通过开发大型风力发电机组可以带动这些产业的发展。
如：
杭州齿轮箱厂我们可以联合开发MW级风力发电机组齿轮箱和偏航减速器，温州地区的瑞安塔架厂我们可以联合开发风力发电机大型塔架，温州地区乐清玻璃钢厂我们可以联合开发风力发电机组的机仓罩和叶片（已经合作开发了750KW风力发电机组的机仓罩）。
还有一些配套部件浙江省乃至温州地区地区部分企业均能生产，如：
机组底板、轮毂、连轴器等。
1.5MW风力发电机组年产量按500台计算，以上配套厂家可实现产值23亿人民币,实现销售税金3.3亿人民币。
开发具有自己知识产权的大型风力发电机组，对促进国民经济的发展、发展民族工业、提高国产风力发电机组装备水平和能力、调整能源结构、节约能源、保护环境与生态平衡，具有重要的意义和作用。
另外，国产化或本地化风电机组有运输的优势。
20年来，我国风电机组单机容量增长很快，“七五”期间国产机组平均单机容量为100千瓦级，“八五”期间为200千瓦级，“九五”期间为600千瓦级，“十五”期间为750千瓦。
但现在世界上风电机组主导机型为1.5～2兆瓦级，风电机组单机容量向兆瓦级发展已是必然趋势。
这要求风电机组风轮叶片长度大于30米，机舱重大于50吨，塔架高度和重量都有较大增加。
这给长途运输带来很多不便，其费用在机组造价中所占的比重越来越大。
对跨国界长距离运输来说，不仅运输时间长，而且风险很大。
一般来说，进口设备运输到中国港口需要30～40天；国际运输费用大约占整机费用的5%～10%。
第二章国内外研究现状和发展趋势
2.1.国外风电机组和风力发电发展状况及趋势
风电将是21世纪内发展最快的一种可再生新能源。
到90年代主要是为保护地球环境，减排温室气体CO2，减少日益枯竭的化石燃料的消耗；到2010年左右，由于风电技术的进一步提高，风电将更有竞争性，其清洁和安全性更符合绿色社会的可持续发展的要求。
世界各国政府都通过立法或给予不同的优惠政策，以激励、扶持和推进发展风电。
大型风力发电机组研制属新能源领域，涉及空气动力学、高分子材料、输配电系统、计算机自动控制、电力电子技术以及机械制造、液压控制等学科，是国际上近二十年才得到蓬勃发展的新兴边缘学科之一。
目前，世界上仅有少数发达国家掌握大型风力发电组制造技术。
在风力机制造方面技术先进、装备能力强的国家，主要有丹麦、德国、西班牙、美国、荷兰等国家。
随电力电子技术的发展，新型发电机的开发以及新材料的应用，风力发电机的发展趋势主要体现在单机容量不断增大。
1996年时主流风电机的功率为600KW左右，目前已上升到兆瓦级的机组。
欧洲上述几个国家新装单机容量已达1200KW左右，2兆瓦级以上风电机组已在成批生产。
5MW级的机组已在试验生产了。
其中必然要采用一些新的复合材料和新的技术。
例如：
单机容量不断增大、叶片长度也不断增长，2MW风力机风轮直径达80m。
目前最长的桨叶已经做到50m。
在中、大型风电机的设计中，采用更高的塔架，以捕获更多的风能。
在地处平坦的地带的风力机，在50m高捕捉的风能要比在30m高处多20%。
5MW海上风力机，塔高100m风轮直径达100m，真是令人惊叹。
随着电力电子技术的发展，近几年来变桨、变速、恒频风力发电机受到青睐和开发应用。
特别是一种采用双反馈发电机技术的变速风力机，纷纷被用于一些较大容量的风力机上。
其叶轮的转速随风速而改变，通过大功率电力电子变换器，用转速与电网频率之差的信号改变转子电流频率，使发电机的交流电输出与电网保持同频率。
由于它被设计成在几乎所有的风况下都运行在相应风速下效率曲线的最高点，试验表明，在平均风速6.7m/s时，变速风电机要比恒速风电机多捕获15%的风能。
无齿轮箱直驱式、变桨、变速恒频风电机将是今后风电机的发展趋势和方向。
根据丹麦BTM咨询公司对世界风电开发市场调查最新报导，世界风电装机容量在未来的五年内将以平均每年21%的速度增长。
2002年世界风电装机容量已达到32039MW（包括海洋）。
到2007年世界总装机容量将达到83317MW。
并且在未来10年内将有177000MW容量的风力机投入运行。
目前，国际市场风电正处在快速增长之中，每年以30%的速度增长。
欧洲风能协会和丹麦能源与发展论坛发表了一份研究报告认为：
在20年内，风力发电量可满足世界电力需要的10%。
附国外代表产品、技术和公司及2005年底世界各地总装机容量。
详见表2-1、表2-2。
表2-1国外主要风力发电机制造厂商的产品型号及技术规格
厂商
Bonus
Dewind
Enercon
NEGMicon
Enercon
所在国
丹麦
德国
德国
丹麦
德国
风机型号
1.3MW/62
D6
E66/15.66
NM1000－250/60
E58
额定功率
1300/260KW
1000KW
1500KW
1000/250KW
1000KW
轮毂高度
68/80/90
68.5/91.5
67/85/98
70/80
70
机舱质量（t）
50
43
97.4
33.5
82
切入风速（m/s）
3
2.5
2.5
3
2.5
额定风速（m/s）
14～15
11.5
13
13
13
切出风速（m/s）
25
23
无
20
无
风轮直径（m/s）
62
62
66
60
58
风轮转速（r/min）
19/13
13.7～22.5
8～22
12/18
10～24
转速控制、
电网控制变极
变浆、主动顺浆
变速
电网控制变级
变速
过速控制
联合失速
变浆
变浆
失速
变浆
发电机类型
异步电机
双馈异步电机
同步电机
异步机变极水冷
同步电机
并网设备
晶闸变
IGBT逆变器
逆变器
晶闸变
逆变器
齿轮箱传动比
1：
79
1：
53.5
无齿轮箱
1：
83，256
无齿箱
主刹车系统
半变浆距
双变浆系统
叶片顺浆
叶尖刹车
叶片顺浆
续表2-1
厂商
Vestas
Vestas
Vestas
NEGMicon
Nordex
所在国
丹麦
丹麦
丹麦
丹麦
德国
风电机型号
V52-850kW
V66-1.75MW
V80-2.0MW
NM2000/72
N62/1.3MW
额定功率
850kW
1.75MW
2.0MW
2000/500KW
1.3MW/260KW
轮毂高度
44/49/55/60/65
60/67/78
60/67/78/100
68/80
60/65/69/85/120
机舱质量（t）
22
57
61.2
76
48
切入风速（m/s）
4
4
4
4
3
额定风速（m/s）
16
16
15
14
15
切出风速（m/s）
25
25
25
25
25
风轮直径（m/s）
52
66
80
72
60/62
风轮转速（r/min）
14～31.4
10.5～24.4
9～19
18/12
19/12
转速控制、
变浆+变速
变浆+变速
变浆+变速
电网控制变极
电网控制、变极
过速控制
变浆+最佳转速
变浆+最佳转速
变浆+最佳转速
主动失速
失速
发电机类型
异步电机+
最佳转速
异步电机+
最佳转速
异步电机+
最佳转速
异步机变极、
水冷
异步机变极、
水冷
并网设备
Vestas转换系统
Vestas转换
Vestas转换
晶闸管
晶闸管
齿轮箱传动比
1:
57.7
1:
79
1:
100.5
1:
83.531
1:
79
主刹车系统
叶片顺浆
叶片顺浆
叶片顺浆
叶尖刹车
叶尖刹车
表2-2
世界风电装机容量地区及国家分布表（2005年）单位：
兆瓦
国家或地区
2004年底
新增
2005年底
非洲和中东
埃及
145
85
230
摩洛哥
54
10
64
突尼斯
20
0
20
其他
（1）*
33
2
35
总计
252
97
349
亚洲
印度
3000
1430
4430
中国
764
498
1260
日本
936
295
1231
韩国
69
29
98
中国台湾
13
74
87
菲律宾
0
25
25
其他
（2）*
3
2
5
总计
4785
2352
7135
欧洲
欧盟（3）*
34371
6183
40504
欧洲自由贸易联盟（4）*
169
110
279
乌克兰
72
10
81
申请加入欧盟国家（5）*
28
8
28
其他（6）*
7
5
12
总计
34647
6316
40904
拉丁美洲和加勒比海地区
哥斯达黎加
71
0
71
加勒比海地区
55
0
55
巴西
29
0
29
阿根廷
26
1
27
哥伦比亚
20
0
20
其他（7）*
6
5
11
总计
207
6
213
北美
美国
6725
2431
9149
*
（1）佛得角，伊朗，以色列，约旦，尼日利亚，南非；
（2）孟加拉国，印度尼西亚，斯里兰卡；（3）奥地利，比利时，塞浦路斯，捷克斯洛伐克，丹麦，爱沙尼亚，芬兰，法国，德国，希腊，匈牙利，爱尔兰，意大利，拉脱维亚，立陶宛，卢森堡，马耳他，荷兰，波兰，葡萄牙，斯洛伐克，斯洛文尼亚，西班牙，瑞典，英国；（4）冰岛，列支敦士登，挪威，瑞士；（5）保加利亚，克罗地亚，罗马尼亚，土耳其；（6）法罗群岛，俄罗斯；（7）智利，古巴，墨西哥。
风电世界排名前十名国家在全球风电装机容量中所占比例
世界风电市场各风电机组制造商所占比例
2.2、国内风力发电发展状况及市场需求
2.2.1原国家计委在”九五”、“乘风”计划中，风电机组国产化的部署招标选定国内总装厂，然后与国外风电机组制造商合资生产。
中国西安航空发动机公司与德国NordexBalcke－Durr公司合资，引进NordexN43/600型风电机组制造技术；洛阳一拖与西班牙MADE公司合资组建了一拖美德风电设备公司，生产660KW风电机组；中国航空工业总公司下属万电公司引进澳地利技术开发研制了600KW风电机组；浙江省机电院将科技攻关成果—200KW风电机组技术转化为商品，2003年在200KW风电机组的基础上研制出250KW风电机组并造制12台在山东长岛并网发电。
浙江省机电院和新疆金风公司与德国Jacobs公司合作,引进了S43/600、S48/750风力发电机组制造技术转化为商品，上述产品在国内处于先进水平，但与国际先进产品性能相比差距仍然很大。
近二年国内风电市场迅猛发展，大连重工2004年底与德国Furlander签定1.5兆瓦风力发电机组生产许可
证合同，开始风力发电机组的开发研制，目前已完成8台样机生产。
东方汽轮2004年底与德国REPower签定1.5兆瓦风力发电机组生产许可证合同,开始风力发电机组的开发研制，目前已完成7台样机生产。
保定550厂2004年底与德国Furlander签定1兆瓦风力发电机组生产许可证合同，开始风力发电机组的开发研制。
2.2.2国内虽然使用风力机的历史比较长，但是真正进入商业化产业化运作时间较短。
第一个风电场是1989年建在新疆达坂城开始投产运行的，当时装机容量仅2050千瓦，到2003年底全国已建成规模不等的风电场40个，分布在新疆、内蒙、广州、浙江、福建等15个省区，总装机容量约为56.7万KW。
2005年中国除台湾省外累计风电机组1854台，装机容量126万kW。
共有个59个风电场。
分布在15个省（市、区、特别行政区）。
与2004年累计装机76.4万kW相比，2005年累计装机增长率为65.2%。
（附表全国风电场装机概况表）
我国陆地有可利用的风能资源2.53亿千瓦，截止到2005年底，风电装机容量仅126.6万千瓦，占可利用资源的5‰，占全国电力装机容量的0.7%，因此我国风能开发利用有很大的空间。
2005年2月28日，第十届全国人大常委会第十四次会议通过了《中华人民共和国可再生能源法》，并于2006年1月1日起开始施行。
《可再生能源法》的颁布和实施，坚定了整个社会发展可再生能源的信心和决心，从法律上保证了可再生能源的开发和利用，其实施必然推进我国能源建设，增加能源供应，改善能源结构，保障能源安全，保护环境，实现经济社会的可持续发展。
截止到2005年底，我国风电装机容量已达126.6万千瓦。
根据国家发展改革委的长期产业规划，我国的风电装机容量规划目标是：
到2010年，累积达到500万千瓦；到2015年，累积达到1000万千瓦；到2020年，累积达到3000万千瓦。
根据产业规划，到2020年，风电装机容量占全国电力总装机容量（按10亿千瓦计）的2%。
若以单机容量为1.5兆瓦机组计算，规划需要的设备数是：
自2006年到2010年，5年间每年要安装500多台1.5兆瓦机组；自2011年到2015年，5年间每年要安装666台1.5兆瓦机组；自2016年到2020年，5年间每年要安装1332台1.5兆瓦机组。
由此可见，这个规划目标给风电设备制造厂家展示出一个巨大的市场。
2005年7月4日，国家发展改革委印发《关于风电建设管理有关要求的通知》，明确规定：
风电设备国产化率要达到70%以上，不满足设备国产化率要求的风电场不允许建设，进口设备海关要照章纳税。
这个通知和其他相关政策给风电设备国产化发展提供了机遇，国产风电设备将有巨大的市场和良好的发展前景。
为适应我国风电产业的发展，我公司广泛地与高等院校和科研机构合作，研制开发大型风力发电机组，主要合作单位：
沈工大、中科院、新疆金风公司等单位。
研制开发了S43/600KW、S48/750KW风力发电机组及S43/600KW、S48/750KW风力发电机组控制系统。
通过开发、吸收、消化、国产化率已达到95%，已实现市场商品化。
附表2.2.2-1全国风电场装机概况
名称
场台数
场装机
省台数
省装机
No.
Name
WF
WF
Prov.
Prov.
WTG
kW
WTG
kW
河北HebeiProvince
143
108250
1
张北Zhangbei
24
9850
2
承德Chengde
88
53700
3
丰宁Fengning
2
1200
4
尚义满井ShangyiManjing
23
34500
5
张北满井ZhangbeiManjing
6
9000
内蒙InnerMongoliaAutonomousRegion
255
165240
6
朱日和Zhurihe
27
6400
7
商都Shangdu
12
3600
8
锡林Xilin
13
4780
9
辉腾锡勒Huitengxile
94
68500
10
克旗达里KeqiDali（赤峰Chifeng）
73
51360
11
克旗赛罕坝KeqiSaihanba
36
30600
辽宁LiaoningProvince
203
127460
12
东岗Donggang
38
22450
13
横山Hengshan
24
7400
14
锦州Jinzhou
5
3750
15
仙人岛Xianrendao（营口Yingkou）
48
32660
16
海洋红Haiyanghong（丹东Dandong）
28
21000
17
獐子岛Zhangzidao（大连Dalian）
12
3000
18
小长山Xiaochangshan（大连Dalian）
6
3600
19
法库Faku
12
9600
20
康平Kangpeng
12
10200
21
彰武Zhangwu
12
10200
22
大长山Dachangshan（大连Dalian）
6
3600
吉林JilinProvince
143
109360
23
通榆Tongyu
49
30060
24
富裕Fuyu
6
4500
25
洮北Taobei
58
49300
26
洮南Taonan
19
16150
27
长岭Changling
11
9350
黑龙江HeilongjiangProvince
70
57350
28
木兰Mulan
20
12000
29
富锦Fujin
27
24300
30
穆棱十文字MulingShiwenzi
4
4900
31
大箐山Daqingshan
19
16150
上海ShanghaiMunicipality
18
24400
32
奉贤Fengxian
4
3400
33
南汇Nanhui
11
16500
34
崇明Chongming
3
4500
浙江ZhejiangProvince
59
34150
35
苍南鹤顶山CangnanHedingshan
26
14350
36
括苍山Kuocangshan
33
19800
福建FujianProvince
75
58750
37
平潭Pingtan
10
6000
38
东山Dongshan
10
6000
39
南日Nanri
19
16150
40
六鳌Liuao
36
30600
山东ShandongProvince
97
79350
41
长岛Changdao
59
44750
42
即墨凤山JimoFengshan
15
16400
43
栖霞Qixia
19
12200
44
荣成Rongcheng
4
6000
广东GuangdongProvince
270
140290
45
南澳Nan’ao
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