2MW风力发电机技术说明书解析.docx

1、2MW风力发电机技术说明书解析全功率变频高速永磁风力发电机技术规格说明书一、酒钢 /2000 系列风机特点二、风电场的特性和风电场的设计原则1、风电场的特性资料2、风电场的设计原则三、嘉峪关地区气象、地质条件及能源介质条件四、风力发电机组的设计要求1、风力发电机设计的基本原则2、风力发电机设计的外部条件3、风力发电机等级要求4、其它环境影响5、外部电网条件的影响6、载荷方面的影响五、风力发电机组主要技术参数1、技术参数2、轮毂高度的设计风速3、安全系统参数4、风机设计主要技术参数六、风力发电机的技术规格与要求1、叶轮2、增速箱3、偏航系统4、液压系统5、润滑与冷却系统6、制动系统7、锁紧装置8

2、、电控系统1）变桨控制系统2）风机主控系统3）中央监控系统4）机舱控制柜主要功能5）塔基控制柜主要功能6）变流器主要功能9、发电机1）永磁发电机的结构组成2）高速永磁同步发电机基本技术参数3）永磁同步发电机制造要求4）发电机出厂测试要求10、全功率变流器1）变流器控制原理图2）变流器功能要求3）变流器技术指标和参数4）变流器设备的可靠性及维护性5）变流器的国际标准和电网法规6）低电压穿越功能的实现7）保护功能8）接口和通讯内容11、滑环12、防雷保护13、联轴器14、风机主轴15、风机轴承16、风机塔架17、风机机舱1）机舱罩2）底座18、雷电保护、接地、等电位联结和浪涌保护19、机舱内部的密

3、封、隔音和保护20、提升机21、机组安全系统22、风力发电机的基础23、机舱总装流程图七、风机主要部件供货说明1、风机的主要部件供货清单1）叶片2）高速永磁发电机3）液压系统4）变流器5）控制系统供货范围6）中央监控系统供货范围7）风机刹车系统8）风机变桨系统9）全功率风能变流器10）公辅系统方面2、风机的其它供货内容八、风机的设计图纸和文件交付内容1、通用资料2、叶片3、连轴器4、液压系统；5、发电机6、变流器7、滑环8、控制系统9、中央监控系统九、产品制造标准1、设计和制造必须执行的标准2、风力发电行业通用标准3、风力发电建设土建标准4、电气控制方面的标准 十、产品质量保证1、齿轮增速箱2

4、、叶片3、发电机和变流器4、电控柜的检验和试验 十一、技术服务及人员培训 十二、风力发电机整机开发进度计划 1、2.0MW 风力发电机整机开发计划 2、2.5MW 风力发电机整机开发计划 十三、功率曲线十四、附图附录 1：酒钢高原风力发电机组的开发和设计 附录 2：低温型风力发电机组的开发和设计 附录 3：风机设备的维护说明 附录 4：风机的检测认证说明附录 5：风电机组供应链质量管理附录 6：变速恒频发电技术全功率变频高速永磁风力发电机技术规格说明书风能是一种取之不尽、用之不竭的清洁环保可再生资源，风能发电与太阳 能、地热、海洋能、氢能、可燃冰等新能源发电相比，技术成熟，将成为 21 世 纪

5、最绿色动力之一。风力发电机是一种风能动力机械。风以一定的速度和攻角作用在桨叶上， 使桨叶产生旋转力矩，转动轮毂，并通过低速轴、增速箱、高速轴等部件桨风能 转变成机械能，最后驱动高速发电机发电，电能通过变压器馈入电网。风力机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变风向、 变负荷的风力作用以及强阵风的冲击。常年经受酷暑、严寒和极端温差的影响， 风电场所处的自然环境交通不便。风轮叶片转速低、叶片长，在高空安装。风轮 塔架高且重，安装在地面上。 风力发电机组采用远程控制、 远程运行数据统计分 析及远程故障分析和远程故障排除等。风力机的风轮叶片是接受风能的最主要部件，叶片设计是风力发电机设计

6、 最关键的设计。要求有高效的翼型，合理的安装角，优化的升阻比、叶尖速比和 叶片扭曲规律等； 有合理的结构、先进的复合材料和制造工艺； 要求叶片重量轻、 结构强度高、疲劳强度高、运行安全可靠、易于安装、维护方便、制造容易、制 造和使用成本低。风力机的塔架承载风力发电机的全部载荷，是另一个重要部件。塔架应用 有限元进行结构和非线性分析。 安装风力发电机组应有可靠的基础。 风力发电机 组的基础是用以支撑整个风力发电机的重量， 要承担转动叶片给予塔架的各种弯 矩（扭矩）、强风的推力和风力发电机叶片缺失的弯矩。大中型风力发电机组基 础应采用钢筋混凝土，基础要深到冻土层以下，以防冻和防化造成基础倾斜。一、

7、酒钢 /2000 系列风机特点酒钢/2000 系列机组采用水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、全功率变 流，永磁同步发电机并网的总体设计方案，额定功率为 2000kW。比其它机组具有以下优点：1、机组总体结构采用国际流行的经典设计，技术成熟，性能可靠；具备成 熟的产业链配套能力， 维修方便，成本低；采用国际最先进的栽花优化控制技术， 优化机组载荷，提高可靠性。2、在并网时，保持机组的定子电压与电网电压同相和同频，实现无冲击同 步并网。采用符合国际标准的低电压穿越技术， 满足电网对大规模风场入网的稳 定要求。3、考虑到北方高寒地区的特性，机组采用了抗低温、适应低空气密度和防 风沙等特殊设计，保证

8、机组能适应极端环境状况，并能有效运转。4、风机拥有两款塔架高度，可根据风场风力资源的具体情况进行配置，满 足各类风电场的要求。5、采用高速永磁发电技术及全功率变流技术提高了风电机组的可靠性，彻 底解决了采用变速恒频发电机的低电压穿越问题和电能并网问题。6、风机设计结构简单，变流设备、电控设备等易损件都在塔筒底部，维修 非常方便。7、采用全功率变流技术，提高了电能品质。8、操作维护人员可以从内部进入轮毂维护变桨系统， 提高了人员的安全性。9、永磁体外转子，励磁方式结构简单，无励磁损失；减小了传统电励磁的 体积，降低了可能发生故障。10、变频装置采用经过验证的成熟技术，谐波分量低。11、机舱结构设

9、计采用了人性化设计方案，尽 可能地方便运行人员检查维 修，在设计中加入爬升助力机构，使运行人员在维护过 程中攀登梯子时变得格 外轻松。二、风电场的特性和风电场的设计原则1、风电场的特性资料 风是风力发电的源动力，风况资料是风力发电设计的第一要素，设计规程 对风况资料要求很高，规定一般应收集有关气象站风速风向 30 年的毓资料，风 电场场址实测的风速风向资料应至少连续一年。为满足规范要求，风力资源普查时，以风能资源区划分为依据，拟定若干 个风电场，收集有关气象台、站或港口、哨所 30 年以上实测的多年平均风速、风向和常规气象实测资料。一般要求年平均风速 6m/s 以上，经实地踏勘，综合 地形、地

10、质、交通、电网等其它因素，提出近期工程位置。在候选风电场有代表 性的位置上安装若干台测风仪， 勘数量位置应根据风电场大小和地形复杂程度来 定。一般对于复杂的地形，每 35 台风力发电机应布置 1 根测风杆，同一测风 杆在不同高度可安装 13 台测风仪，平坦位置可布置得稀一些。测风仪安装高 度一般分为 10 米、30米或 40 米，前者为气象站测风仪的标准高度，后者为风 力机轮毂的大致高度。 查明风电场风况的时空分布情况， 实测 1 年以上，就具备 了可行性研究所需的风况资料。风速资料与其它气象资料一样，其大小有随机性。为避免风能计算时出现 大的偏差，风电场实测资料，应与附近气象台、站同期实测资

11、料进行相关分析， 以修正并延长风电场的测风资料， 使短期资料具有代表性。 由于风的方向性， 在 进行风速相关性分析时，应分不同方向进行风速相关。2、风电场的设计原则 风电场设计场址的选择必须从以下方面综合考虑：1） 年平均风速较大，拟建风电场的年平均风速应大于 6m/s （海淀地区）， 和5.8m/s（山区），等效年利用小时数大于 2000 2600小时，才具有良好的经 济和社会效益。2） 风电场场地开阔，地质条件好，四面临风。3） 交通运输方便。4） 并网条件好。5） 不利气象和环境条件影响小。3、风电场优化设计1 ）风力发电机组选型（ 1）单机容量的选择。 对于平坦地形， 在技术上可行、

12、价格合理的条件下， 单机容量越大，越有利于充分利用土地，越经济。在相同装机容量条件下，单机 容量越大，机组安装的轮毂高度越高，发电量越大。（2）机型的选择。 在大型风力机中， 具有代表性的机型为水平轴、 上风向、 三叶片、计算机自动控制，达到无人值守的水平。三、嘉峪关地区气象、地质条件及能源介质条件1、气候方面1） 气候概况嘉峪关地处河西走廊中部，南临终年积雪的祁连山，北缘巴丹吉林沙漠， 东西走向狭长，地带内北炎热、南凉爽的地理特征，昼夜温差大，是典型的大陆 型季风气候，其特征是日照充足、降雨稀少。冬季寒冷而干燥，夏季炎热期较短， 秋季冷凉多雨，春季干燥多风。河西走廊属于青藏高原与内蒙古高原过

13、渡地带，地势平坦，南高北低，干 旱少雨，降水量少，蒸发量大，光照时间长。地理位置为北纬39度48分，东经98度14分，地形由西南向东北倾斜，自然坡度1.225%。无霜期相对较短为153-160天，年最高气温发生月份7月份, 年最低气温发生月份1月份。大于10度的有效积温为3000E，阳光充足。2） 大气温度情况本地区多年平均气温 6.7-7.7 C；全年采暖期180天。最大气温差14C极端最咼气温38.4 C极端最低气温-31.4 C最热月平均温度23.2 C最冷月平均温度一8.9 C冬季采暖室外计算温度-17C夏季通风室外计算温度26 C平均日温差14.9 C。3） 太阳能情况年平均太阳辐射

14、量为145.6千卡/cm2,全年日照时数为2854-3053小时， 农作物光能利用率为0.23-0.86%。嘉峪关市各高度年日照时数和百分率海拔高度（米）140015001600170018001900200021002200日照时数3053.43027.83000.22976.629512925.429032878.82854日照百分率（%686867666665656464嘉峪关市各月太阳辐射量和生理辐射量（千卡 /cm2）月份123456789101112全年太阳总 辐射量7.48.710.814.216.316.716.516.013.311.37.86.6145.6生理辐射量3.64

15、.35.37.08.08.28.17.86.55.53.83.271.3我市太阳能辐射特点是：秋多冬少，夏秋稳定的丰富型，除冬季外，春夏秋利用稳定在25天/月。风能年储量可达800千瓦时/米2左右。酒泉各月日照时数、日照百分率月份123456789101112全年日照时2数：182072352582902912812832672672232083033日照百分率73696465666562677278757268嘉峪关市机场年、季、月、旬平均气温月123456789101112全年上旬-9.5-8.5-1.26.414.620.122.022.917.910.62.1-5.5中旬-9.5-5.

16、72.010.116.521.523.622.116.08.2-0.6-8.2下旬-9.8-4.74.112.517.622.523.420.414.14.3-4.3-9.6月-9.7-6.31.69.716.520.523.121.815.77.9-0.8-7.87.7季度冬：-7.9 春：9.3 夏：21.8 秋：7.6据酒泉市在果园乡的实测资料，年平均温度最高10.0 C发生在1941年；年 平均最低温度5.8 C发生在1967年；从历史演变来看，四十年代平均最高气温 为8.8 C；五十年代平均最高气温为 7.7 C；六十年代平均最高气温为 7.0 C； 七十年代平均最高气温为7.2 C

17、。可见近四十年来年平均气温总的变化是下降趋 势。酒泉年平均气温历史演变值四十年代五十年代六十年代七十年代年份1940-19491950-19591960-19691970-1979平均气温（C）8.87.77.07.2增减（土 C）-1.1-0.7+0.2嘉峪关市冬季（12月-2月）严寒，平均气温机场和果园分别为-7.9 C和-7.8 C；夏季（6月-8月）炎热，平均气温机场和果园分别为 21.8 C和20.8 C；酒泉冬夏季气温历史演变值四十年代五十年代六十年代七十年代年份1940-19491950-19591960-19691970-1979夏季（6月-8 月）平均气温（C）22.521.

18、820.720.4增减（土 C）0.7-1.1-0.3冬季（12月-2月）平均气温（C）-6.3-7.7-8.5-7.6增减（土 C）-1.4-0.80.9嘉峪关市最热月份为七月，机场温度为 23.1 C，最冷月份为元月份，温度为-9.7 C。嘉峪关市年月平均气温日较差月份123456789101112年全年嘉峪关机场8.510.412.715.417.318.518.418.016.214.310.38.914.260年-81年新城13.313.713.914.914.714.613.914.014.114.212.512.513.981年-90年嘉峪关市各点年月气温表嘉峪关乡 及市区黄草营

19、及市区安远沟文殊新城机场海拔170016401618159114751554年均气温6.76.86.96.97.07.1七月均气温20.320.720.820.921.621.2一月均气温-9.4-9.5-9.5-9.5-9.7-9.64）风能情况嘉峪关市风能资源比较丰富，年有效风速时数达 6000小时左右（风速在3-20m/s），瞬时风速达17m/s （相当于风力八级）的大风年时数就达 410.4小时。境内大风日数为全年平均37天，多集中在3-5月份和7-8月份盛行西北风。嘉峪关市年平均大风（17m/s）日数为17天，最多年为40天，最少年只有5天，大风的季节分布是：春季最多，平均为 8.9

20、天，约占年大风总数的52%夏季次之，冬秋季最少。一年中尤以 4月大风最多，平均为4.1天，最多年达 12天，9月最少，平均只有0.4天。基本风荷载0.65KN/m2冬季主导风向SW夏季主导风向E年主导风向WSW嘉峪关市各月大风日数统计月份春夏秋冬全年345678910111212季平均8.94.81.61.817.1月平均2.34.12.52.41.70.70.40.50.70.60.70.517.1月最多6127105323326340最大风速34.023.225.722.022.016.016.018.018.719.322.020.034.0风向西北西北西西北西北西西北西西北西北北北西北

21、北西西北西北西北日期6221624152243次151721216/3年份577773737671543年7376635857嘉峪关市历史上出现过12级以上大风有三次，57年3月6日，77年4月14日，79年7月11日，其中57年3月6日19时最大风速34米/秒（嘉峪关市 机场），八级以上的大风持续12小时，出现大风时风向均为西北或北北西风， 而偏东大风只是偶尔出现，但持续时间不长。嘉峪关市机场与酒泉平均风速对照表（71-74年）月份123456789101112全年机场3.23.64.34.34.14.74.44.03.74.04.03.24.0酒泉2.22.63.13.32.82.92.6

22、2.32.32.52.62.32.6偏差1.01.01.21.01.31.81.81.71.41.51.40.91.4春季特大黑风（瞬时速度达到 25米/秒以上）常伴随沙暴同时发生，统计63年-82年资料酒泉共出现过9次，嘉峪关市14次（其中持续1小时以上的达 7次），大约三年一遇。夏季大风平均4.8天，以6月份最多为2.4天，8月份最少为0.7天。夏季 大风经常伴随着雷阵雨天气同时发生，它具有来势猛、时间短、阵性强和局地性 等特点。5）降雨和降雪情况本地区降雨季节主要集中在 6、7、8三个月，占年降水量的59.3%,基本雪荷载0.25KN/m年平均降雨量85.7mm -年最大降雨量165.7

23、mm-小时最大降雨量18.8mm年平均降雨天数41.3天-最大积雪厚度140mm嘉峪关市连续降雨日数月123456789101112全年新城3336459554769机场3235325652126嘉峪关市连续无降雨日数月123456789101112全年新城146788566708420234875105135146机场1711992262507283314048791091402506）其它最热月平均湿度52%最冷月平均湿度55%相对湿度46%抗震基本烈度7度冻土深度1.32m建设区域海拔高度1412-1670m地质概况本工程所在区域地貌比较平坦，平均坡降为 1-2%,地形呈西高东低，该场

24、地地形略有起伏，地区地势开阔，交通便利，利于施工。根据酒钢厂区场地勘察报告，区域场地自地表起即为第四纪冲积而成的卵 石层，厚度大于100米，卵石主要由沉积岩碎块组成，呈亚圆型，一般粒径为 30-70mm最大为180mm碎块坚固，空隙中充填密实的中砂约为 30% 3米以上 卵石堆积较为松散，处于稍密状态。3米以下卵石堆积致密，且被粘质胶结，处 于半胶结-胶结状态。据水资源调查资料，本工程区域处于资源分布的I级区，除浅层地下水外， 深层地下水（层间水）含水层岩性为砂砾一中、粗砂砾夹亚粘土，总厚度约为 10-40m。本工程建设场地地下水埋藏深度大于 100米，地基承载力标准值fk800kpa。嘉峪关

25、地区能源介质情况-总硬度：150-300mg/l ;-PH值：6.5-8.5 ;悬浮物：_10.58mg/L;-水温：-40 r；-油-1 mg/L;1）新水水质（生产水供水）-总碱度:60-110mg/l72）水（新水水质）-硬度:11.760dH-PH值:7.62悬浮物:10.58mg/L;-水压:0.12MPa-水温:1215C；四、风力发电机组的设计要求风电机组的设计主要内容包括风电机组的气动特性、所需认证标准与认证 规则、风轮运动形式、发电机特性、风电机组的功率调节方式、控制系统、主传 动链和其它传动形式等。1、 风力发电机设计的基本原则在设计风力发电机时，采用的参数将直接影响到风力

26、发电机的利用率、企 业制造成本和用户使用成本，也直接影响风力发电机市场的开拓和占领。风力发 电机设计的基本原则如下：1 ）重要零部件设计原则是单个零件的失效不会导致整个装置破坏；2） 所有重要的零部件能承受全部可预见的各种载荷；3） 在设备检查和维护时间间隔内，风力发电装置不会出现严重的恶化，考 虑到对相关零部件检查的可行性；4） 风机中凡是不能检查的零部件，应保证这些零部件在整个寿命期间有足 够的耐久性。2、 风力发电机设计的外部条件通常情况下，在风力发电机设计时，应考虑所建风场的外部条件、风况等 对风力发电机的影响。1）风力发电机受到环境（风况和其它环境）及电气（电网）条件的限制， 可能影响风机的载荷、耐久性和运行状况。为保证合适的安全性和可靠性水平， 设计中应考虑环境、电气、土壤等参数。2）外部条件又可分为正常和极端两种条件，正常外部条件一般与长期结构 载荷和运行条件有关，而极端外部条件代表了稀少但可能很关键的外部设计条 件，风机的设计载荷情况由这些外部条件与风力发电机运行模式组合而成。3、风力发电机等级要求 在设计中，需要考虑的外部条件取决于风力发电机安装的预计