1、風電產業風能是一種干凈的自然能源，沒有常規能源（如煤電，油電）與核電會風能是一種干凈的自然能源，沒有常規能源（如煤電，油電）與核電會造成環境污染的問題，平均每裝一臺單機容量為造成環境污染的問題，平均每裝一臺單機容量為1兆瓦的風能發電機，兆瓦的風能發電機，每年可以減排每年可以減排2000噸二氧化碳（相當于種植噸二氧化碳（相當于種植1平方英里的樹木）、平方英里的樹木）、10噸噸二氧化硫、二氧化硫、6噸二氧化碳。風能產生噸二氧化碳。風能產生1兆瓦小時的電量可以減少兆瓦小時的電量可以減少0.8到到0.9噸的溫室氣體，相當于煤或礦物燃料一年產生的氣體量，而且風機不會噸的溫室氣體，相當于煤或礦物燃料一年產

2、生的氣體量，而且風機不會危害鳥類和其它野生動物。在常規能源告急和全球生態環境惡化的雙重危害鳥類和其它野生動物。在常規能源告急和全球生態環境惡化的雙重壓力下，風能作為一種高效的新能源有著巨大的發展潛力。壓力下，風能作為一種高效的新能源有著巨大的發展潛力。風力機將主要向兆瓦級大機組發展現代化的風力發電，已不只是一臺風力機和一臺發電機的簡單組合，而是一個高現代化的風力發電，已不只是一臺風力機和一臺發電機的簡單組合，而是一個高度集成了空氣動力學、機械學、電機學、電力電子學、微電子學、計算機科學以度集成了空氣動力學、機械學、電機學、電力電子學、微電子學、計算機科學以及電力系統分析、繼電保護技術、先進控制

3、技術和數據通訊等各方面知識為一體及電力系統分析、繼電保護技術、先進控制技術和數據通訊等各方面知識為一體的復雜的機電能量轉換系統。的復雜的機電能量轉換系統。風力機分類一、旋轉主軸方向（即主軸與地面相對位置） 水平軸風力機水平軸風力機 垂直軸風力機垂直軸風力機 二、槳葉受力方式 升力型風力機升力型風力機 阻力型風力機阻力型風力機三、風機接受風的方向 上風向上風向 下風向下風向 水平軸風力機隨風輪與塔架相對位置的不同而有上風向與下風向之分；風輪在塔架的前面迎風旋轉, 叫做上風向風力機。風輪安裝在塔架的下風位置的, 則稱為下風向風力機。上風向風力機必須有某種調向裝置來保持風輪迎風。而下風向風力機則能夠

4、自動對準風向, 從而免除了調向裝置。但對于下風向風力機, 由于一部分空氣通過塔架后再吹向風輪, 這樣, 塔架就干擾了流過葉片的氣流而形成所謂塔影效應, 使性能有所降低。四、葉片數量 單葉片單葉片 雙葉片雙葉片 三葉片三葉片 多葉片多葉片風力機的分類葉片的數量由很多因素決定，其中包括空氣動力效率、復雜度、成本、噪音、美學要求等等。大型風力發電機可由1、2或者3片葉片構成。葉片較少的風力發電機通常需要更高的轉速以提取風中的能量，因此噪音比較大。而如果葉片太多，它們之間會相互作用而降低系統效率。目前3葉片風電機是主流，從美學角度上看，3葉片的風電機看上去較為平衡和美觀。五、功率傳遞的機械連接方式 有

5、齒輪箱型風機有齒輪箱型風機 直驅型風機直驅型風機 有齒輪箱風機的槳葉通過齒輪箱及其高速軸及萬向彈性聯軸節將轉矩傳遞到發電機的傳動軸，聯軸節具有很好的吸收阻尼和震動的特性，可吸收矢量的徑向、軸向和一定角度的偏移，并且聯軸器可阻止機械裝置的過載。 而直驅型風機采用了多項先進技術，槳葉的轉矩可以不通過齒輪箱增速而直接傳遞到發電機的傳動軸，使風機發出的電能同樣能并網輸出。六、按槳葉接收風能的功率調節方式 定槳距（失速型）機組定槳距（失速型）機組 變槳距機組變槳距機組 風力機的分類定槳距機組槳葉與輪轂的連接是固定的，當風速變化時，槳葉的迎風角度不能隨之變化，該機組結構簡單、性能可靠，在20年來的風能開發

6、中一直占主導地位；而變槳距機組葉片可以繞葉片中心軸旋轉，使葉片攻角可在一定范圍內（一般090度）調節變化，其性能相對提高很多，但結構也趨于復雜。七、按照葉輪轉速是否恒定 恒速風力發電機組恒速風力發電機組 變速風力發電機變速風力發電機組組 恒速風力發電機組設計簡單可靠，造價低，維護量少，直接并網；缺點是氣動效率低，結構載荷高，給電網造成電網波動，從電網吸收無功功率。而變速風力發電機組氣動效率高，機械應力小，功率波動小，成本效率高，支撐結構輕。缺點是功率對電壓降敏感，電氣設備的價格較高，維護量大。常用于大容量機型。八、按發電機類型 異步發電機型異步發電機型 同步發電機型同步發電機型 繞線式雙饋異步

7、發電機轉子為繞線型。定子與電網直接連接輸送電能，同時繞線式轉子也經過變頻器控制向電網輸送有功或無功功率。變速恒頻機理從上式可知，當發電機轉速變化時，可通過調節轉子勵磁電流頻率保持定子輸出電能頻率恒定，這是變速恒頻運行的原理。當發電機亞同步運行時，轉子繞組相序與定子相同；當發電機超同步運行時，轉子繞組相序與定子相反；當發電機同步速運行時，轉子進行直流勵磁。圖中分別為DIFG定、轉子電流的頻率，為定子磁場的轉速，即同步轉速，為轉子磁場相對于轉子的轉速，為DFIG轉子的電轉速。由電機學的知識可知，DFIG 穩定運行時，定、轉子旋轉磁場相對靜止，即風電機組整體解決方案風電機組葉片制造工藝適于風電機組運

8、行的環境條件用于北方地區的低溫型風機用于北方地區的低溫型風機: :待機環境溫度范圍:-40 +50運行環境溫度范圍:-30 +40 (至海拔 1250 m) -30 +35 (海拔 1250 至 1500 m) 海拔高度: 10001500 m 地震風險:有結冰風險:有沙塵暴風險:有 平均濕度:70 %用于南方地區的常溫型風機用于南方地區的常溫型風機: :待機環境溫度范圍:-20 +50 運行環境溫度范圍:-10 +40 平均環境溫度: 20C平均濕度:82 %兆瓦風機主要零部件說明1葉片 2變槳系統 3輪轂 4發電機轉子 5發電機定子 6偏航系統 7測風系統 8輔助提升機 9頂艙控制柜 10

9、底座 11機艙罩 12塔架風機塔筒第三塔架第二塔架第一塔架風機輪轂及變槳系統風機傳動鏈傳動鏈特點：傳動鏈特點： 雙軸承支撐的鍛壓主軸、三級增速齒輪箱、雙饋式異步發電機。 齒輪箱不承擔轉子重量和推力，只承擔扭矩(齒輪箱懸掛在傳動軸上) ，可靠性大大提高。 發電機的獨立殼體安裝在主體結構上。 發電機殼體不承受轉子負載。 轉子負載不對齒輪箱產生沖擊。 機艙布局寬敞，檢修、維護方便。風機主軸材料材料:42CrMo4+QT (常溫常溫) 34CrNiMo6+QT (低溫低溫)重量重量:8040 kg風機齒輪箱類型類型 三級齒輪箱三級齒輪箱(2級行星齒輪級行星齒輪和和1級直齒輪級直齒輪)額定功率時效率額定

10、功率時效率 0.965額定功率額定功率 (輸入輸入) 1663 kW額定轉矩額定轉矩 (輸入）輸入） 912.5 kNm齒輪箱傳動比齒輪箱傳動比 100.74/100.48風輪轉速范圍風輪轉速范圍(正常運行正常運行) 9.7 19.5 rpm風輪額定轉速風輪額定轉速 17.4 rpm極限載荷時的最大轉速極限載荷時的最大轉速 24.3 rpm (A1-DLC1.6c2-1)主軸傾角主軸傾角 5風輪旋轉方向風輪旋轉方向 (從主軸側看從主軸側看) 右右高速軸制動器風力發電機的主制動器是空氣動力制動器，機械制動器為第二制動系統； NHCE-900盤式制動器為主動式、自定位盤式制動器，也就是通過液壓油的

11、壓力來制動的。高速軸制動器（高速軸制動器（antec）高速軸聯軸器聯軸器功能：聯軸器功能： 連接齒輪箱輸出軸與發電機軸；補償兩平行性偏差和角度誤差； 轉矩限制；防止寄生電流通過聯軸器從發電機轉子流向齒輪箱； 風機變頻器專為雙饋式風力發電機設計的。功能：通過控制轉子對發電機激磁，在指定的范圍內將發電機與電網同步，并網/脫網操作；產生所需要的轉矩/功率；產生所需要的無功功率。Crowbar用來在電網出現異常情況時防止出現低電壓，通過產生容性無功功率來支撐電網運行。Crowbar可以根據電網電壓對轉子側變流器的影響開通或關斷，保證傳動單元在電網電壓快速變化時能正常工作。變頻器可以控制風力發電機組機的

12、功率因數，從容性0.9 到 1.0 再到感性0.9，可以根據用戶的要求在0.9范圍內進行任意功率因數的設定。 變頻器主要組成有：并網開關、轉子側變流器、網側變流器、LCL 濾波器、du/dt 濾波器、傳動單元主接觸器和充電電路。變頻器的結構設計為IP54 的防水型空冷柜體。柜體結構中帶有電氣加熱控制部分，能夠保證在很冷的環境下進行安全的啟動程序。安裝地海拔高度 0 到4000 米，超過1000 米時需降容使用。海拔高度在1000-2000 米之內，每升高100 米，降容1%。發電機原理 雙饋異步發電機額定功率 1550 kW額定轉矩 (發電機輸入) 8.46 kNm最大過載轉矩 (由過載安全耦

13、合限定) 13.49 kNm速度范圍 1000 rpm -2016 rpm最大機械轉速 2450 rpm當發電機與電網相連時，最大轉速 2050 rpm額定功率下發電機的效率 96.6 %發電機風機偏航系統偏航系統的主要作用有兩個：其一是與風力發電機組的控制系統相配合，調節整個機艙的對風向位置，根據風速儀和風標儀的傳感檢測，自動使風輪對準風向，以提高風力發電機組的發電效率；其二是提供必要的緊鎖力矩，以保證風力發電機組的安全運行。偏航電機下面有一個小齒輪與大齒輪嚙合，大齒輪叫偏航軸承，由偏航電機驅動。偏航軸承承載機組中主要部件的重量，并傳遞氣動推力到塔架，軸承中含有齒圈，偏航驅動機構中的小齒輪與

14、之嚙合。明陽1.5MW 風力發電機組的偏航系統采用內齒形式。驅動裝置由驅動電動機、減速器、傳動齒輪、齒輪間隙調整機構等組成。偏航驅動裝置要求起動平穩，轉速均無振動現象。在風力發電中，葉輪應該總是處在對風狀態，以便于風輪最大程度的吸收風能。偏航電機就起轉動機艙使葉輪對風的作用。應用齒輪驅動偏航系統，為避免因振蕩的風向變化而引起偏航齒輪產生交變載荷，采用偏航制動器來吸收微小自由偏轉振蕩，防止偏航齒輪的交變應力引起輪齒過早損壞。偏航系統序序號號名稱名稱數數量量單重（單重（Kg)Kg) 總重（總重（Kg)Kg)1偏航編碼器裝配13.093.092偏航編碼齒輪10.270.273偏航編碼器支架12.41

15、2.414偏航制動盤11617.711617.715制動器支座11768.181768.186偏航驅動455022007偏航軸承1141614168偏航制動器1275900系統偏航系統5MF.201.001 A8211.72偏航制動器1.5MW機組偏航系統通常采用810組偏航制動器，每組制動器由上、下兩個閘體組成；剎車夾為液壓卡鉗形式，在偏航剎車時，由液壓系統提供140-160bar之間的壓力，使剎車片緊壓在剎車盤上，提供制動力；偏航時保持45bar的余壓，產生一定的阻尼力矩，使偏航運轉更加平穩，減少機組的振動。風機液壓系統1.5兆瓦機組兆瓦機組HYDAC液壓站主要參數液壓站主要參數：工作介質

16、：Esso Univis HVI 26油箱容積：12L電機功率：0.75 KW電機頻率：400 V電機轉速：1450 RPM 泵出口流量：1.6 L/min工作壓力：160 bar左右1.5MW風機液壓站系統有兩個主控制回路：轉子制動回路和偏航剎車回路。系統正常工作壓力范圍在140-160bar之間，系統壓力由電機泵組（序號90、60）作為動力單元提供，并由壓力傳感器來加以精確顯示，動力源的斷合利用壓力傳感器和電氣聯動控制來實現。1.5MW風機安全與控制方案基本概念基本概念正常運行準備運行啟動轉矩控制自動偏航變槳動作自檢測變槳控制監測/監視故障處理服務/維修無故障情況下無故障情況下電氣安全保護

17、 發電機外部定子接線箱上部裝有發電機防雷箱，可以保護發電機免遭雷擊。定子繞組和前后軸承等處的溫度通過PT100溫度傳感器被連續地監控。 電氣設備保護裝置還包括： 1)連接到電網的具有過載、短路保護的空氣開關。 2)發電機定子電路的必要保護。 3)變換電源的保護。 4)在發電機中對諧波電流進行濾波的電抗器。 5)保證與電網電磁兼容的濾波器。 6)IGBT的電子保護。 控制與電氣設備控制系統是用PLC語言開發的一個軟件PLC控制系統。軟件是基于安全和控制原理圖設計的。電纜和額外的軟件功能，比如可視化和遠程訪問軟件由明陽風電負責開發。 控制與電氣設備雙饋風力機的控制手段： 通過變頻器控制器對逆變電路

18、中功率器件的控制，可以改變雙饋發電機轉子勵磁電流的幅值、頻率及相位角，達到調節其轉速、有功功率和無功功率的目的，既提高了機組的效率，又對電網起到穩頻、穩壓的作用。 變頻控制： 為了保證轉子轉速最優，風輪葉片的角度通過變槳系統進行調整。但是，角度的調整是一個非常緩慢的過程，為了補償轉子轉速的快速變化，變頻控制單元快速增加或降低轉子磁場的旋轉速度，保證發電機獲得最優的滑差。當風速降低時，控制單元從電源獲得電能并增加轉子磁場的轉速，以保證定子向電網提供固定頻率的能量。同樣，當風速不斷增加、轉子磁場的轉速也逐步增加，達到超同步轉速以上時，轉子產生的能量不僅滿足轉子自身勵磁還有剩余電能輸送到電網。 風電

19、場監控系統其他控制器CX1020數據文件DB業主業主實時數據庫歷史數據庫中控室中控室Internet數據庫服務器數據文件數據流投資商投資商 政府政府WEB Server發布到WEB數據流數據文件數據文件風電場監控系統概述1就地監控系統：基于倍福控制器和TWINCAT 軟件開發的、用于控制單臺風機；2中央監控系統：安裝在中控室內，以閉環光纖網絡，可靠連接所有風機； 1) 基于TCP/IP 協議的以太網絡： 支持所有現有的TCP/IP 網絡部件，所需部件可以在任何地方買到； 沒有專利所有權的限制；便于其他供應商的系統接入； 對現有帶寬可以進行優化； 2）閉環網絡：提高了網絡可靠性；在單個節點故障情

20、況下，系統仍然可以正常運行。 3）方便擴展：可以通過增加服務器來集中管理多組風機，；3遠程監控系統：安裝在遠方調度室內，采用支持JAVA 程序的網絡瀏覽器； 1）用戶無需購買任何額外軟件或許可證； 2）可根據需要，自由配置遠程網絡的接入方式；風電場網絡結構信息服務層網絡把每臺風機控制器連接到中控室機房，為中控室監控系統與每臺風機之間建立通訊通道。 信息服務層網絡的網絡拓撲結構為：鏈形閉環網絡；采用基于光纖以太網的TCP/IP 協議，速度為100M；風機雷電保護 變槳系統防雷措施：變槳系統防雷措施： 變槳系統及變槳電機按照LPZ2防雷級別設計，為了防止變槳系統及控制箱遭受電磁干擾，所有輸入接地電

21、纜和屏蔽層在進入控制箱內直接和接地端子條連接。 機艙控制器與輪轂變槳系統控制箱之間的所有電纜都有屏蔽，屏蔽裝置與接地端子條和滑環外殼相連。 在變槳控制電路中對輸入和輸出信號采用浪涌保護裝置進行保護。 測風桿防雷措施：測風桿防雷措施： 風速計與風標支架作為避雷針來建造。從該避雷針底部，一根50mm2的單股銅線將雷電電流以最短的線路直接傳導至左主梁。風機雷電保護 電控系統、變頻器防雷措施：電控系統、變頻器防雷措施： 電控系統按照LPZ2防雷級別設計，為了防止電控系統及控制箱遭受電磁干擾，所有輸入接地電纜和屏蔽層在進入控制箱內直接和接地端子條連接。 機艙控制器與塔筒控制箱之間的所有電纜都有進行屏蔽。

22、屏蔽裝置與接地端子條相連。在控制電路中對輸入和輸出信號采用浪涌保護裝置進行保護。 塔架防雷措施：塔架防雷措施： 塔架的每個法蘭部分互相之間至少有三點由50mm2的接地銅電纜進行連接。 總接地設備通過它內部的一條扁鋼引出基礎。該扁鋼規格為506mm，與主接地母線相連。機組安全系統的功能簡述安全系統也叫做安全鏈，它是獨立于計算機系統的軟硬件保護措施。采用反邏輯設計，將可能對風力機組造成嚴重損害的故障節點串聯成一個回路：緊急停機按鈕（塔底主控制柜）、發電機過速模塊1和2、扭纜開關、來自變槳系統安全鏈的信號、緊急停機按鈕（機艙控制柜）、振動開關、PLC過速信號、到變槳系統的安全鏈信號、總線OK信號。一旦其中一個節點動作，將引起整條回路斷電，機組進入緊急停機過程，并使主控系統和變流系統處于閉鎖狀態。如果故障節點得不到恢復，整個機組的正常的運行操作都不能實現。同時，安全鏈也是整個機組的最后一道保護，它處于機組的軟件保護之后。安全系統由符合國際標準的邏輯控制模塊和硬件開關節點組成，它的實施使機組更加安全可靠。 機組安全系統的結構安全系統程序功能塊的描述“與”的關系，類似于乘法的概念，輸入都是1時，輸出是1；只要有1個輸入為0，輸出就為0。AND功能塊風機水冷系統工作原理當溫度達到設定溫度時，電動三通閥開始開啟，若溫度繼續升高，電動三通閥不斷開啟直至全部開通，冷