畢業(yè)設(shè)計(jì)----風(fēng)力發(fā)電機(jī)變漿與偏航技術(shù)應(yīng)用研究

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　風(fēng)能作為一種可再生能源越來越受到世界各國政府的重視。與此同時(shí)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和裝備的研究開發(fā)也日益成為科技領(lǐng)域和企業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)課題項(xiàng)目之一。</p><p>　　本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主體—機(jī)械部分中的變槳系統(tǒng)及偏航系統(tǒng)進(jìn)行了一定的研究、分析。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作環(huán)境的惡劣性，這就要求其各個(gè)部件的維護(hù)

2、周期要長(zhǎng)，從而便于降低維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)工作時(shí)間。</p><p>　　首先，采用葉素理論建立了風(fēng)電機(jī)組變槳距調(diào)節(jié)原理。設(shè)計(jì)了一套新型變距傳動(dòng)機(jī)構(gòu)——電動(dòng)變槳距傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。構(gòu)建了基于CAXA的三維實(shí)體模型，施以正弦運(yùn)動(dòng)律，其動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果驗(yàn)證了該變槳模型建立的有效性和準(zhǔn)確性，進(jìn)一步為風(fēng)力機(jī)變槳距系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　其次，針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航時(shí)的要求設(shè)計(jì)了偏航控制器，改以前

3、的遮掩式角度傳感器為絕對(duì)式數(shù)字角度傳感器，增加了系統(tǒng)的靈敏性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；變槳距；偏航系統(tǒng)。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Wind energy, as a kind of renewable energy, is paid attention to by governm

4、ents all around the world. The wind power technology and its equipment research become a hot spot topic for technical circles and enterprise.</p><p>　　This article has studied the brake system and Yaw-contro

5、l system of wind-driven generator. As wind-driven generator working conditions is bad, in order to reduce the maintenance cost the maintenance cycle of its each part requests to be longer. </p><p>　　First, u

6、sing theory established by the wind generator change propeller from adjustment principle. Designed a set of new change from transmission mechanism—Electric change propeller from transmission mechanism. Constructed based

7、on three-dimensional solid model CAXA, a sinusoidal motion law, the dynamic simulation results show the effectiveness of pitch and accuracy of model, further wind turbine pitch systems laid the foundation for optimal des

8、ign.</p><p>　　Second, for wind turbine yaw when the requirements for the design of the controller, change the previous cover type digital angle sensor for the absolute angle sensor, increasing the sensitivit

9、y of the system.</p><p>　　Keyword: wind power; Pitch; Yaw-control system.</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1. 緒論5</b></p><p>　　1．1 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展概況5<

10、;/p><p>　　1．2 風(fēng)力發(fā)電的背景6</p><p>　　1．2．1 能源危機(jī)6</p><p>　　1．2．2 環(huán)境危機(jī)6</p><p>　　1．2．3 可再生能源開發(fā)利用7</p><p>　　1．2．4 風(fēng)能開發(fā)利用7</p><p>　　1．3 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)

11、狀8</p><p>　　1．3．1 世界風(fēng)電8</p><p>　　1．3．2 我國風(fēng)電9</p><p>　　1．4 國內(nèi)外風(fēng)電機(jī)組發(fā)展趨勢(shì)10</p><p>　　1．4．1 產(chǎn)業(yè)集中是總的趁勢(shì)10</p><p>　　1．4．2 水平軸風(fēng)電機(jī)組技術(shù)成為主流11</p><

12、;p>　　1．4．3 風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量持續(xù)增大11</p><p>　　1．4．4 變槳變速功率調(diào)節(jié)技術(shù)得到廣泛采用11</p><p>　　1．4．5 雙饋異步發(fā)電技術(shù)仍占主導(dǎo)地位12</p><p>　　1．4．6 直驅(qū)式、全功率變流技術(shù)得到迅速發(fā)展12</p><p>　　1．4．7 大型風(fēng)電機(jī)組關(guān)健部件的性能日

13、益提高13</p><p>　　1．4．8 智能化控制技術(shù)的應(yīng)用加速提高了風(fēng)電機(jī)組的可靠性和壽命13</p><p>　　1．4．9 葉片技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)14</p><p>　　1．4．10 風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)和運(yùn)營的技術(shù)水平日益提高14</p><p>　　1．4．11 惡劣氣侯環(huán)境下的風(fēng)電機(jī)組可靠性得到重視14</p>

14、<p>　　1．4．12 低電壓穿越技術(shù)得到應(yīng)用15</p><p>　　1．5 小結(jié)15</p><p>　　2. 發(fā)電機(jī)組的基本功能構(gòu)成及工作原理16</p><p>　　2．1 風(fēng)電機(jī)組的基本功能構(gòu)成16</p><p>　　2．2 風(fēng)電機(jī)組的工作原理17</p><p>　　2

15、.3 小結(jié)19</p><p>　　3. 風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與步驟20</p><p>　　3．1 確定設(shè)計(jì)目標(biāo)20</p><p>　　3．2 總體設(shè)計(jì)20</p><p>　　3．3 風(fēng)電機(jī)組零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23</p><p>　　3．4 樣機(jī)測(cè)試與設(shè)計(jì)驗(yàn)證23</p>&

16、lt;p>　　3.5 小結(jié)24</p><p>　　4. 風(fēng)電機(jī)組變槳距與偏航系統(tǒng)25</p><p>　　4.1 變槳距系統(tǒng)25</p><p>　　4.1.1 變槳距系統(tǒng)基本工作原理25</p><p>　　4.2 變槳距機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)體建模27</p><p>　　4.2.1 變槳距機(jī)構(gòu)分

17、析27</p><p>　　4.2.2 變槳距三維實(shí)體模型的構(gòu)建28</p><p>　　4.2.3 槳距機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真與分析30</p><p>　　4.3 偏航系統(tǒng)30</p><p>　　4.3.1 偏航系統(tǒng)的工作原理31</p><p>　　4.3.1 偏航控制系統(tǒng)的功能31</p&

18、gt;<p>　　4.3.2 偏航系統(tǒng)控制原理32</p><p>　　4.4 偏航傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)34</p><p>　　4.4.1 偏航操作裝置概述34</p><p>　　4.4.2 偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)36</p><p>　　4.5 小結(jié)38</p><p><b>　　結(jié)論

19、39</b></p><p><b>　　致謝40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p>　　顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音</p><p><b>　　字典</b></p><p><b>　　

20、朗讀</b></p><p>　　顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音</p><p><b>　　字典</b></p><p><b>　　1. 緒論</b></p><p>　　1．1 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展概況</p><p>　　風(fēng)能是一種開發(fā)成本較低、清潔、安全、可再生的能

21、源。因此，風(fēng)能的開發(fā)利用越來越受到重視。根據(jù)貝茲理論，風(fēng)力機(jī)從風(fēng)中吸收的能量不到空氣動(dòng)能的59.3%，同時(shí)由于受到機(jī)械結(jié)構(gòu)等限制，實(shí)際值更小。因此，如何提高風(fēng)能轉(zhuǎn)化率，獲取更多風(fēng)能，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能規(guī)?；?，一直為學(xué)者及業(yè)界所關(guān)注。近年來，大型風(fēng)電機(jī)組通過采用變速變槳距控制及最大功率跟蹤MPPT等技術(shù)，旨在提高響應(yīng)速度，獲得最大能量（低風(fēng)速是捕獲最大功率，高風(fēng)速時(shí)捕獲額定功率）。但是，由于一些不確定因素的存在，風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)表現(xiàn)出強(qiáng)非線性特征，

22、風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的能量隨著風(fēng)速和風(fēng)向的連續(xù)波動(dòng)是快速變化的。傳統(tǒng)線性定?？刂破饕虼嬖谳^大超調(diào)和損失，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，不適合用來控制大型變速變槳距風(fēng)電機(jī)組。根據(jù)風(fēng)速大小，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由4個(gè)動(dòng)態(tài)過程構(gòu)成，即啟動(dòng)、變速運(yùn)行、變槳距運(yùn)行和剎車。其中，啟動(dòng)、剎車過程使系統(tǒng)能在最短時(shí)間內(nèi)有較快的響應(yīng)速度；變速運(yùn)行調(diào)節(jié)風(fēng)能，減少或消除風(fēng)能產(chǎn)生過程中的急劇波動(dòng)，捕獲最大能量，減弱暫態(tài)負(fù)荷的影響；變槳距控制通過調(diào)節(jié)槳距角維持風(fēng)電機(jī)組輸出額定功率不變。</p

23、><p>　　世界上第1臺(tái)風(fēng)電機(jī)組于1891年在丹麥建成，但由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等方面的原因，風(fēng)力發(fā)電一直未能得到廣泛應(yīng)用。直到1973年發(fā)生了石油危機(jī)，美國、西歐等發(fā)達(dá)國家為尋求替代化石燃料的能源，投入大量經(jīng)費(fèi)，采用新技術(shù)研制現(xiàn)代風(fēng)電機(jī)組。20世紀(jì)80年代開始建立示范風(fēng)電場(chǎng)。20世紀(jì)90年代，許多國家紛紛制定了激勵(lì)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的優(yōu)惠政策。1992年以來，全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量的年增長(zhǎng)率一直高于15%，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日臻成熟。

24、2002年4月2～5日，首屆世界風(fēng)能大會(huì)在法國巴黎舉行，歐洲和北美風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速。2006年，全球已有48個(gè)政府引入法規(guī)扶持風(fēng)力發(fā)電等可再生能源的發(fā)展。2008年年底全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量已超過了120.8GW，相當(dāng)于減排1.58億噸CO2。美國風(fēng)電市場(chǎng)近年來一直保持高速發(fā)展，2009年新增風(fēng)電裝機(jī)容量9.92GW，累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到35.16GW，排名世界第1。</p><p>　　我國已成為繼歐洲、美國

25、和印度之后風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用的主要市場(chǎng)之一，風(fēng)能資源豐富，可開發(fā)量為1400GW。其中，陸上開發(fā)量為600GW；海上開發(fā)量為800GW。我國在20世紀(jì)50年代末，使用各種木結(jié)構(gòu)的布篷式風(fēng)車。20世紀(jì)70年代中期以后，風(fēng)能開發(fā)利用列入“六五”國家計(jì)劃。20世紀(jì)70年代末到80年代初，自主研制、批量生產(chǎn)了10kW以下的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，解決了居住分散的農(nóng)牧民和島嶼居民的生產(chǎn)、生活用電，風(fēng)力發(fā)電停留在蒙古包單家獨(dú)戶使用或?qū)嶒?yàn)室研究階段。1983年，山

26、東引進(jìn)3臺(tái)丹麥Vestas 55kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)，開始了并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的試驗(yàn)和示范；1986年5月，山東榮成建成我國第一個(gè)并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)，其次是新疆達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)。1986～1993年，全國共建12個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)容量為13.3MW；1994～1999年，全國共建有21個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)容量達(dá)到249.05MW。其中，1992～1996年的主力機(jī)型為200～300kW機(jī)組，1997～2002年的主力機(jī)型則為600kW機(jī)組。2008年，我國累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)

27、到12.21GW，其中并網(wǎng)發(fā)電的裝機(jī)容量為8.94kW。截止到2009年年底，我國風(fēng)電并網(wǎng)總量累計(jì)</p><p>　　1．2 風(fēng)力發(fā)電的背景</p><p>　　1．2．1 能源危機(jī)</p><p>　　能源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。自從工業(yè)革命以來，全球的能源消耗飛速增長(zhǎng)，推動(dòng)了工業(yè)化的進(jìn)程，提高了社會(huì)發(fā)展水平和人類生活質(zhì)量。全球經(jīng)濟(jì)的急劇增長(zhǎng)對(duì)能源的需求越

28、來越大，能源危機(jī)制約了人類進(jìn)一步發(fā)展。自20世紀(jì)50年代以后，由于石油危機(jī)的爆發(fā)，對(duì)世界經(jīng)濟(jì)造成巨大影響，國際輿論開始關(guān)注世界能源危機(jī)問題。全球能源危機(jī)的主要表現(xiàn)在于，全球能源儲(chǔ)量與開采時(shí)間有限?？梢灾涞幕Y源的極限大約為1180~1510億噸，自1995年世界石油的開采量33.2億噸計(jì)算，石油儲(chǔ)量大約在2050年左右即將枯竭；天然氣儲(chǔ)量估計(jì)131800~152900m3，年開采量維持在2300 m3，將在57~65年內(nèi)枯竭；煤的儲(chǔ)

29、量約為5600億噸，1995年煤開采量為33億噸，可以供應(yīng)169年；鈾的年開采量目前為每年6萬噸，據(jù)1993年世界能源委員會(huì)的估計(jì)可維持到21世紀(jì)30年代中期。</p><p>　　綜上所述，煤炭、石油、天然氣等不可再生化石能源的總量有限，待開發(fā)新的可再生能源。</p><p>　　1．2．2 環(huán)境危機(jī)</p><p>　　在能源消耗急劇增長(zhǎng)，能源危機(jī)凸顯的同時(shí)，

30、環(huán)境危機(jī)也出現(xiàn)了?，F(xiàn)代社會(huì)對(duì)能源的巨大需求，導(dǎo)致大量的化石能源被燃燒。燃燒不斷產(chǎn)生CO2和其他溫室氣體，使得原來沉積在地下的碳元素，被大量釋放到空氣中。據(jù)估計(jì)，按照目前的趨勢(shì)，到2030年，由各種溫室氣體增加所引起的氣候變化，將相當(dāng)于把大氣中CO2濃度提高到工業(yè)化社會(huì)以前CO2濃度的兩倍。到2100年，溫室效應(yīng)強(qiáng)度將相當(dāng)于把大氣中CO2濃度提高到工業(yè)化社會(huì)以前CO2濃度的3倍，達(dá)到5000萬年前的CO2濃度水平。能源消費(fèi)在迅速擴(kuò)大，已經(jīng)

31、達(dá)到了阻礙地球生態(tài)系統(tǒng)自律功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的程度。研究表明：地球變暖不是地球本身自然循環(huán)的變化，而是人類活動(dòng)排放的CO2等溫室氣體效應(yīng)造成的。其過程與人類大量消耗化石能源資源，尤其是燃燒化石燃料發(fā)電大量排放的CO2密切相關(guān)。到2015年，世界溫室氣體的排放量將達(dá)到最高，全球變暖帶來的影響不僅僅是更多的汗?jié)碁?zāi)害，還有海平面的上升。全球氣候的變化對(duì)農(nóng)業(yè)和生態(tài)造成了嚴(yán)重的影響，時(shí)刻威脅著人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全。</p><p&g

32、t;　　1．2．3 可再生能源開發(fā)利用</p><p>　　目前，如何解決能源危機(jī)及其引起的環(huán)境危機(jī)成為全球經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展所面臨的待解決的重大課題?？朔茉次C(jī)的出路在于大力發(fā)展新能源，用可再生能源替代化石能源。電能具有轉(zhuǎn)換和傳輸方便的優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展不可替代的二次能源。為緩解或從根本上消除能源危機(jī)帶來的環(huán)境破壞，綠色電力的生產(chǎn)為世界各國所關(guān)注。綠色電力來源于風(fēng)能、小水電、太陽能、地?zé)帷⑸镔|(zhì)和其他

33、可再生能源。因?yàn)樗鼈冊(cè)谏a(chǎn)的過程中不消耗煤、石油、天然氣等燃料，所以不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的排放物。相對(duì)于常規(guī)火力發(fā)電，更有利于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。因此，開發(fā)綠色電力意義重大。</p><p>　　全球市場(chǎng)對(duì)于風(fēng)這樣的零排放技術(shù)有著巨大且持續(xù)增長(zhǎng)的需求。為了避免發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的氣候變化后果，全球的溫室氣體排放必須在2020年前后達(dá)到峰值且開始下降，而風(fēng)電是目前唯一實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的發(fā)電技術(shù)。</p><

34、;p>　　1．2．4 風(fēng)能開發(fā)利用</p><p>　　太陽的輻射造成地球表面受熱不均，引起大氣層中壓力分布不均，同時(shí)，地球發(fā)生自轉(zhuǎn)，使空氣沿水平方向運(yùn)動(dòng)，空氣流動(dòng)所形成的動(dòng)能稱為風(fēng)能。據(jù)估計(jì)到達(dá)地球的太陽能只有大約2%轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，理論上僅1%的風(fēng)能就能滿足人類能源的需求。全球的風(fēng)能總量約為2.74×106GW，其中可利用的風(fēng)能總量為2.74×104GW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還

35、要大10倍。根據(jù)我國900多個(gè)氣象站陸地上離地10m高度資料進(jìn)行估算，全國平均風(fēng)功率密度為100W/m2，風(fēng)能資源總儲(chǔ)量為3226GW，可開發(fā)和利用的陸地上風(fēng)能儲(chǔ)量為600GW，海上可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量為800GW，共計(jì)約1400GW。50m或更高處可開發(fā)利用的風(fēng)能儲(chǔ)量為2000GW。</p><p>　　人類利用風(fēng)能的歷史可以追溯到公元前。在蒸汽機(jī)發(fā)明以前，風(fēng)能曾經(jīng)作為重要的動(dòng)力，用于船舶航行、提水飲用和灌溉

36、、排水造田、磨面和鋸木等。埃及被認(rèn)為可能是最先利用風(fēng)能的國家。12世紀(jì)，風(fēng)車從中東傳入歐洲。16世紀(jì)，荷蘭人利用風(fēng)車排水。隨著煤、石油、天然氣的大規(guī)模開采和廉價(jià)電力的獲得，由于成本高、效率低、使用不方便等，風(fēng)力發(fā)電機(jī)械無法與蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)等競(jìng)爭(zhēng)而逐漸被淘汰。1891年，丹麥建成了世界第一座風(fēng)力發(fā)電站。20世紀(jì)30年代，丹麥、瑞典、蘇聯(lián)和美國應(yīng)用航空工業(yè)的旋翼技術(shù)，成功的研制了一些小型風(fēng)電機(jī)組。這種小型風(fēng)電機(jī)組被廣泛運(yùn)用在多風(fēng)的海

37、島和偏僻的鄉(xiāng)村，所獲得的電力成本比小型內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電成本低很多。不過，當(dāng)時(shí)的發(fā)電量較低，大都在5kW以下。1973年，世界石油危機(jī)爆發(fā)以后，風(fēng)能作為新能源得到重視，世界風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速開始加快，各國都在積極研制、開發(fā)1100kW以上的大型風(fēng)電機(jī)組。美國在1974年開始實(shí)施聯(lián)邦風(fēng)能計(jì)劃，20世紀(jì)80年代成功開發(fā)了100kW、200 kW、2000 kW、2500 kW、6200 kW、7200 kW等6種風(fēng)電機(jī)組。瑞典、荷蘭、英國、丹麥、德

38、國、日本、西班</p><p>　　1．3 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1．3．1 世界風(fēng)電</p><p><b>　　風(fēng)電成本</b></p><p>　　不考慮常規(guī)電力環(huán)境成本，根據(jù)目前的風(fēng)電技術(shù)水平，風(fēng)電成本仍高于常規(guī)電力成本，因此許多國家采取了諸如價(jià)格、市場(chǎng)配額、稅收等各種激勵(lì)政策，從不同的方面引

39、導(dǎo)和支持風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。經(jīng)過30年的努力，隨著市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，風(fēng)電成本大幅度下降，每千瓦時(shí)風(fēng)電成本由20世紀(jì)80年代初的20美分下降到2007年的4~6美分。在風(fēng)能資源較好的地方，風(fēng)電價(jià)格完全可以和煤電競(jìng)爭(zhēng)，低于燃?xì)怆妰r(jià)。</p><p><b>　　裝機(jī)容量高速增長(zhǎng)</b></p><p>　　根據(jù)全球風(fēng)能協(xié)會(huì)公布的2003~2007年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球風(fēng)電平均增長(zhǎng)率為2

40、4.7%。到2007年年底，全球總裝機(jī)容量累計(jì)達(dá)到近94GW，新增風(fēng)電裝機(jī)容量20GW，分別在全球70多個(gè)國家和地區(qū)。2007年全球大約生產(chǎn)了2000億度風(fēng)電電力，約占全球電力供應(yīng)的1%。按照累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量數(shù)據(jù)排名，2007年全球前十名的國家依次是德國、美國、西班牙、印度、中國、丹麥、意大利、法國、英國和葡萄牙。2008年全球新裝機(jī)容量超過27GW，同比增長(zhǎng)42%，風(fēng)電裝機(jī)增長(zhǎng)率為29%，高于過去5年的平均增長(zhǎng)速度。2008年年底，總

41、裝機(jī)容量達(dá)到了120.8GW，美國超過德國，躍居全球風(fēng)電裝機(jī)容量首位，同時(shí)也成為第二個(gè)風(fēng)電裝機(jī)容量超過20GW的風(fēng)電大國。中國超過印度，成為亞洲第一、世界第四的風(fēng)電大國。到2008年年底，在世界風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量中，已有包括美國、中國、德國、西班牙、印度等在內(nèi)的16個(gè)國家超過1GW。在歐盟2007年新增發(fā)電裝機(jī)容量中，風(fēng)電開始超過天然氣發(fā)電成為第一大新增電源，占新增容量的46%。歐洲2008年風(fēng)電新增裝機(jī)容量為88GW，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到了

42、66GW。美國2007年新增的風(fēng)電裝機(jī)也僅次于</p><p><b>　　發(fā)展規(guī)劃</b></p><p>　　20世紀(jì)90年代初，歐盟提出了大力發(fā)展風(fēng)電，到2010年風(fēng)電裝機(jī)容量到40GW的目標(biāo)，并要求其成員國根據(jù)總體發(fā)展規(guī)劃制訂本國的發(fā)展目標(biāo)與實(shí)施計(jì)劃。2007年年初，根據(jù)技術(shù)發(fā)展和能源需求的需要，歐盟又進(jìn)一步修訂了發(fā)展計(jì)劃，希望2010年風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到80G

43、W；到2020年風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到180GW，發(fā)電量達(dá)到3600億kW·h；2030年風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到300GW，發(fā)電量達(dá)到6000×108kW·h，分別占屆時(shí)歐盟風(fēng)電裝機(jī)容量和發(fā)電量的35%和20%。2006年，美國可再生能源理事會(huì)提出了將可再生能源的比例由目前的4%左右，提高到2025年的25%的發(fā)展目標(biāo)。美國風(fēng)能協(xié)會(huì)也提出了未來依靠風(fēng)電滿足國內(nèi)20%電力需求的宏偉目標(biāo)。英國、法國、加拿大、澳大利亞、日本

44、和東歐的波蘭等國也開始加速發(fā)展風(fēng)電。</p><p>　　1．3．2 我國風(fēng)電</p><p><b>　　裝機(jī)容量</b></p><p>　　2004年年底，全國的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量約為764MW。2005年2月《可再生能源法》頒布之后，當(dāng)年風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)容量超過60%，總?cè)萘窟_(dá)到了1260GW。2006年新增裝機(jī)容量超過100%，累計(jì)裝

45、機(jī)容量超過2.6GW。2007年又新增裝機(jī)容量3.3GW，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到5.9GW，超過丹麥，成為世界第5風(fēng)電大國。當(dāng)年裝機(jī)容量?jī)H次于美國和西班牙，超過德國和印度，成為世界上最主要的風(fēng)電市場(chǎng)之一。風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量從2003年年末的567MW增加到了2008年年末的12.21GW，增加了205倍。2008年新增裝機(jī)容量超過印度，成為亞洲第一、世界第四、風(fēng)電裝機(jī)容量超千萬千瓦的風(fēng)電大國。2009年新增裝機(jī)容量13.85GW，累計(jì)裝機(jī)容量為

46、26GW，總裝機(jī)容量躍居世界第2位。</p><p><b>　　風(fēng)電設(shè)備制造能力</b></p><p>　　風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)發(fā)展迅猛。2005年之前，我國只有少數(shù)幾家風(fēng)電設(shè)備制造商，它們規(guī)模小、技術(shù)落后，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)主要依賴進(jìn)口風(fēng)電整機(jī)?！堕_再生能源法》頒布后，風(fēng)電整機(jī)制造企業(yè)已超過40家。除金風(fēng)科技和浙江運(yùn)達(dá)加大投入、迅速擴(kuò)張之外，東方汽輪機(jī)、華銳風(fēng)電、中國船舶、通

47、用電氣、湖南湘電、上海電氣、廣東明陽、維斯塔斯、歌美颯、蘇司蘭、西門子等一批國內(nèi)外大型制造業(yè)和投資商紛紛進(jìn)入我國風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)市場(chǎng)。</p><p><b>　　風(fēng)電技術(shù)研發(fā)</b></p><p>　　“九五”和“十五”期間，我國政府組織實(shí)施“乘風(fēng)計(jì)劃”和“國家科技攻關(guān)計(jì)劃”，以及國債項(xiàng)目和風(fēng)電特許權(quán)項(xiàng)目，支持建立了首批6家風(fēng)電整機(jī)企業(yè)，進(jìn)行風(fēng)電技術(shù)的引進(jìn)和消化吸收

48、，部分企業(yè)掌握了單機(jī)容量600kW和750 kW定槳距風(fēng)電機(jī)組的總裝技術(shù)和關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，邁出了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的第一步。“十五”期間，還開展了1000 kW、1500 kW變速恒頻風(fēng)電機(jī)組，以及1200 kW永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)與聯(lián)合攻關(guān)，取得階段性成果。經(jīng)過“十五”期間的自主研究和技術(shù)引進(jìn)，我國已基本掌握了以雙饋發(fā)電機(jī)為代表的變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的控制技術(shù)，研制成功兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組樣機(jī)。我國風(fēng)電技術(shù)與國外風(fēng)電技術(shù)的差距

49、正在不斷縮小。</p><p>　　1．4 國內(nèi)外風(fēng)電機(jī)組發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　縱觀世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)實(shí)和前沿技術(shù)的發(fā)展，目前全球風(fēng)電制造技術(shù)發(fā)展主要呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：</p><p>　　1．4．1 產(chǎn)業(yè)集中是總的趁勢(shì)</p><p>　　2009年，世界排名前十位的風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)占據(jù)了全球78.7％的市場(chǎng)份額，世界排名前十五位的

50、風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)占據(jù)了全球88.1％的市場(chǎng)份額，丹麥VESTAS、美國GE WIND、中國華銳、德國ENERCON、中國金風(fēng)這前5家企業(yè)，就占據(jù)了國內(nèi)外49.8％市場(chǎng)份領(lǐng)?？梢钥闯觯菏澜顼L(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)形成了由十多家大型風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)控制或壟斷的局面。</p><p>　　近幾年，風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)之間的兼并、重組、收購愈演愈烈。法國阿?，m集團(tuán)收購-Multibrid；丹麥的Vestas公司兼并NEG。Micon

51、公司；美國GE公司收購了德國安然風(fēng)電公司；Siemes公司收購了丹麥AN/Bonus和德國winergy AG公司；印度Suzlon公司控股了Repower公司；金風(fēng)科技收購了德國Vensys公司；湘電股份1000萬歐元收購荷蘭達(dá)爾文公司；中復(fù)連眾收購了德國NOI公司；中航惠騰2009年收購了荷蘭CTC葉片公司；美國GE公司與哈電集團(tuán)合資成立了通用哈電風(fēng)能（沈陽）公司和哈電通用風(fēng)能（江蘇）公司。此外，各大公司在主要市場(chǎng)集中地都建立了生產(chǎn)

52、基地，一個(gè)大公司相當(dāng)于多個(gè)公司的集成。</p><p>　　1．4．2 水平軸風(fēng)電機(jī)組技術(shù)成為主流</p><p>　　水平軸風(fēng)電機(jī)組技術(shù)，因其具有風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率高、轉(zhuǎn)軸較短，在大型風(fēng)電機(jī)組上更顯出經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，使水平軸風(fēng)電機(jī)組成為世界風(fēng)電發(fā)展的主流機(jī)型，并占到95％以上的市場(chǎng)份額。同期發(fā)展的垂直軸風(fēng)電機(jī)組因轉(zhuǎn)軸過長(zhǎng)、風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率不高，啟動(dòng)、停機(jī)和變槳困難等問題，目前市場(chǎng)份額很小、應(yīng)用數(shù)量

53、有限，但由于其全風(fēng)向?qū)︼L(fēng)、變速裝置及發(fā)電機(jī)可以置于風(fēng)輪下方或地面等優(yōu)點(diǎn)，近年來，國際上相關(guān)研究和開發(fā)也在不斷進(jìn)行并取得一定進(jìn)展。</p><p>　　1．4．3 風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量持續(xù)增大</p><p>　　近年來，世界風(fēng)電市場(chǎng)中風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量持續(xù)增大，隨著單機(jī)容量不斷增大和利用效率提高，世界上主流機(jī)型已經(jīng)從2000年的500-1000kW增加到2009年的2-31VM。我國主流機(jī)型

54、已經(jīng)從2005年的600-1000kW增加到2009年的850-2000kW， 2009年我國陸地風(fēng)電場(chǎng)安裝的最大風(fēng)電機(jī)組為2MW。</p><p>　　近年來，海上風(fēng)電場(chǎng)的開發(fā)進(jìn)一步加快了大容量風(fēng)電機(jī)組的發(fā)展，2008年底世界上已運(yùn)行的最大風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量已達(dá)到6MW，風(fēng)輪直徑達(dá)到127m。目前，已經(jīng)開始8-10MW風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)和制造。我國華銳風(fēng)電的3MW海上風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)在上海東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)成功投入運(yùn)行，

55、 5MW海上風(fēng)電機(jī)組已在2010年10月底下線。目前，華銳、金風(fēng)、東汽、國電聯(lián)合、湖南湘電、重慶海裝等公司都在研制5MW或6MW的大容量風(fēng)電機(jī)組。</p><p>　　1．4．4 變槳變速功率調(diào)節(jié)技術(shù)得到廣泛采用</p><p>　　由于變槳距功率調(diào)節(jié)方式具有載荷控制平穩(wěn)、安全和高效等優(yōu)點(diǎn)，近年在大型風(fēng)電機(jī)組上得到了廣泛采用。結(jié)合變槳距技術(shù)的應(yīng)用以及電力電子技術(shù)的發(fā)展，大多風(fēng)電機(jī)組開發(fā)制

56、造廠商開始使用變速恒頻技術(shù)，并開發(fā)出了變槳變速風(fēng)電機(jī)組，使得在風(fēng)能轉(zhuǎn)換上有了進(jìn)一步完善和提高。2009年，在全球所安裝的風(fēng)電機(jī)組中有95％的風(fēng)電機(jī)組采用了變槳變速方式，而且比例還在逐漸上升。我國2009年安裝的MW級(jí)風(fēng)電機(jī)組中，也全部是變槳距機(jī)組。2MW以上的風(fēng)電機(jī)組大多采用三個(gè)獨(dú)立的電控調(diào)槳機(jī)構(gòu)，通過三組變速電機(jī)和減速箱對(duì)槳葉分別進(jìn)行閉環(huán)控制。</p><p>　　1．4．5 雙饋異步發(fā)電技術(shù)仍占主導(dǎo)地位&l

57、t;/p><p>　　以丹麥Vestas公司的V80、 V90為代表的雙饋異步發(fā)電型變速風(fēng)電機(jī)組，在國際風(fēng)電市場(chǎng)中所占的份額最大。德國Repower公司利用該技術(shù)開發(fā)的機(jī)組單機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到5MW。西門子公司、德國Nordex公司、西班牙Gamesa公司、美國GE風(fēng)能公司和印度Suzlon公司都在生產(chǎn)雙饋異步發(fā)電型變速風(fēng)電機(jī)組，2009年新增風(fēng)電機(jī)組中，雙饋異步發(fā)電型變速風(fēng)電機(jī)組仍然占80％以上。目前，歐洲正在開發(fā)10

58、MW的雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風(fēng)電機(jī)組。</p><p>　　我國內(nèi)資企業(yè)華銳風(fēng)電、東方氣輪機(jī)、國電聯(lián)合動(dòng)力、廣東明陽等企業(yè)也在生產(chǎn)雙饋異步發(fā)電型變速風(fēng)電機(jī)組。2009年我國新增風(fēng)電機(jī)組中，雙饋異步發(fā)電型變速風(fēng)電機(jī)組仍然占82％以上。目前，我國華銳風(fēng)電研發(fā)的3MW的雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)投入運(yùn)行。</p><p>　　1．4．6 直驅(qū)式、全功率變流技術(shù)得到迅速發(fā)展</p&

59、gt;<p>　　無齒輪箱的直驅(qū)方式能有效地減少由于齒輪箱問題而造成的機(jī)組故障，可有效提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和壽命，減少維護(hù)成本，因而得到了市場(chǎng)的青睞。采用無齒輪箱系統(tǒng)的德國Enercon公司在2009年仍然是德國、葡萄牙風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的第一大供應(yīng)商和印度風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的第二大供應(yīng)商，在新增風(fēng)電裝機(jī)容量中，Enercon公司已占本國市場(chǎng)份額的55％以上。西門子公司已經(jīng)在丹麥的西部安裝了兩臺(tái)3GMW的直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組，這兩臺(tái)風(fēng)力機(jī)正處于試運(yùn)

60、行階段。其他主要制造企業(yè)也在積極開發(fā)研制直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組。我國新疆金風(fēng)科技有限公司與德國Vensys公司合作研制的1。5MW直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組，已有上千臺(tái)安裝在風(fēng)電場(chǎng)。</p><p>　　金風(fēng)科技在2009年是我國風(fēng)電市場(chǎng)的第二大供應(yīng)商。同時(shí)，我國湘電公司的2MW直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組也已批量進(jìn)入市場(chǎng)。其他如：廣西銀河艾邁迪、航天萬源、濰坊瑞其能、包頭匯全稀土、江西麥德公司、山東魯能等制造企業(yè)也開發(fā)研制了直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組。2009年

61、新增大型風(fēng)電機(jī)組中，直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組已超過17%。</p><p>　　伴隨著直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)的出現(xiàn)，全功率變流技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用。應(yīng)用全功率變流的并網(wǎng)技術(shù)，使風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)的調(diào)速范圍擴(kuò)展到。至150％的額定轉(zhuǎn)速，提高了風(fēng)能的利用范圍。由于全功率變流技術(shù)對(duì)低電壓穿越技術(shù)有很好且簡(jiǎn)單的解決方案，對(duì)下一步發(fā)展占據(jù)了優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，半直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組也開始出現(xiàn)在世界風(fēng)電市場(chǎng)上。在軸承支撐方式上，單個(gè)迥轉(zhuǎn)支承軸承代替主軸和兩軸

62、承成為某些2兆瓦以上機(jī)組的選擇，如：富蘭德的2.5兆瓦風(fēng)機(jī)，這說明無主軸系統(tǒng)正在成為歐洲風(fēng)電機(jī)組發(fā)展的一個(gè)新動(dòng)向。</p><p>　　1．4．7 大型風(fēng)電機(jī)組關(guān)健部件的性能日益提高</p><p>　　隨著風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量不斷增大，各部件的性能指標(biāo)都有了提高，國外己研發(fā)出3000V-12000V的風(fēng)力發(fā)電專用高壓發(fā)電機(jī)，使發(fā)電機(jī)效率進(jìn)一步提高；高壓三電平變流器的應(yīng)用大大減少了功率器件

63、的損耗，使逆變效率達(dá)到98％以上；某些公司還對(duì)槳葉及變槳距系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，如德國ENERCON公司在改進(jìn)槳葉后使葉片的 Cp值達(dá)到了0.5以上。從2007年胡蘇姆風(fēng)能展的情況看，歐洲風(fēng)電設(shè)備的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成，為今后的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　我國在大型風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件方面也取得明顯進(jìn)步，如南京高速齒輪箱廠、重慶齒輪箱廠、大重減速機(jī)廠、杭州前進(jìn)齒輪箱廠和德陽二重等主要齒輪箱制造企業(yè)生產(chǎn)的大型風(fēng)電機(jī)組

64、齒輪箱，供貨能力充足，質(zhì)量已有明顯提高；保定惠騰、連云港中復(fù)連眾和中材科技已能生產(chǎn)長(zhǎng)達(dá)48.8m，與3兆瓦風(fēng)電機(jī)組配套的大尺寸葉片，蘭州電機(jī)廠生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)等產(chǎn)品質(zhì)量都有很大提高。從2009年上海第四屆風(fēng)能展的情況看，我國風(fēng)電設(shè)備的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成，為今后的快速發(fā)展奠定了穩(wěn)固的基礎(chǔ)。我國在某些基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件、鑄鍛件等領(lǐng)域已經(jīng)具有優(yōu)勢(shì)，不僅能滿足國內(nèi)市場(chǎng)需求，而且已經(jīng)向國際市場(chǎng)供貨。</p><p>　　北京科諾偉業(yè)能源科

65、技有限公司、合肥陽光電源有限公司、北京清能華福風(fēng)電技術(shù)有限公司、天津瑞能電氣、龍?jiān)措姎狻⒕胖蓦姎夂秃掏姎獾?0多家企業(yè)已具備兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組變流器研發(fā)、生產(chǎn)和供貨能力。</p><p>　　1．4．8 智能化控制技術(shù)的應(yīng)用加速提高了風(fēng)電機(jī)組的可靠性和壽命</p><p>　　鑒于風(fēng)電機(jī)組的極限載荷和疲勞載荷是影響風(fēng)電機(jī)組及部件可靠性和壽命的主要因素之一，近年來，風(fēng)電機(jī)組制造廠家與有關(guān)研究

66、部門積極研究風(fēng)電機(jī)組的最優(yōu)運(yùn)行和控制規(guī)律，通過采用智能化控制技術(shù)，與整機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合，努力減少和避免風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在極限載荷和疲勞載荷，并逐步成為風(fēng)電控制技術(shù)的主要發(fā)展方向。</p><p>　　1．4．9 葉片技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著風(fēng)電機(jī)組尺寸的增大，葉片的長(zhǎng)度也變得更長(zhǎng)，為了使葉片的尖部不與塔架相碰，設(shè)計(jì)的主要思路是增加葉片的剛度。為了減少重力和保持頻率，則需要降低葉片

67、的重量。好的疲勞特性和好的減振結(jié)構(gòu)有助于保證葉片長(zhǎng)期的工作壽命。</p><p>　　額外的葉片狀況檢測(cè)設(shè)備將被開發(fā)出來并安裝在風(fēng)電機(jī)組上，以便在葉片結(jié)構(gòu)中的裂紋發(fā)展成致命損壞之前或風(fēng)電機(jī)組整機(jī)損壞之前警示操作者。對(duì)于陸上風(fēng)電機(jī)組來說，不久這種檢測(cè)設(shè)備就會(huì)成為必備品。</p><p>　　為了增加葉片的個(gè)剛度并防止它由于彎曲而碰到塔架，在長(zhǎng)度大于50米的葉片上將廣泛使用強(qiáng)化碳纖維材料。&l

68、t;/p><p>　　為了方便兆瓦級(jí)葉片的道路運(yùn)輸，某些公司已經(jīng)把葉片制作成兩段。例如德國Enercon公司的E126 6MW風(fēng)電機(jī)組的葉片由內(nèi)、外兩段葉片組成，靠近葉根的內(nèi)段由鋼制造，外包玻璃鋼殼體形成氣動(dòng)形狀表面。</p><p>　　智力材料例如壓電材料將被使用以使葉片的氣動(dòng)外形能夠快速變化。</p><p>　　為了減少葉片和整機(jī)上的疲勞負(fù)荷，可控制的尾緣小葉可

69、能被逐步引入葉片市場(chǎng)。</p><p>　　熱塑材料的應(yīng)用：LM Glasfibre公司正開展一項(xiàng)耗資8百萬歐元的研究項(xiàng)目，目的是用玻璃鋼、碳纖維和熱塑材料的混合紗絲去制造葉片。一旦這種紗絲鋪進(jìn)模具，加熱模具到一定溫度后，塑料就會(huì)融化，并將紗絲轉(zhuǎn)化為合成材料，這可能會(huì)使葉片生產(chǎn)時(shí)間縮短50%。</p><p>　　1．4．10 風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)和運(yùn)營的技術(shù)水平日益提高</p>&

70、lt;p>　　隨著投資者對(duì)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)前期的評(píng)估工作和建成后運(yùn)行質(zhì)量的越來越高的要求，國外已經(jīng)針對(duì)風(fēng)資源的測(cè)試與評(píng)估開發(fā)出了許多先進(jìn)測(cè)試設(shè)備和評(píng)估軟件。在風(fēng)電場(chǎng)選址，特別是選址方面已經(jīng)開發(fā)了商業(yè)化的應(yīng)用軟件。在風(fēng)電機(jī)組布局及電力輸配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上也開發(fā)出了成熟軟件。國外還對(duì)風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)的短期及長(zhǎng)期發(fā)電量預(yù)測(cè)做了很多研究，取得了重大進(jìn)步，預(yù)測(cè)精確度可達(dá)90％以上。</p><p>　　1．4．11 惡劣氣

71、侯環(huán)境下的風(fēng)電機(jī)組可靠性得到重視</p><p>　　由于中國的北方具有沙塵暴、低溫、冰雪、雷暴，東南沿海具有臺(tái)風(fēng)、鹽霧，西南地區(qū)具有高海拔等惡劣氣候特點(diǎn)，惡劣氣候環(huán)境已對(duì)風(fēng)電機(jī)組造成很大的影響，包括增加維護(hù)工作量，減少發(fā)電量，嚴(yán)重時(shí)還導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組損壞。因此，在風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)，必須具有一定的防范措施，以提高風(fēng)電機(jī)組抗惡劣氣候環(huán)境的能力，減少損失。因此，今年來中國的風(fēng)電機(jī)組研發(fā)單位在防風(fēng)沙、抗低溫、防雷擊、抗

72、臺(tái)風(fēng)、防鹽霧等方面著手進(jìn)行了研究，以確保風(fēng)電機(jī)組在惡劣氣候條件下能可靠運(yùn)行，提高發(fā)電量。</p><p>　　1．4．12 低電壓穿越技術(shù)得到應(yīng)用</p><p>　　隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷增大和風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，風(fēng)電機(jī)組與電網(wǎng)間的相互影響已日趨嚴(yán)重。一旦電網(wǎng)發(fā)生故障迫使大面積風(fēng)電機(jī)組因自身保護(hù)而脫網(wǎng)的話，將嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。因此，隨著接入電網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量的不斷增

73、加，電網(wǎng)對(duì)其要求越來越高，通常情況下要求發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)故障出現(xiàn)電壓跌落的情況下不脫網(wǎng)運(yùn)行（fault ride-through)，并在故障切除后能盡快幫助電力系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行，也就是說，要求風(fēng)電機(jī)組具有一定低電壓穿越(lowvoltage ride-through)能力。隨著風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量的不斷增大，很多國家的電力系統(tǒng)運(yùn)行導(dǎo)則對(duì)風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越（LVRT）能力做出了規(guī)定。我國的風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)電壓跌落情況下，也必須采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施

74、，確保風(fēng)電系統(tǒng)的安全運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)LVRT功能。目前，我國已有多家企業(yè)的風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品通過了低電壓穿越性能試驗(yàn)。</p><p><b>　　1．5 小結(jié)</b></p><p>　　隨著能源危機(jī)程度的加深，世界各國都在加大風(fēng)能利用和開發(fā)，尤其是我國能源耗費(fèi)相對(duì)較大，更要積極開發(fā)綠色環(huán)保能源。針對(duì)我國風(fēng)力發(fā)電面臨的問題和挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)初期特別需要加大對(duì)研發(fā)的投入，隨著國家對(duì)風(fēng)

75、電的重視，可再生能源法及實(shí)施辦法出臺(tái)，相信我國的風(fēng)電發(fā)展將會(huì)快步前進(jìn)。為了可持續(xù)發(fā)展，我國的風(fēng)電發(fā)展產(chǎn)業(yè)需要借鑒其他產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，要重質(zhì)量，講效益，走集約發(fā)展路線，創(chuàng)造和諧發(fā)展藍(lán)圖。</p><p>　　2. 發(fā)電機(jī)組的基本功能構(gòu)成及工作原理</p><p>　　2．1 風(fēng)電機(jī)組的基本功能構(gòu)成</p><p>　　風(fēng)電機(jī)組是一種復(fù)雜的機(jī)電一體化設(shè)備。從能量轉(zhuǎn)換

76、角度看，此類設(shè)備大致包括2-1所示的幾個(gè)功能單元。其中，一次能源轉(zhuǎn)換單元的主要功能是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能；機(jī)械能傳遞單元的主要作用是傳動(dòng)與制動(dòng)；發(fā)電單元將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，同時(shí)提供必要的并網(wǎng)發(fā)電功能；控制與安全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電機(jī)組起、停機(jī)和發(fā)電等運(yùn)行過程的控制，并保證風(fēng)電機(jī)組在任何狀態(tài)下的安全性。</p><p>　　圖2-1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本功能構(gòu)成</p><p>　?。?）一

77、次能源轉(zhuǎn)換單元</p><p>　　風(fēng)能是風(fēng)力發(fā)電的一次能源，相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換單元是風(fēng)電機(jī)組的核心部分，包括風(fēng)輪、功率控制（調(diào)速）等部件。風(fēng)輪是風(fēng)電機(jī)組能量轉(zhuǎn)換單元的關(guān)鍵部件，一般由良好的空氣動(dòng)力外形的葉片、輪轂和相應(yīng)的功率控制機(jī)構(gòu)組成。一次能源轉(zhuǎn)換單元的主要功能是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能（轉(zhuǎn)矩），再通過風(fēng)輪軸驅(qū)動(dòng)與之連接的機(jī)械能傳遞單元和發(fā)電單元。</p><p>　　（2）機(jī)械能傳遞單元&

78、lt;/p><p>　　機(jī)械能傳遞單元也可簡(jiǎn)稱為風(fēng)電機(jī)組的傳動(dòng)鏈，連接風(fēng)電機(jī)組的一次能源轉(zhuǎn)換單元與發(fā)電單元，使之組成發(fā)電系統(tǒng)。該單元一般包括與風(fēng)輪輪轂相連接的主軸、傳動(dòng)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)等。一般大型風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速較低，需要根據(jù)發(fā)電單元的要求，通過傳動(dòng)鏈按一定的速比傳遞風(fēng)輪產(chǎn)生的扭矩，使輸入發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電單元的需要。同時(shí)，機(jī)械能傳遞單元還要設(shè)置可靠的制動(dòng)機(jī)構(gòu)，以保證風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行。</p&g

79、t;<p><b>　?。?）發(fā)電單元</b></p><p>　　發(fā)電單元一般由發(fā)電機(jī)和必要的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)構(gòu)成。并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電單元可采用異步發(fā)電機(jī)或同步發(fā)電機(jī)，將風(fēng)輪產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電單元配置的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，應(yīng)能夠滿足并網(wǎng)或其他形式發(fā)電的需求。</p><p>　?。?）控制與安全系統(tǒng)</p><p>　　該

80、系統(tǒng)主要功能可分為風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)兩部分：大型風(fēng)電機(jī)組需要自動(dòng)控制，既能夠在無人值守的條件下，保證風(fēng)電機(jī)組的正常和安全運(yùn)行；同時(shí)又要保證風(fēng)電機(jī)組在非正常情況發(fā)生時(shí)能可靠的停機(jī)，以預(yù)防或減輕損失。</p><p>　　此外，風(fēng)電機(jī)組還需要有上述功能部件或子系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)，如機(jī)艙、塔架等；多數(shù)風(fēng)電機(jī)組需要設(shè)置對(duì)風(fēng)（也稱偏航）裝置，以保證風(fēng)輪能夠更好的獲取風(fēng)能。</p><p>　　2

81、．2 風(fēng)電機(jī)組的工作原理</p><p>　　在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，存在著兩種物質(zhì)流。一種是能量流，另一種是信息流。兩者的相互作用，使機(jī)組完成發(fā)電功能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作原理如圖2-2所示。</p><p><b>　　電網(wǎng)</b></p><p>　　風(fēng) M1 ?1 M2 ?2

82、 P3 變壓器 </p><p><b>　　轉(zhuǎn)速測(cè)量</b></p><p>　　風(fēng)力發(fā)電機(jī) 調(diào)速</p><p>　　風(fēng)速、風(fēng)向 功率測(cè)

83、量</p><p>　　圖2-2 風(fēng)電機(jī)組的工作原理</p><p><b>　　能量流</b></p><p>　　當(dāng)風(fēng)以一定的速度吹向風(fēng)力發(fā)電機(jī)時(shí)，在風(fēng)輪上產(chǎn)生的力矩驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。將風(fēng)的動(dòng)能變成風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能，兩者都屬于機(jī)械能。風(fēng)輪的輸出功率為</p><p><b>　?。?-1）</b>&

84、lt;/p><p>　　式中 P1——風(fēng)輪的輸出功率，單位為W；</p><p>　　M1——風(fēng)輪的輸出轉(zhuǎn)矩，單位為N·m；</p><p>　　?1——風(fēng)輪的角速度，單位為1/s.</p><p>　　風(fēng)輪的輸出功率通過主傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞。主傳動(dòng)系統(tǒng)可能使轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，于是有</p><p><b

85、>　　（1-2）</b></p><p>　　式中 P2——主傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出功率，單位為W；</p><p>　　M2——主傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩，單位為N·m；</p><p>　　?2——主傳動(dòng)系統(tǒng)的角速度，單位為1/s；</p><p>　　1——主傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率。</p><p>

86、;　　主傳動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力傳遞給發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)把機(jī)械能變?yōu)殡娔?。發(fā)電機(jī)的輸出功率為</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 P3——發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，單位是W；</p><p>　　UN——定子三相繞組上的線電壓，單位是V；</p><p>　　IN——流過定子繞組線電流，單位是A；

87、</p><p>　　cos——功率因數(shù)；</p><p>　　2——發(fā)電系統(tǒng)的總效率。</p><p>　　對(duì)于并網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組，發(fā)電系統(tǒng)輸出的電流經(jīng)過變壓器升壓后，即可輸入電網(wǎng)。</p><p><b>　　信息流</b></p><p>　　信息流的傳遞是圍繞控制系統(tǒng)進(jìn)行的。控制系統(tǒng)的功能是

88、過程控制和安全保護(hù)。過程控制包括起動(dòng)、運(yùn)行、暫停、停止等。在出現(xiàn)惡劣的外部環(huán)境和機(jī)組零部件突然失效時(shí)應(yīng)該緊急停機(jī)。</p><p>　　風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、發(fā)電功率等物理量通過傳感器變成電信號(hào)傳給控制系統(tǒng)，它們是控制系統(tǒng)的輸入信息。控制系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)輸入信息進(jìn)行加工和比較，及時(shí)的發(fā)出控制指令，這些指令是控制系統(tǒng)的輸出信息。</p><p>　　對(duì)于變槳距風(fēng)向，當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí)，控

89、制系統(tǒng)發(fā)出變槳距指令，通過變槳距系統(tǒng)改變風(fēng)輪葉片的槳距角，從而控制風(fēng)電機(jī)組輸出功率。在起動(dòng)和停止的過程中，也需要改變?nèi)~片的槳距角。</p><p>　　對(duì)于變速型風(fēng)機(jī)，當(dāng)風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí)，控制系統(tǒng)可以根據(jù)風(fēng)的大小發(fā)出改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的指令，以便使風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大限度的捕獲風(fēng)能。</p><p>　　當(dāng)風(fēng)輪的軸向和風(fēng)向偏離時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出偏航指令，通過偏航系統(tǒng)校正風(fēng)輪軸的指向，使風(fēng)輪始終對(duì)準(zhǔn)來

90、風(fēng)方向。</p><p>　　當(dāng)需要停機(jī)時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)指令，除了借助變槳距制動(dòng)外，還可以通過安裝在傳動(dòng)軸上的制動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。</p><p>　　實(shí)際上，在風(fēng)電機(jī)組中，能量流和信息流組成了閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時(shí)，變槳距系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)等也組成了若干閉環(huán)的子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。</p><p><b>　　2.3 小結(jié)</b></

91、p><p>　　本章主要從不同的角度分析了風(fēng)電機(jī)組的功能構(gòu)成以及風(fēng)電機(jī)組的工作原理。</p><p>　　3. 風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與步驟</p><p>　　風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)所涉及的學(xué)科領(lǐng)域和專業(yè)知識(shí)較多，而系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)技術(shù)積累和豐富的設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是保證大型風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)質(zhì)量的必備條件。</p><p>　　3．1 確定設(shè)計(jì)目標(biāo)</p&

92、gt;<p>　　與所有大型裝備的設(shè)計(jì)相似，首先需要明確所設(shè)計(jì)風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)目標(biāo)。比如，并網(wǎng)大功率機(jī)組與偏僻地區(qū)的小型單機(jī)設(shè)計(jì)需求明顯不同。因此，針對(duì)設(shè)計(jì)需求，應(yīng)考慮合理的機(jī)組功能構(gòu)成、電機(jī)類型、控制方式、運(yùn)輸和安裝方式等影響機(jī)組性能指標(biāo)的主要因素。例如 ， 陸上風(fēng)電場(chǎng)所需的大型機(jī)組通常額定功率范圍為 500-2MW ，便于運(yùn)輸、安裝、運(yùn)行和維修。近海風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境（如風(fēng)況、波浪和鹽霧等 ） 、安裝條件等與陸上有很

93、大差別，基礎(chǔ)和運(yùn)輸方式需要重點(diǎn)考慮。此外，檢修、維護(hù)不便，對(duì)可靠性有更高的要求。</p><p><b>　　3．2 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　風(fēng)電機(jī)組是比較復(fù)雜的機(jī)電裝備 ， 且要求較好的性價(jià)比 。 總體設(shè)計(jì)是平衡這些關(guān)系的重要設(shè)計(jì)過程 ， 在某種意義上來說 ， 總體設(shè)計(jì)可以決定整個(gè)設(shè)計(jì)過程的成敗 。 由于風(fēng)電機(jī)組由多個(gè)功能子系統(tǒng)組成 ， 機(jī)組總體設(shè)計(jì)

94、與各部件或子系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)密切相關(guān) ， 以針對(duì)風(fēng)輪部件的總體設(shè)計(jì)為例 ， 就包括了葉片參數(shù) 、 氣動(dòng)性能 、 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 、 制造工藝與成本等多方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容，而這些設(shè)計(jì)目標(biāo)很難同時(shí)達(dá)到，需要權(quán)衡各方的比重，選擇優(yōu)化的方案。有鑒于低成本與高可靠性是現(xiàn)代風(fēng)電機(jī)組發(fā)展的主要?jiǎng)恿脱芯繜狳c(diǎn) ， 如何根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn) ， 在這些復(fù)雜因素之間取得平衡關(guān)系 ， 滿足盡可能高的設(shè)備性價(jià)比要求 ， 是風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。</p&g

95、t;<p>　　以下簡(jiǎn)要介紹風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)的主要任務(wù)與大致步驟:</p><p>　　（1）風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　1 ）總體氣動(dòng)布局方案設(shè)計(jì)</p><p>　　隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)功率的增大，系統(tǒng)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)逐漸成為風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)重要方面。此階段的任務(wù)主要包括對(duì)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)況分析，有針對(duì)性地對(duì)各類可行的功能構(gòu)成形式和氣動(dòng)布局方案進(jìn)行比較和

96、選擇，并結(jié)合機(jī)組性能和氣動(dòng)特性的分析和仿真技術(shù)，初步確定整機(jī)的和各主要部件（子系統(tǒng)）的基本形式，并提交有關(guān)的分析計(jì)算報(bào)告。</p><p>　　2 ）風(fēng)電機(jī)組總體參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　風(fēng)電機(jī)組氣動(dòng)設(shè)計(jì)前須首先確定總體參數(shù)，如風(fēng)輪運(yùn)行參數(shù)、葉片參數(shù)、設(shè)計(jì)風(fēng)速、尖速比、翼型分布及其氣動(dòng)性能等，總體參數(shù)設(shè)計(jì)的基本要求是發(fā)電成本最低、機(jī)組載荷最小，發(fā)電量多且滿足電源品質(zhì)要求。</p&

97、gt;<p>　　3 ）風(fēng)電機(jī)組的總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)</p><p>　　此階段是需要從風(fēng)電機(jī)組的總體功能角度出發(fā)，分析各部件、子系統(tǒng)、附件和設(shè)備的布置形式與技術(shù)要求，開展對(duì)各部件和子系統(tǒng)的技術(shù)組成、原理分析、結(jié)構(gòu)形式和功能參數(shù)選擇等工作。同時(shí)需要對(duì)整機(jī)的結(jié)構(gòu)承力構(gòu)件布置、承載形式和傳力路線進(jìn)行分析，選擇合理的設(shè)計(jì)分離面和接口形式，以便明確劃分各部件設(shè)計(jì)界面，保證總體設(shè)計(jì)的質(zhì)量。此階段的設(shè)計(jì)要求是盡可

98、能的詳盡分析風(fēng)電機(jī)組各子系統(tǒng)構(gòu)成方案的可行性，使之布置合理、協(xié)調(diào)、緊湊，便于安裝，且能可靠保證 運(yùn)行和維護(hù)三維數(shù)字模型，并編寫有關(guān)報(bào)告和設(shè)計(jì)說明文件。</p><p>　　4）載荷分析與風(fēng)電機(jī)組基本性能的預(yù)評(píng)估</p><p>　　在設(shè)計(jì)初期，必須對(duì)載荷作預(yù)評(píng)估，以準(zhǔn)確確定風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)。風(fēng)電機(jī)組應(yīng)能夠承受正常運(yùn)行中的任何載荷，同時(shí)也具備一定的承受極端載荷的能力。最重要的載荷產(chǎn)生于

99、風(fēng)輪及其葉片，且風(fēng)輪上的任何載荷都會(huì)對(duì)其他子系統(tǒng)產(chǎn)生影響。該階段要注意查閱并依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合具體的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行工況要求，對(duì)所有載荷都應(yīng)予以仔細(xì)分析評(píng)估。</p><p><b>　　5）發(fā)電成本估算</b></p><p>　　是影響風(fēng)電成本的關(guān)鍵因素。在設(shè)計(jì)早期，可以通過功率曲線來預(yù)測(cè)風(fēng)電機(jī)組性能，這既是風(fēng)輪總體設(shè)計(jì)的重要功能目標(biāo)之一，同時(shí)也受到發(fā)電機(jī)類型、傳

100、動(dòng)系統(tǒng)效率、運(yùn)行方式（恒速或變速）以及控制方式的影響。</p><p>　　6）各部件和子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案</p><p>　　根據(jù)整機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案，開展包括對(duì)各部件和系統(tǒng)的要求、組成、原理分析、結(jié)構(gòu)形式、參數(shù)及附件的選擇等設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)有關(guān)部件的結(jié)構(gòu)方案模型圖和有關(guān)系統(tǒng)的原理圖，并編寫有關(guān)的報(bào)告和技術(shù)說明。</p><p><b>　　7）配套附件<

101、/b></p><p>　　選擇和確定整機(jī)配套附件和備件等設(shè)備，對(duì)新研制的部件要確定技術(shù)要求和協(xié)作關(guān)系。提交協(xié)作及采購清單等有關(guān)文件。</p><p>　　總體設(shè)計(jì)階段將解決全局性的重大問題，必須精心和慎重的進(jìn)行，要盡可能充分利用已有的經(jīng)驗(yàn)，以求總體設(shè)計(jì)階段中的重大決策建立在可靠的理論分析和試驗(yàn)基礎(chǔ)上，避免以后出現(xiàn)不應(yīng)有的重大反復(fù)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的失誤和延期。</p><

102、;p>　　上述總體設(shè)計(jì)的各階段屬于靜態(tài)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果是：風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)方案圖、總體布置圖和設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告、風(fēng)電機(jī)組性能分析與載荷初步分析報(bào)告、各部件和子系統(tǒng)的初步技術(shù)要求與設(shè)計(jì)示意圖、系統(tǒng)原理圖、對(duì)制造方面的協(xié)作和采購要求清單等，以及對(duì)其他有關(guān)經(jīng)濟(jì)性和使用性能等均應(yīng)有明確的技術(shù)文件。</p><p>　　（2）風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析</p><p>　　在初步完成風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)的基

103、礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步對(duì)風(fēng)電機(jī)組動(dòng)特性進(jìn)行詳細(xì)的分析。動(dòng)特性分析屬于風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究范疇，主要涉及動(dòng)載荷分析、振動(dòng)及結(jié)構(gòu)動(dòng)特性分析等方面的內(nèi)容。</p><p><b>　　1）動(dòng)載荷問題</b></p><p>　　作用于風(fēng)輪葉片上的周期性氣動(dòng)和機(jī)械載荷會(huì)引起葉片等構(gòu)件的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而此響應(yīng)反饋于外部氣動(dòng)負(fù)荷。因此，這實(shí)質(zhì)上是一種流固耦合響應(yīng)問題，對(duì)風(fēng)輪等零部件的疲勞

104、會(huì)產(chǎn)生影響。同時(shí)，葉片等構(gòu)件的動(dòng)負(fù)載將合成為風(fēng)輪的動(dòng)負(fù)載，也是風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)的主要振源。</p><p><b>　　2）振動(dòng)</b></p><p>　　風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行過程中，始終存在持續(xù)的周期性的振動(dòng)，圖3-1所示為風(fēng)輪葉片的兩種振動(dòng)形式。實(shí)際上，風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)及其支撐結(jié)構(gòu)等零部件的設(shè)計(jì)都必須考慮振動(dòng)問題。振動(dòng)會(huì)引起結(jié)構(gòu)的損傷或破壞，影響設(shè)備的可靠性和可用性

105、。</p><p><b>　　3）穩(wěn)定性</b></p><p>　　風(fēng)電機(jī)組載荷存在復(fù)雜的耦合關(guān)系，可能會(huì)導(dǎo)致各種動(dòng)力穩(wěn)定性問題的產(chǎn)生。在風(fēng)電機(jī)組發(fā)展史上，運(yùn)行中風(fēng)輪與其他機(jī)體耦合的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性問題造成了許多嚴(yán)重的后果。風(fēng)輪的動(dòng)力不穩(wěn)定性，包括變距/揮舞不穩(wěn)定性（經(jīng)典顫振）、變距/擺振不穩(wěn)定性及揮舞/擺振不穩(wěn)定性等。</p><p>　?。?/p>

106、3）風(fēng)電機(jī)組的可靠性設(shè)計(jì)</p><p>　　風(fēng)電機(jī)組可靠性量化指標(biāo)，通常以其可利用率來度量。此種量化指標(biāo)屬于廣義可靠性范疇，因其同時(shí)包括了風(fēng)電機(jī)組可靠性和可維修性等方面的內(nèi)容。因此，可利用率實(shí)際上是一種反應(yīng)風(fēng)電機(jī)組固有可靠性和運(yùn)行管理可靠性的綜合度量指標(biāo)。</p><p>　　為保證風(fēng)電機(jī)組有較高的可利用率，在總體設(shè)計(jì)階段，對(duì)重要零部件和系統(tǒng)應(yīng)規(guī)定可靠性量化指標(biāo)的要求，可以采用串聯(lián)模型法

107、，確定有關(guān)零部件的可靠性定量要求。對(duì)電控系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等應(yīng)考慮平均故障間隔時(shí)間（MTBF）或平均維修間隔時(shí)間（MTBM）和平均維修時(shí)間，以滿足整機(jī)可靠性要求。對(duì)重要承載零部件，總體設(shè)計(jì)中還應(yīng)規(guī)定合理的使用壽命等技術(shù)指標(biāo)。為保護(hù)風(fēng)電機(jī)組的安全，對(duì)重要的安全系統(tǒng)應(yīng)采取有余設(shè)計(jì)。</p><p>　　3．3 風(fēng)電機(jī)組零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　（1）風(fēng)電機(jī)組部件結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)&