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1、国内外风电技术 发展趋势,主讲人：田 德,1国内外风电产业发展历史与发展趋势2国内外风电技术发展历史与发展趋势3对风电产业技术发展的思考与建议,目录,第一部分 国内外风电产业发展历史与发展趋势,国内外风电产业发展历史,风能是一种蕴藏丰富、分布广泛、清洁而可再生的能源，也是最重要的替代能源之一。风力发电技术，是产业成熟度最好、市场竞争力最强、最易实现商业化的可再生能源技术。风力发电无温室气体排放，是二氧化碳减排的有效技术，几乎适用于世界各地。,世界风力发电累计装机容量,全球风力发电装机容量正以每年 2030的速度快速增长。19982009 年的 12 年间，风能累计装机容量的平均增长率达 28.
2、8。在欧洲、北美和亚洲三大主力市场的驱动下，2009 年世界风电新增装机容量为27261MW，增长率高达29.0%，高于过去 10 年的平均增长速度。,2001-2010年全球新增装机容量（单位：兆瓦）,2001-2010年全球总装机容量（单位：兆瓦）,全球主要海上风力发电场分布,经过 10 多年的发展 世界海上风电技术日趋成熟 已经进入大规模的开发阶段。,国际上推动风电产业发展的鼓励政策,全球已有 70 多个国家和地区都在大力发展风电，并制定了一系列鼓励政策来促进风电产业的发展，具体的政策如下：财政补贴政策研发资助政策认证制度强制购买政策政府目标规划国产化生产政策,世界风电产业发展的总趋势,
3、世界风电装机容量发展迅猛 据全球风能协会(GWEC)公布的19952007年统计数据,比较详实地揭示了世界风电装机容量的增长趋势。截至2006年底,世界风电装机新增装机容量为 15.197GW,同比 2005年增长31.8%,1995年以来平均年增长27.24%;世界风电装机累积容量已达74.223GW,同比2005年增长25.6%,1995年以来平均年增长28.35%.最近GWEC数据显示:2007年,世界新增风电装机容量为20.073GW,累积风电装机容量已达94.112GW,即将超过100GW的规模。,世界风电产业发展的总趋势,欧洲引领世界风电产业的发展 20世纪 90年代起,欧洲制定了
4、风电发展计划,确立了风电发展目标:2010年风电装机容量达到 40GW,并要求其成员国基于此发展目标制定本国的发展目标与计划。欧洲已经成为世界风电产业发展最为活跃、规模最大的区域,代表了世界风电机组制造技术及产业发展的主导。,世界风电产业发展的总趋势,风电已成为世界主要替代能源之一 步入21世纪,在欧洲风能发展计划的引领下,世界风电产业得到了巨大的发展。截至2007年底,在世界 38个主要国家地区中,德国、美国、西班牙、印度、中国、丹麦等 6个国家年度风电新增装机容量已超过GW;在世界风电累积装机容量中,德国、美国、西班牙、印度、中国、丹麦、意大利、法国、英国、葡萄牙、加拿大、荷兰、日本等13
5、个国家已超过GW。,世界风电产业发展的总趋势,发达国家积极出台促进风能发展计划与政策 全球气候变暖和温室气体减排是世界各国可持续发展面临的一个巨大挑战，发展风电产业 实现可再生能源的高效 清洁利用已成世界各国新能源发展的共同目美国、德国、英国、法国、丹麦、西班牙、印度、日本等国家,为促进风能发展,纷纷出台优惠政策,制定相应风电发展计划。,我国风电产业的发展现状,我国的风能资源丰富，储量居世界首位。可开发利用的风能储量约10亿kW，其中陆地上风能储量约2.53亿kW（陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，如果扩展到5060m以上的高度，风力资源将有望增加到20
6、亿25亿kW，我国风能储量分布表如下（万千瓦）：,我国风电产业的发展现状,20002009年中国风电装机容量（单位MW）,20052009年中国各地区新增风电装机容量（单位MW）,2009年，华北地区新增风电装机容量7457.3MW，连续四年位居各区域之首。其他地区新增风电装机容量：东北（3021.9MW），华东（1579.89MW），西北（1275.8MW），中南（359MW），西南（55.6MW）,中国各省风电累计装机情况,中国各省风电累计装机情况（单位：MW）,2009年中国新增装机市场格局,2009年我国华锐风电、金风科技和东方汽轮机有限公司继续保持市场“三甲”的位置。2009 年华锐
7、新增装机 349.5万kW，金风新增装机272.2万kW，东汽新增装机203.6万kW，三家企业合计825.3万 kW，占全国新增市场的59.8%，独据大半市场。排在之后市场份额从高到低依次是国电联合动力、广东明阳、Vestas、湘电风能、GE、Suzlon、Gamesa、上海电气、浙江运达等。,2009年中国累计装机市场格局,2009年我国累计风电装机排名前12家企业市场份额,2009年全球十大风机供应商,2009年全球累计风电装机排名前10家企业市场份额,第二部分 国内外风电技术发展历史与发展趋势,风力发电基本原理,风力机经过二千年的发展过程，现在已经有多种型式。尽管风力机形式各异，但它们
8、的工作原理是相同的，即利用风力机从风中吸收能量，然后人们根据不同的需要，再转变成电能、机械能或热能等。风轮输出功率可以利用下面的公式表示风力机风轮从风中吸收的功率：,CP-风能利用系数；A-风轮扫掠过的面积，m2；-空气密度,kg/m3；V-风速,m/s。,风力发电的特点,基本风力发电机组的构成,1、基础2、与电网连接设备3、塔架4、通道梯5、偏航系统6、机舱7、发电机8、测风装置9、制动系统10、齿轮箱11、叶片12、变桨距系统13、轮毂,风电设备发展趋势,单机容量向大型化发展：兆瓦级的风电机已具备了商业价值 陆上单机容量2MW已达 近海单机容量已达5MW级机组。风电机组型式多样化，由恒速运
9、行向变速运行发展。定桨距向变桨距方向发展。采用柔性叶片和柔性塔架以降低材料消耗和最大限度吸收振动，减轻动载荷，可大大降低风电机生产成本。双馈异步发电技术仍占主导地位。,风电设备发展趋势,直驱式、全功率变流技术得到迅速发展。大型风电机组关键部位的性能日益提高。智能化控制技术的应用加速提高了风电机组的可靠性和寿命。风电场建设和运营的技术水平日益提高。恶劣气候环境下的风电机组可靠性得到重视。低电压穿越技术得到应用。海上风电技术成为重要发展方向。标准与规范逐步完善。,双馈异步风力发电机结构,双馈异步发电系统是一种非常适合风力发电的变速恒频方案。双馈发电机是指电机的定子绕组和转子绕组均接交流电（双向馈电
10、），它既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行。,双馈异步风力发电机结构,双馈异步风力发电系统,双馈发电系统的特点,高效率低成本定子侧功率因数可以超前增强电网的稳定性,双馈异步发电机系统示意图,永磁直驱式同步发电机结构,齿轮箱是目前在兆瓦级风力发电机组中属易过载和过早损坏率较高的部件,因此齿轮箱的存在也成为制约风力发电机组发展的因素之一。基于此现状,以德国Enercon公司为首的风电机组制造商推出了一系列无齿轮箱直驱式风力发电系统。技术特点为：风机叶片直接驱动多级同步发电机的转子发电，免去齿轮箱这一传统部件。,直驱风力发电机组工作原理,永磁直驱式同步发电机,永磁直驱式同步发电机代表厂家：德国
11、Vensys（金风）日本三菱日本原弘产（湘潭）挪威Scanwind德国Enercon永磁直驱式同步发电机的优点：维护量小，适合于海上风电对电网的兼容性好，低电压穿越能力强效率高,永磁直驱式同步发电机的特点,永磁直驱式同步发电机的特点：风轮主轴直接带动发电机转子其发电机转子为永磁体，无励磁损失发电机直径大，质量大发电机上无碳刷/滑环发出的电能量全部经过变流器并网,半直驱风电机组,一种兆瓦级半直驱动式风力发电机组，属于风力发电机组技术领域。其结构包括风轮、变距装置、主轴、增速箱、联轴器、发电机、机舱底盘、偏航电机和控制系统，在机舱底盘上固定有偏航电机、发电机，增速箱与机舱底盘的侧壁固定，增速箱为一
12、级行星式增速齿轮箱，电机为低速永磁三相同步发电机。本发明不仅使传动系统传动平稳、受冲击载荷小，密封要求低，而且能有效降低齿轮箱故障率，机组运行稳定、可靠。安装时高度可调，对中性好。,半直驱风电机组特点,半直驱风电机组特点:风轮主轴经过一级增速后连接发电机转子其发电机转子为永磁体，无励磁损失发电机比直驱永磁同步发电机小发电机上无碳刷/滑环发出的电能量全部经过变流器并网半直驱风电机组优点：维护量小，适合于海上风电对电网的兼容性好，低电压穿越能力强效率较高,半直驱风力发电机组工作原理,半直驱风力发电机组工作原理,半直驱风力发电机组代表厂家：德国Multibrid芬兰Winwind加拿大Aaer美国C
13、lipper,半直驱永磁同步机组,海上风电机组,风电设备制造商一方面努力扩大产能，批量化生产现有产品满足陆地风电市场需求。另一方面纷纷推出特大型风机，为未来海上风电市场竞争做准备。,海上风电机组,海上气候对风力发电机的影响 潮湿 盐分 波浪我国东部沿海经济发达，海上可开发风能资源约7.5亿kW，具有开发利用风电的良好市场条件和巨大资源潜力。欧洲风能协会预测，今后15年海上风电将成为风电发展的重要方向，预计到2010年和2020年，欧洲海上风电总装机容量将分别达到1000万kW和7000万kW。,海上风电机组,风力发电机组技术的发展,著名风电企业简介,Vestas集团是一个跨国公司，创建于194
14、5年。维斯塔斯始终跻身于行业前列，已经在全球安装了 26,000 多台风机发电，是世界上最大的风电系统供应商，也是最早开始制造风机的公司之一。Vestas公司占有2005年世界风机新增容量的27.9%的市场份额。产品的单机容量范围从850kW到3MW，即将推出4.5MW 产品。主要的代表机型为V90和V82等。,著名风电企业简介,通用电气公司是美国、也是世界上最大的电器和电子设备制造公司，它的产值占美国电工行业全部产值的1/4左右。通用电气公司的总部位于美国康涅狄格州。GE公司由多个多元化的基本业务集团组成，如果单独排名，有13个业务集团可名列财富杂志500强。,著名风电企业简介,歌美飒是一家
15、在风力发电领域持续成长的公司。作为风力发电机的国际主要供应商，歌美飒已占据风电领域主导地位，累计装机容量超7500mw，客户遍及全球。总部设在西班牙。至2006年，公司拥有包括设在美国，中国等地的28家生产厂。代表机型为G90和G8X。,著名风电企业简介,德国Enercon GmbH成立于1984年，被誉为风能产业研究和发展的助推先锋力量。它作为全球研制兆瓦级风力发电机的领先企业，员工达到8000人，在全球30多个国家已安装了超过11000台风机。为了确保在风电机领域技术、质量和安全性的领先地位，叶轮等所有的主要构件都自行研发、生产。目前的单机容量为330KW至4.5MW，代表机型有E-33、
16、E-48、E-70、E-112等。,著名风电企业简介,新疆金风科技股份有限公司是中国行业历史最为悠久的风电设备研发及制造企业，拥有强大的研发创新能力。公司拥有自主知识产权的直驱永磁技术代表着全球风电领域最先进的技术路线，产品除广获主要国内电力公司的采用，还进入了美国和欧洲等海外市场。金风科技一共销售了超过9,150台风力发电机组。代表的机型为：GW82-1500和GW77。,主要机型的简介,Vestas:V90-2.0MW,V90-2.0MW机组的主要参数,V90-2.0MW机组的主要参数,V90-2.0MW机组,歌美飒G90-2.0MW,歌美飒G90-2.0MW,歌美飒G90-2.0MW的技
17、术参数,歌美飒G90-2.0MW的技术参数,歌美飒G90-2.0MW的技术参数,GE Energy 1.5 MW 风电机组,GE Energy 1.5 MW 风电机组,GE Energy 1.5 MW 风电机组参数,Multibrid M5000技术参数,Multibrid M5000技术参数,Multibrid M5000技术参数,Multibrid M5000技术参数,Multibrid M5000功率曲线,REPOWER机组结构,REPOWER机组技术参数,REPOWER机组技术参数,REPOWER机组技术参数,第三部分 对风电产业技术发展的思考与建议,风力机是风力发电的主要装置,它的研
18、究和开发是风电技术的核心。风力机组研制从技术,涉及到空气动力、高分子材料、计算机自动控制、电力一电子技术,以及机械制造等多学科领域,是国际上近年才得到蓬勃发展的新兴边沿学科之一。在“七五”、“八五”和“九五”期间,我国将风能应用列人了国家重点科技攻关项目,并组织了多家科研单位进行攻关,取得了一定成绩,在较短时间内实现了技术跨越。,风电场运行维护的问题,运行维护管理加强运行维护的培训加强规章制度的建设加强运行分析交流，提高运行管理水平开展风电场安全文明达标工作运行安全管理落实安全生产责任制加强设备的管理，确保设备的安全运行加强安全教育工作，培训工作,风电产业要解决的几个关键问题,关键零部件制造技术风电场开发技术标准与规范建设海上风电场开发技术新型大功率变流技术的应用风场的风速预测与发电量的预测与电网的连接,制约风电发展的因素,1.争取国家的优惠政策,2.加快风机的国产化,3.做好管理体制的创新,4.提高人员素质，加强科技创新,对风电产业的建议,谢谢大家批评指正！,
