风电叶片的优化设计要满足一定的设计目标，其中有些甚至是相互矛盾的，如：
·年输出功率最大化；
·最大功率限制输出；
·振动最小化和避免出现共振；
·材料消耗最小化；
·保证叶片结构局部和整体稳定性；
·叶片结构满足适当的强度要求和刚度要求。
风电叶片设计可分为气动设计和结构设计这两个大的阶段，其中气动设计要求满足前两条目标，结构设计要求满足后四条目标。通常这两个阶段不是独立进行的，而是一个迭代的过程，叶片厚度必须足够以保证能够容纳腹板，提高叶片刚度。
(1)外形设计
叶片气动设计主要是外形优化设计，这是叶片设计中至关重要的一步。外形优化设计中叶片翼型设计的优劣直接决定风机的发电效率，在风机运转条件下，流动的雷诺数比较低，叶片通常在低速、高升力系数状态下运行，叶片之间流动干扰造成流动非常复杂。针对叶片外形的复杂流动状态以及叶片由叶型在不同方位的分布构成，叶片叶型的设计变得非常重要。目前叶片叶型的设计技术通常采用航空上先进的飞机机翼翼型设计方法设计叶片叶型的形状。先进的CFD技术已广泛应用于不同类型气动外形的设计，对于低雷诺数、高升力系数状态下风机运行条件，采用考虑粘性的N-S控制方程分析叶片叶型的流场是非常必要的。
在过去的10多年中，水平轴风电叶片翼型通常选择NACA系列的航空翼型，比如NACA44XX，NA-CA23XX，NACA63XX及NASA LS(1)等。这些翼型对前缘粗糙度非常敏感，一旦前缘由于污染变得粗糙，会导致翼型性能大幅度下降，年输出功率损失最高达30%。在认识到航空翼型不太适合于风电叶片后，80年代中期后，风电发达国家开始对叶片专用翼型进行研究，并成功开发出风电叶片专用翼型系列，比如美国Seri和NREL系列、丹麦RISO-A系列、瑞典FFA-W系列和荷兰DU系列。
这些翼型各有优势，Seri系列对翼型表面粗糙度敏感性低；RISO-A系列在接近失速时具有良好的失速性能且对前缘粗糙度敏感性低；FFA-W系列具有良好的后失速性能。丹麦LM 公司已在大型风机叶片上采用瑞典FFA-W翼型，风机专用翼型将会在风电叶片设计中广泛应用。表1为对NREL翼型系列性能提高的估算。
目前叶片外形的设计理论有好几种，都是在机翼气动理论基础上发展起来的。第一种外形设计理论是按照贝茨理论得到的简化设计方法，该方法是假设风力机是按照贝茨公式的最佳条件运行的，完全没有考虑涡流损失等,设计出来的风轮效率不超过40%。后来一些著名的气动学家相继建立了各自的叶片气动理论。Schmitz理论考虑了叶片周向涡流损失,设计结果相对准确一些。Glauert理论考虑了风轮后涡流流动，但忽略了叶片翼型阻力和叶稍损失的影响,对叶片外形影响较小,对风轮效率影响却较大。Wilson在Glauert理论基础上作了改进，研究了叶稍损失和升阻比对叶片最佳性能的影响，并且研究了风轮在非设计工况下的性能，是目前最常用的设计理论。
(2)结构设计
目前大型风电叶片的结构都为蒙皮主梁形式，如图1所示为典型的叶片构造形式。蒙皮主要由双轴复合材料层增强，提供气动外形并承担大部分剪切载荷。后缘空腔较宽，采用夹芯结构，提高其抗失稳能力，这与夹芯结构大量在汽车上应用类似。主梁主要为单向复合材料层增强，是叶片的主要承载结构。腹板为夹芯结构，对主梁起到支撑作用。
典型叶片剖面构造形式
结构铺层校核对叶片结构设计来说也必不可少。前在校核方面，大多用通用商业有限元软件，比如ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等。对叶片进行校核时，考虑单层的极限强度、自振频率和叶尖挠度，分析模型有壳模型和梁模型等，并且能够做到这两种模型的相互转换，如图2,3所示。与其他叶片结构相比，目前大型叶片的中空夹芯结构具有很高的抗屈曲失稳能力，较高的自振频率，这样设计出来的叶片相对较轻。有限元法可用于设计，但更多用于模
拟分析而不是设计，设计与模拟必须交叉进行，在每一步设计完成后，必须更新分析模型，重新得到铺层中的应力和应变数据，再返回设计，更改铺层方案，再分析应力和变形等，直到满足设计标准为止，如图4所示。因为复合材料正交各向异性的特殊性，叶片各铺层内的应力并不连续，而应变则相对连续，所以叶片结构校核的失效准则有时候完全采用应变失效准则。
（3）材料选择
风电叶片发展初期，由于叶片较小，有木叶片、布蒙皮叶片、钢梁玻璃纤维蒙皮叶片、铝合金叶片等等，随着叶片向大型化方向发展，复合材料逐渐取代其他材料几乎成为大型叶片的唯一可选材料。复合材料具有其它单一材料无法比拟的优势之一就是其可设计性，通过调整单层的方向，可以获得该方向上所需要的强度和刚度。更重要的是可利用材料的各向异性，使结构不同变形形式之间发生耦合。比如由于弯扭耦合，使得结构在只受到弯矩作用时发生扭转。在过去，叶片横截面耦合效应是一个让设计人员头疼的难题，设计工程想方设法消除耦合现象。但在航空领域人们开始利用复合材料的弯扭耦合，拉剪耦合效应，提高机翼的性能。在叶片上，引人弯扭耦合设计概念，控制叶片的气弹变形，这就是气弹剪裁。通过气弹剪裁，降低叶片的疲劳载荷，并优化功率输出。
玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)是现代风机叶片最普遍采用的复合材料，玻璃钢以其低廉的价格，优良的性能占据着大型风机叶片材料的统治地位。但随着叶片逐渐变大，风轮直径已突破120m，最长的叶片已做到61.5m，叶片自重达18t。这对材料的强度和刚度提出了更加苛刻的要求。全玻璃钢叶片已无法满足叶片大型化，轻量化的要求。碳纤维或其它高强纤维随之被应用到叶片局部区域，如NEG Micon NM 82.40m长叶片，LM61.5m长叶片都在高应力区使用了碳纤维。由于叶片增大，刚度逐渐变得重要，已成为新一代MW级叶片设计
的关键。
碳纤维的使用使风电叶片刚度得到很大提高，自重却没有增加。Vestas为V903.OMW机型配套的44m系列叶片主梁上使用了碳纤维，叶片自重只有6t，与V802MW,39m叶片自重一样。美国和欧洲的研究报告指出，含有碳纤维的承载玻璃纤维层压板对于MW级叶片是一个非常有效的选择替代品。在E.C.公司资助的研究计划[10]中指出，直径为120m风轮叶片部分使用碳纤维可有效减少总体自重达38%，设计成本减少14%。但碳纤维价格昂贵，极大地限制其在风机叶片上的使用。
现今碳纤维产业仍以发展轻质、良好结构和热性质佳等附加值大的航空应用材料为主。但许多研究员却大胆预言碳纤维的应用将会逐步增加。风能的成本效益将取决于碳纤维的使用方式，未来若要大量取代玻璃纤维，必需低价才具有竞争力。
风力发电叶片制作工艺 介绍 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
风力发电叶片制作工艺介绍风力发电机叶片是接受风能的最主要部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证发电机组正常稳定运行的决定因素，其成本约为整个机组成本的15%-20%。根据“风机功价比法则”，风力发电机的功率与叶片长度的平方成正比，增加长度可以提高单机容量，但同时会造成发电机的体积和质量的增加，使其造价大幅度增加。 1碳纤维在风力发电机叶片中的应用 叶片材料的发展经历了木制、铝合金的应用，进入了纤维复合材料时代。纤维材料比重轻，疲劳强度和机械性能好，能够承载恶劣环境条件和随机负荷，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯（环氧）树脂。但随着大功率发电机组的发展，叶片长度不断增加，为了防止叶尖在极端风载下碰到塔架，就要求叶片具有更高的刚度。国外专家认为，玻璃纤维复合材料的性能已经趋于极限，不能满足大型叶片的要求，因此有效的办法是采用性能更佳的碳纤维复合材料。 1）提高叶片刚度，减轻叶片质量 碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%，强度大40%，尤其是模量高3～8倍。大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。荷兰戴尔弗理工大学研究表明，一个旋转直径为120m的风机的叶片，由于梁的质量超过叶片总质量的一半，梁结构采用碳纤维，和采用全玻璃纤维的相比，质量可减轻40%左右；碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的2倍。据分析，采用碳纤维／玻璃纤维混杂增强方案，叶片可减轻20％～30％。VestaWindSystem公司的V90型发电机的叶片长44m，采用碳纤维代
风电叶片制造工艺现状及我国目前市场格局 目前国外风机叶片大量采用复合材料制造，并向大型化、低成本、高性能、轻量化、多翼型和柔性化方向发展。而国内的风机叶片起步晚，离高性能叶片的要求有一定的距离。目前国外大的风力机叶片厂家已积极抢滩中国，如LM、Vestas、Gamesa以及Suzlon等均已入驻天津，就地生产叶片，占据了很大的市场份额。国内的主要厂家如中复连众、保定惠腾等均有引进技术。国家对可再生清洁能源的支持，加快了风力发电的发展速度，也为我国的大型复合材料叶片开发提供了一个不可多得的发展机遇。面临着巨大的市场需求和强劲的国际竞争，我国大型复合材料叶片有着巨大的发展机遇与挑战。 风电叶片制造工艺发展现状 传统复合材料风力发电机叶片多采用手糊工艺制造。手糊工艺的主要特点在于以手工劳动为主，简便易行、成本低，但效率亦低、质量不稳定且工作环境差，多用于中小型叶片的成形。因此手糊工艺生产风机叶片的主要缺点是产品质量对工人的操作熟练程度及环境条件依赖性较大，生产效率低，而且产品质量均匀性波动较大，产品的动静平衡保证性差，废品较高。特别是对高性能的复杂气动外型和夹芯结构叶片，还往往需要黏接第二次加工，黏接工艺需要黏接平台或型架以确保黏接面的贴合，生产工艺更加复杂和困难。 叶片最新发展的成型方法是RTM，即树脂转移模塑成型法。将纤维预成型体置于模腔中，然后注入树脂，加温加压成形。RTM是目前世界上公认的低成本制造方法，发展迅速，应用广泛。应该指出的是RTM是该法的一个总称，其中可有多种分支。生产大型叶片多用的是VARTM和SCRIMP法。VARTM即真空辅助RTM一边抽真空一边注入树脂，此时只用单面模具，另一面用真空袋。SCRIMP即西曼复合材料熔塑成形法，为美国人西曼所发明，仅需单面模具且要求简单，另一面亦为真空袋，适用于制造大型复杂制件。TPI Composites公司已用该法制造了30m长的叶片。Vestas公司和Gamesa公司都采用了预充填的方法，该方法将预充填层切裁成合适的尺寸并放进上、下模段中，一个空心的翼梁也被分层覆盖在一个芯轴柄上。塑料薄膜被铺在三个模型之上，并利用真空法将多层纤维压缩在一起并挤走任何隐蔽的气泡。在真空状态时将模型加热到120 ℃，环氧树脂聚合物将变成黏度非常低的材料，空气释放有助于预充填层固紧在一块，几分钟后，升温使环氧树脂聚合物固化，固化之后，将塑料薄膜移走，将叶片部件黏合成一体。 随着叶片技术的发展，热塑材料得到了应用。LM Glasfibre公司用玻璃钢、碳纤维和热
风力发电场设计技术规范DL/T5383-2007 Technical specification of wind power plant design 1.范围本标准 规定了风力发电场设计的基本技术要求。本标准适用于 装机容量5MW及以上风力发电场设计。 2.规范性引用文件 GB5005935~110KV变电所设计规范 GB5006166KV及以下架空电力线路设计规范 DL/T5092110KV~500KV架空送电线路设计技术规程 DL/T5218220KV~500KV变电所设计技术规程 3.总则 3.0.1风力发电场的设计应执行国家的有关政策，符合安全可靠、技术先进和经济合理 的要求。 3.0.2风力发电场的设计应结合工程的中长期发展规划进行，正确处理近期建设与远期 发展的关系，考虑后期发展扩建的可能。 3.0.3风力发电场的设计，必须坚持节约用地的原则。 3.0.4风力发电场的设计应本着对场区环境保护的，减少对地面植被的破坏。 3.0.5风力发电场的设计应考虑充分利用声区已有的设施，避免重复建设。 3.0.6风力发电场的设计应本着“节能降耗＂的原则，采用先进技术、先进方法，减少 损耗。 3.0.7风力发电场的设计除应执行本规范外，还应符合现行的国家有关标准和规范的规 定。 4.风力发电场总体布局 4.0.1风力发电场总体布局依据：可行性研究报告、接入系统方案、土地征占用批准 文件、地质勘测报告、环境影响评价报告、水土保持评价报告及国家、地方、 行业有关的法律、法规等技术资料、 4.0.2风力发电场总体布局设计应由以下部分组成： 1.风力发电机组的布置 2.中央监控室及场区建筑物布置 3.升压站布置。 4.场区集电线路布置 5.风力发电机组变电单元布置 6.中央监控通信系统布置 7.场区道路 8.其他防护功能设施（防洪、防雷、防火） 4.0.3风力发电场总体布局，应以下因素： 1.应避开基本农田、林地、民居、电力线路、天然气管道等限制用地的区域。 2.风力发电机组的布置应根据机组参数、场区地形与范围、风能分布方向确定，并与本声规划容量、接入系统方案相适应。 3.升压站、中央监控室及场区建筑物的选址应根据风力发电机组的布置、接入系统的方案、地形、地质、交通、生产、生活和安全要素确定，不宜布置在主导风能分布的下风各或不安全区域内。 4.场区集电线路的布置应根据风力发电机组的布置，升压站的位置及单回集电线路的输送距离、输送容量、安全距离确定。
叶片设计流程 一．空气动力设计 1．确定风轮的几何和空气动力设计参数 2．选择翼型 3．确定叶片的最佳形状 4．计算风轮叶片的功率特性 5．如果需要可以对设计进行修改并重复步骤4，以找到制造 工艺约束下的最佳风轮设计。 6．计算在所有可遇尖速比下的风轮特性 对于每个尖速比可采用上面步骤4所述的方法，确定每个叶素的空气动力状态，由此确定整个风轮的性能。 7．风力机叶片三维效应分析 8．非定常空气动力现象 9．风力机叶片的动态失速 10．叶片动态入流 二．风机载荷计算 作为风力机设计和认证的重要依据，用于风力机的静强度和疲劳强度分析。国际电工协会制定的IEC61400-1标准、德国船级社制定的GL 规范和丹麦制定的DS 472标准等对风力机的载荷进行了详细的规定。
2.1IEC61400-1 标准规定的载荷情况 2.2风机载荷计算 1计算模型 1）风模型 （1）正常风模型 （2）极端风模型 （3）三维湍流模型 2）风机模型 风机模型包括几何模型、空气动力学模型、传动系统动力学模型、控制系统闭环模型和运行状态监控模型等。 2风力机载荷特性 1）叶片上的载荷 （1）空气动力载荷 包括摆振方向的剪力Q yb和弯矩M xb、挥舞方向的剪力Q xb和弯矩M yb以及与变浆距力矩平衡的叶片俯仰力矩M zb。可根据叶片空气动力设计步骤4中求得的叶素上法向力系数Cn和切向力系数Ct, 通过积分求出作用在叶片上的空气动力载荷。 （2）重力载荷 作用在叶片上的重力载荷对叶片产生的摆振方向弯矩，随叶片方位角的变化呈周期变化，是叶片的主要疲劳载荷。 （3）惯性载荷
（4）操纵载荷 2）轮毂上的载荷 3）主轴上的载荷 4）机舱上的载荷 5）偏航系统上的载荷 6）塔架上的载荷 三．风力机气动弹性 当风力机在自然风条件下运行时，作用在风力机上的空气动力、惯性力和弹性力等交变载荷会使结构产生变形和振动，影响风力机的正常运行甚至导致风力机损坏。因此，在风力机的设计中必须考虑系统的稳定性和在外载作用下的动力响应，主要有①风力机气动弹性稳定性和动力响应②风力机机械传动系统的振动③风力机控制系统（包括偏航系统和变浆距系统等）的稳定性和动力响应④风力机系统的振动。 3.1风力机气动弹性现象 1．风力机叶片气动弹性稳定性问题 2．风力机系统振动和稳定性问题 3.2风力机气动弹性分析 目的是保证风力机在运行过程中不出现气动弹性不稳定。主要的方法是特征值法和能量法。特征值法是在求解弹性力学的基本方 程中，考虑作用在风力机叶片上的非定常空气动力，建立离散的描述风力机叶片气动弹性运动的微分方程。采用Floquet理论求解，最后 稳定性判别归结为状态转移矩阵的特征值计算。
风力发电叶片制作工艺介绍 风力发电机叶片是接受风能的最主要部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证发电机组正常稳定运行的决定因素，其成本约为整个机组成本的15%-20%。根据“风机功价比法则”，风力发电机的功率与叶片长度的平方成正比，增加长度可以提高单机容量，但同时会造成发电机的体积和质量的增加，使其造价大幅度增加。 1碳纤维在风力发电机叶片中的应用 叶片材料的发展经历了木制、铝合金的应用，进入了纤维复合材料时代。纤维材料比重轻，疲劳强度和机械性能好，能够承载恶劣环境条件和随机负荷，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯（环氧）树脂。但随着大功率发电机组的发展，叶片长度不断增加，为了防止叶尖在极端风载下碰到塔架，就要求叶片具有更高的刚度。国外专家认为，玻璃纤维复合材料的性能已经趋于极限，不能满足大型叶片的要求，因此有效的办法是采用性能更佳的碳纤维复合材料。 1）提高叶片刚度，减轻叶片质量 碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%，强度大40%，尤其是模量高3～8倍。大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。荷兰戴尔弗理工大学研究表明，一个旋转直径为120m的风机的叶片，由于梁的质量超过叶片总质量的一半，梁结构采用碳纤维，和采用全玻璃纤维的相比，质量可减轻40%左右；碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的2倍。据分析，采用碳纤维／玻璃纤维混杂增强方案，叶片可减轻20％～30％。VestaWindSystem公司的V90型
3.0MW发电机的叶片长44m，采用碳纤维代替玻璃纤维的构件，叶片质量与该公司V80型2.0MW发电机且为39m长的叶片质量相同。同样是34m长的叶片，采用玻璃纤维增强聚脂树脂时质量为5800kg，采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量为5200kg，而采用碳纤维增强环氧树脂时质量只有3800kg。其他的研究也表明，添加碳纤维所制得的风机叶片质量比采用玻璃纤维的轻约32%，而且成本下降约16%。 2）提高叶片抗疲劳性能 风机总是处在条件恶劣的环境中，并且24h处于工作状态。这就使材料易于受到损害。相关研究表明，碳纤维合成材料具有良好的抗疲劳特性，当与树脂材料混合时，则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一。 3）使风机的输出功率更平滑更均衡,提高风能利用效率 使用碳纤维后，叶片质量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率。同时，碳纤维叶片更薄，外形设计更有效，叶片更细长，也提高了能量的输出效率。 4）可制造低风速叶片 碳纤维的应用可以减少负载和增加叶片长度，从而制造适合于低风速地区的大直径风叶，使风能成本下降。 5）可制造自适应叶片 叶片装在发电机的轮轴上，叶片的角度可调。目前主动型调节风机的设计风速为13～15m/s(29～33英里/h)，当风速超过时，则调节
风力发电机叶片制作工艺流程 传统能源资源的大量使用带来了许多的环境问题和社会问题，并且其存储量大大降低，因而风能作为一种清洁的可循环再生的能源，越来越受到世界各国的广泛关注。风力发电机叶片是接受风能的最主要部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证发电机组正常稳定运行的决定因素，其成本约为整个机组成本的15%-20%。根据“风机功价比法则”，风力发电机的功率与叶片长度的平方成正比，增加长度可以提高单机容量，但同时会造成发电机的体积和质量的增加，使其造价大幅度增加。并且，随着叶片的增大，刚度也成为主要问题。为了实现风力的大功率发电，既要减轻叶片的重量，又要满足强度与刚度要求，这就对叶片材料提出了很高的要求。 1 碳纤维在风力发电机叶片中的应用 叶片材料的发展经历了木制、铝合金的应用，进入了纤维复合材料时代。纤维材料比重轻，疲劳强度和机械性能好，能够承载恶劣环境条件和随机负荷，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯（环氧）树脂。但随着大功率发电机组的发展，叶片长度不断增加，为了防止叶尖在极端风载下碰到塔架，就要求叶片具有更高的刚度。国外专家认为，玻璃纤维复合材料的性能已经趋于极限，不能满足大型叶片的要求，因此有效的办法是采用性能更佳的碳纤维复合材料。 1）提高叶片刚度，减轻叶片质量 碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%，强度大40%，尤其是模量高3～8倍。大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。荷兰戴尔弗理工大学研究表明，一个旋转直径为120m的风机的叶片，由于梁的质量超过叶片总质量的一半，梁结构采用碳纤维，和采用全玻璃纤维的相比，质量可减轻40%左右；碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的2倍。据分析，采用碳纤维／玻璃纤维混杂增强方案，叶片可减轻20％～30％。Vesta Wind System 公司的V90型3.0 MW发电机的叶片长44m，采用碳纤维代替玻璃纤维的构件，叶片质量与该公司V80 型2.0MW发电机且为39m长的叶片质量相同。同样是34 m长的叶片，采用玻璃纤维增强聚脂树脂时质量为5800kg，采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量为5200kg，而采用碳纤维增强环氧树脂时质量只有3800kg。其他的研究也表明，添加碳纤维所制得的风机叶片质量比采用玻璃纤维的轻约32%，而且成本下降约16%。 2）提高叶片抗疲劳性能 风机总是处在条件恶劣的环境中，并且24h处于工作状态。这就使材料易于受到损害。相关研究表明，碳纤维合成材料具有良好的抗疲劳特性，当与树脂材料混合时，则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一。 3）使风机的输出功率更平滑更均衡,提高风能利用效率 使用碳纤维后，叶片质量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率。同时，碳纤维叶片更薄，外形设计更有效，叶片更细长，也提高了能量的输出效率。 4）可制造低风速叶片 碳纤维的应用可以减少负载和增加叶片长度，从而制造适合于低风速地区的大直径风叶，使风能成本下降。 5）可制造自适应叶片 叶片装在发电机的轮轴上，叶片的角度可调。目前主动型调节风机的设计风速为13～15m/s(29～33英里/h)，当风速超过时，则调节风叶斜度来分散超过的风力，防止对风机的损害。斜度控制系统对逐步改变的风速是有效的。但对狂风的反应太慢了，自适应的各向异性叶片可帮助斜度控制系统，在突然的、瞬间的和局部的风速改变时保持电流的稳定。自适应叶片充分利用了纤维增强材料的特性，能产生非对称性和各向异性的材料，采用弯曲/扭曲叶片设计，使叶片在强风中旋转时可减少瞬时负载。美国Sandia National Laboratories致力于自适应叶片研究，使1.5MW风机的发电成本降到4.9美分/(kW?h)，价格可和燃料发电相比。 6）利用导电性能避免雷击
风电叶片质检工序步骤 质检员：做好工序检验，及时纠正工序差错，保证过程质量，减少返工、返修浪费；负责调查质量检验技术现状；参与质量分析、编制质量控制计划，设计质量控制卡，确定质量控制点；负责确认质量事故现象，参与调查质量事故，分析质量事故原因，编制质量事故报告；负责产品质量状态标识工作，严格控制不良品，确定质量问题、跟踪验证质量问题的解决情况 1、模具清理 叶片脱模后，用刀具清理模具上沾的真空膜以及残留的胶，或用吸胶毡擦拭模具上的粉层，擦拭干净后会用洁膜剂清理模具(通常只是边缘)。 2、脱模剂 模具清理好后，涂一层脱模剂，其固化需要等待一段时间方可铺层。脱模剂的作用在于在模具表面形成一个致密层，使得模具更加容易和叶片分离，达到脱模的效果。 3、部件 整只叶片一般可分为蒙皮、主梁、翻边角、叶跟、粘接角等各个部件，其中主梁、翻边角、叶跟、粘接角等用专用模具进行制作。等将各个部件制好后，在主模具上进行胶接组装在一起，合模后加压固化后制成一整只叶片。 4、主梁 主梁是在单独的模具上成型的，铺放主梁时需要工装对其进行精确定位，并保证经过打磨处理及表面清洁。主梁在切割车间转运到蒙皮车间后需要人工脱模，然后要剥离脱模后残余的一些附着物。最后用布擦拭表面。 5、腹板 PVC泡沫有较高的剪切模量，组成的结构有良好的刚度特性，主要增加截面刚度。上下两层纤维布，中间是泡沫板形成夹芯结构，铺放时需要保证各块PVC板材之间连接紧密。 6、玻璃纤维铺层制作 首先铺脱模布，然后是覆盖整个模具的大布，叶根区域铺设错层，主梁的错层与叶根错层镶嵌。主梁下面需要铺设连续毡，以便导流。主梁通过工装定位后，两旁的轻木和泡沫的位置就有了基准，芯材的位置正确之后，才能保证前缘的单向布铺设正确。此过程需要注意铺放位置正确，搭接尺寸足够。另外还需注意（抽真空时也要留意），叶根增强铺层有几十层，是最容易产生对结构强度影响比较大的褶皱的地方。 7、真空材料 纤维布铺设完成后，需要依次铺设脱模布、带孔隔离膜、导流网、导流管和螺旋管、溢流管、一层真空、吸胶毡、二层真空。脱模布和隔离膜主要起真空灌注工艺结束后更好地去除真空辅料的作用。导流网能更好地排除真空体系中残留的空气，并且能够使树脂均匀地渗透到所生产产品各部位，对灌注的效果和速度都有较大影响。在导流网上方布置有导流管，导流管通过进胶盘连通进胶管；在远离且低于导流管的位置有流管，流管连接抽气管，抽气管连接真空泵和压力表。在以上材料的上方盖至少一层真空袋。打两层真空袋是为了确保抽真空的效果。一层真空上方可放吸胶毡以加快抽真空。真空袋把整个产品密封起来，使得整个系统处于负压状态，以便达到真空灌注的工艺要求。 8、粘接角工装
风力发电场设计技术规范DL/T 2383-2007 Technical specification of wind power plant design 1. 范围本标准规定了风力发电场设计的基本技术要求。本标准适用于装机容量5MW 及以上风力发电场设计。 2. 规范性引用文件 GB 50059 35~110KV 变电所设计规范 GB 50061 66KV 及以下架空电力线路设计规范 DL/T 5092 110KV~500KV 架空送电线路设计技术规程 DL/T 5218 220KV~500KV 变电所设计技术规程 3. 总则 3.0.1 风力发电场的设计应执行国家的有关政策，符合安全可靠、技术先进和经济合理的要求。 3.0.2 风力发电场的设计应结合工程的中长期发展规划进行，正确处理近期建设与远期发展的关系，考虑后期发展扩建的可能。 3.0.3 风力发电场的设计，必须坚持节约用地的原则。 3.0.4 风力发电场的设计应本着对场区环境保护的，减少对地面植被的破坏。 3.0.5 风力发电场的设计应考虑充分利用声区已有的设施，避免重复建设。 3.0.6 风力发电场的设计应本着“节能降耗”的原则，采用先进技术、先进方法，减少损耗。 3.0.7 风力发电场的设计除应执行本规范外，还应符合现行的国家有关标准和规范的规定。 4. 风力发电场总体布局 4.0.1 风力发电场总体布局依据：可行性研究报告、接入系统方案、土地征占用批准文件、地质勘测报告、环境影响评价报告、水土保持评价报告及国家、地方、行业有关的法律、法规等技术资料、 4.0.2 风力发电场总体布局设计应由以下部分组成： 1.风力发电机组的布置 2.中央监控室及场区建筑物布置 3.升压站布置。 4.场区集电线路布置 5.风力发电机组变电单元布置 6.中央监控通信系统布置 7.场区道路
风电叶片的改进 传统能源资源的大量使用带来了许多的环境问题和社会问题，并且其存储量大大降低，因而风能作为一种清洁的可循环再生的能源，越来越受到世界各国的广泛关注。风力发电机叶片是接受风能的最主要部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证发电机组正常稳定运行的决定因素，其成本约为整个机组成本的15%-20%。根据“风机功价比法则”，风力发电机的功率与叶片长度的平方成正比，增加长度可以提高单机容量，但同时会造成发电机的体积和质量的增加，使其造价大幅度增加。并且，随着叶片的增大，刚度也成为主要问题。为了实现风力的大功率发电，既要减轻叶片的重量，又要满足强度与刚度要求，这就对叶片材料提出了很高的要求。 1 碳纤维在风力发电机叶片中的应用 叶片材料的发展经历了木制、铝合金的应用，进入了纤维复合材料时代。纤维材料比重轻，疲劳强度和机械性能好，能够承载恶劣环境条件和随机负荷，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯（环氧）树脂。但随着大功率发电机组的发展，叶片长度不断增加，为了防止叶尖在极端风载下碰到塔架，就要求叶片具有更高的刚度。国外专家认为，玻璃纤维复合材料的性能已经趋于极限，不能满足大型叶片的要求，因此有效的办法是采用性能更佳的碳纤维复合材料。 1）提高叶片刚度，减轻叶片质量 碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%，强度大40%，尤其是模量高3～8倍。大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。荷兰戴尔弗理工大学研究表明，一个旋转直径为120m的风机的叶片，由于梁的质量超过叶片总质量的一半，梁结构采用碳纤维，和采用全玻璃纤维的相比，质量可减轻40%左右；碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的2倍。据分析，采用碳纤维／玻璃纤维混杂增强方案，叶片可减轻20％～30％。Vesta Wind System 公司的V90型3.0 MW发电机的叶片长44m，采用碳纤维代替玻璃纤维的构件，叶片质量与该公司V80 型2.0MW发电机且为39m长的叶片质量相同。同样是34 m长的叶片，采用玻璃纤维增强聚脂树脂时质量为5800kg，采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量为5200kg，而采用碳纤维增强环氧树脂时质量只有3800kg。其他的研究也表明，添加碳纤维所制得的风机叶片质量比采用玻璃纤维的轻约32%，而且成本下降约16%。 2）提高叶片抗疲劳性能 风机总是处在条件恶劣的环境中，并且24h处于工作状态。这就使材料易于受到损害。相关研究表明，碳纤维合成材料具有良好的抗疲劳特性，当与树脂材料混合时，则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一。 3）使风机的输出功率更平滑更均衡,提高风能利用效率 使用碳纤维后，叶片质量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率。同时，碳纤维叶片更薄，外形设计更有效，叶片更细长，也提高了能量的输出效率。 4）可制造低风速叶片 碳纤维的应用可以减少负载和增加叶片长度，从而制造适合于低风速地区的大直径风叶，使风能成本下降。 5）可制造自适应叶片 叶片装在发电机的轮轴上，叶片的角度可调。目前主动型调节风机的设计风速为13～15m/s(29～33英里/h)，当风速超过时，则调节风叶斜度来分散超过的风力，防止对风机的损害。斜度控制系统对逐步改变的风速是有效的。但对狂风的反应太慢了，自适应的各向异性叶片可帮助斜度控制系统，在突然的、瞬间的和局部的风速改变时保持电流的稳定。自适
宁夏关于成立风电叶片生产制造公司 可行性分析报告 规划设计/投资分析/实施方案
报告摘要说明 风力发电行业主要由上游原材料生产、中游零部件制造和风力机组制造、以及下游风电场运营和电网运营等环节构成。风力发电机主要由叶轮、机舱、塔筒三部分构成。由于风电场招标时塔筒一般单独招标，风力机组 此时即指叶轮和机舱两部分。 xxx实业发展公司由xxx有限责任公司（以下简称“A公司”）与xxx集团（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出资410.0万元，占公司股份76%；B公司出资130.0万元，占公司股份24%。 xxx实业发展公司以风电叶片产业为核心，依托A公司的渠道资源 和B公司的行业经验，xxx实业发展公司将快速形成行业竞争力，通过 3-5年的发展，成为区域内行业龙头，带动并促进全行业的发展。 xxx实业发展公司计划总投资12239.85万元，其中：固定资产投 资10808.63万元，占总投资的88.31%；流动资金1431.22万元，占总投资的11.69%。 根据规划，xxx实业发展公司正常经营年份可实现营业收入13527.00万元，总成本费用10387.39万元，税金及附加206.07万元，利润总额3139.61万元，利税总额3778.73万元，税后净利润2354.71万元，纳税总额1424.02万元，投资利润率25.65%，投资利税率
30.87%，投资回报率19.24%，全部投资回收期6.70年，提供就业职位187个。 风电作为可再生资源，节能环保，是未来能源的重要发展方向。风电的应用推广，经济性和市场化是重要影响因素。
第一章总论 一、拟筹建公司基本信息 （一）公司名称 xxx实业发展公司（待定，以工商登记信息为准） （二）注册资金 公司注册资金：540.0万元人民币。 （三）股权结构 xxx实业发展公司由xxx有限责任公司（以下简称“A公司”）与xxx集团（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出资410.0万元，占公司股份76%；B公司出资130.0万元，占公司股份24%。 （四）法人代表 段xx （五）注册地址 xx产业示范基地（以工商登记信息为准） 宁夏回族自治区，简称宁，是中国5个自治区之一，首府银川。位于中国西北内陆地区，界于北纬35°14'-39°14'，东经104°17'-109°39'之间，东邻陕西，西、北接内蒙古，南连甘肃，宁夏回族自治区总面积
叶片设计流程 一. 空气动力设计 1.确定风轮的几何和空气动力设计参数 2.选择翼型 3.确定叶片的最佳形状 4.计算风轮叶片的功率特性 5.如果需要可以对设计进行修改并重复步骤4,以找到制造 工艺约束下的最佳风轮设计。 6.计算在所有可遇尖速比下的风轮特性 对于每个尖速比可采用上面步骤4所述的方法，确定每个叶素的空气动力状态，由此确定整个风轮的性能。 7.风力机叶片三维效应分析 8.非定常空气动力现象 9.风力机叶片的动态失速 10.叶片动态入流 .风机载荷计算 作为风力机设计和认证的重要依据，用于风力机的静强度和疲劳强度分析。国际电工协会制定的IEC61400-1标准、德国船级社制定的GL 规范和丹麦制定的DS 472标准等对风力机的载荷进行了详细的规定。
2.1 IEC61400-1标准规定的载荷情况 2.2 风机载荷计算 1计算模型 1）风模型 （1）正常风模型 （2）极端风模型 （3）三维湍流模型 2）风机模型 风机模型包括几何模型、空气动力学模型、传动系统动力学模型、控制系统闭环模型和运行状态监控模型等。 2风力机载荷特性 1）叶片上的载荷 （1）空气动力载荷 包括摆振方向的剪力Q yb和弯矩M Xb、挥舞方向的剪力Q b和弯矩M Jb以及与变浆距力矩平衡的叶片俯仰力矩M b。可根据叶片空气动力设计步骤4中求得的叶素上法向力系数Cn和切向力系数Ct,通过积分求出作用在叶片上的空气动力载荷。 （2）重力载荷 作用在叶片上的重力载荷对叶片产生的摆振方向弯矩，随叶片方位角的变化呈周期变化，是叶片的主要疲劳载荷。 （3）惯性载荷 (4)操纵载荷
2 )轮毂上的载荷 3)主轴上的载荷 4)机舱上的载荷 5)偏航系统上的载荷 6)塔架上的载荷 三.风力机气动弹性 当风力机在自然风条件下运行时，作用在风力机上的空气动力、惯性力和弹性力等交变载荷会使结构产生变形和振动，影响风力机的正常运行甚至导致风力机损坏。因此，在风力机的设计中必须考虑系统的稳定性和在外载作用下的动力响应，主要有①风力机气动弹性稳定性和动力响应②风力机机械传动系统的振动③风力机控制系统(包括偏航系统和变浆距系统等) 的稳定性和动力响应④风力机系统的振动。 3.1风力机气动弹性现象 1.风力机叶片气动弹性稳定性问题 2.风力机系统振动和稳定性问题 3.2 风力机气动弹性分析 目的是保证风力机在运行过程中不出现气动弹性不稳定。主要的方法 是特征值法和能量法。特征值法是在求解弹性力学的基本方 程中，考虑作用在风力机叶片上的非定常空气动力，建立离散的描述风力机叶片气动弹性运动的微分方程。采用Floquet理论求解，最后稳定性判别归结为状态转移矩阵的特征值 计算。 1.风力机气动弹性模型 1)结构模型
风力发电机生产工艺流程 风轮机 风力发电厂 一、定义 风力发电机主要包括水平轴式风力发电机和垂直轴式风力发电机等。其中，水平轴式风力发电机是目前技术最成熟、生产量最多的一种形式。 二、结构 1、风力发电机组构成：风力发电机组由风轮、传动系统、偏航系统、液 压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架、变频器和
基础等组成。 2、输变电设备构成：箱式变压器、集电(架空)线路、高压配电装置、主 变构成。 三、生产流程及主要系统 生产流程 风轮将风能转换为机械能，机组通过风力推动叶轮旋转，再通过传动系 统增速来达到发电机的转速后来驱动发电机发电，有效的将风能转化成 电能；整个机舱由高大的塔架举起，由于风向经常变化，为了有效地利 用风能，还安装有迎风装置，它根据风向传感器测得的风向信号，由控 制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮啮合的小齿轮转动，使机舱始 终对风；并且通过变频器与箱式变压器相连，及并网发电。发电后电能 通过集电线路、高压配电装置汇集到主变低压侧，经过主变升压后并入 电网。 主要系统 控制系统 监控系统（SCADA）：监控系统实现对全风场风机状况的监视与启、 停操作，它包括大型监控 软件及完善的通讯网络。 主控系统：主控系统是风机控制系统的主体，它实现自动启动、自动 调向、自动调速、自动并 网、自动解列、故障自动停机、自动电缆解绕及自动记录与监控等重 要控制、保护功能。它对 外的三个主要接口系统就是监控系统、变桨控制系统以及变频系统 （变频器），它与监控系统 接口完成风机实时数据及统计数据的交换，与变桨控制系统接口完成 对叶片的控制，实现最大 风能捕获以及恒速运行，与变频系统（变频器）接口实现对有功功率 以及无功功率的自动调节。 变桨控制系统：与主控系统配合，通过对叶片节距角的控制，实现最 大风能捕获以及恒速运行， 提高了风力发电机组的运行灵活性。目前来看，变桨控制系统的叶片 驱动有液压和电气两种方 式，电气驱动方式中又有采用交流电机和直流电机两种不同方案。究 竟采用何种方式主要取决 于制造厂家，多年来形成的技术路线及传统。 变频系统（变频）器：与主控制系统接口，和发电机、电网连接，直 接承担着保证供电品质、 提高功率因素，满足电网兼容性标准等重要作用。 发电系统 风力发电系统的主要部件是塔架、发电机、齿轮增速器(一般为传动效率 高的行星齿轮传动)、变桨偏航系统 (按风力大小调整桨叶迎风面)、桨
【文件编号】 中材科技风电叶片车间常用英语 受控状态__________ 发放编号__________ 编制：__________ 审核：__________ 批准：__________
目录 组件/Parts (4) 设备&工装/Equipments&Devices (4) 材料/Material (5) 玻纤类/Fabric (5) 芯材类/ Core Material (5) 耗材类/Consumables (6) 辅材类/Adding Material (6) 树脂&粘接胶/Resin &Glue (6) 油漆&腻子/Paint& Filler (6) 避雷系统/Lightning Protection System (7) 金属件/Metal Pieces (7) 2.工艺过程常用中英文词汇对照表 (7) 工序类/Procedure (7) 模具调试/Mold Debug (8) 来料检查/ Incoming Inspection (8) 铺层/Lamination (8) 灌注&预固化/Infusion&Pre-curing (9) 粘接/Bonding (9) 后处理/Post-processing (10) 3.缩写/Abbreviation (11) 4. 维修工艺/Maintenance Craft (14) 4.1 真空灌注工艺维修方案/Infusion Process (14)
4.1.1维修流程/Repaire Flow Diagram (14) 4.1.2主要流程工序/Primary Process Flow (14) 4.2 手糊真空袋压工艺/Hand-layup Vacuum Bag Molding Process (17) 4.2.1 维修流程/Repaire Flow Diagram (18) 4.2.2 主要流程工序/Primary Process Flow (18) 4.3 手糊工艺维修方案/ Hand Layup Process (20) 4.3.1维修流程/Repair Flow Diagram (21) 4.3.2 主要流程工序/Primary Process Flow (21) 5.常见缺陷/Common Defects (22)
实习总结 漫长的实习期已经过去了，这些天来我感受颇多。从一进厂的陌生，到后来对公司上下组织机构和生产制造流程的逐步熟悉，适应这个新环境也经历了并不长的一段时间。作为新进员工，对企业也有了总体认识。从大的方面来看，锡林郭勒风电叶片有限公司处于中材集团的第五层的组织架构，即从上到下依次为中材集团有限公司、中材股份有限公司、中材科技股份有限公司、中材科技风电叶片股份有限公司、和我们所处的中材科技（锡林郭勒）风电叶片股份有限公司。从小的方面来说，我们公司是中材科技风电叶片股份有限公司七个产业基地之一，即北京康庄、北京八达岭、甘肃酒泉、吉林白城、云南大理、江苏阜宁和内蒙锡林。而我公司在其中的生产规模相对较小，生产型号为1.5MW长度为37.5m 和40.3m的两种叶片，在叶片长度区间中属中等，其主要采用行业内传统的复合材料手糊工艺制造。 此次被安排在蒙皮工段合模班进行实习（班组成员共11人，包括我和XXX 在内），班长XXX。从未做过重体力劳动的我，感触最深的是24小时满身的疲惫与伤痛，每一天周而复始，令我的身心都受到了煎熬。每个工作日要合两个模，为了赶进度工作中几乎没有休息的空挡，只有在吃午饭的时候才得到些许放松。时间是紧迫的，吃完饭又马上赶回来继续工作。虽说体能已经处于透支状态，但操作的同时内心明白，只有不断坚持打起精神认认真真做好每一道工序，才能够理解工艺理论和熟悉操作规程。每每遇到不懂的地方，我就“偷个懒”向班里的同事请教，再不清楚就问一旁的质检员，实践中与操作规程文件相比对，不断进行摸索依照这些天的工作重心，我做出了下面的归纳和小结。
一、工艺流程及实际操作中注意事项 一、清理蒙皮 1.撕真空膜 分别在上模和下模用壁纸刀从叶尖处将真空膜割破，沿着模具边缘向叶根方向剥开，将真空膜剥离模具，拉至叶根模具下。 注意事项：割膜时，千万注意勿将真空管和U型管割破，叶根处的膜尾部不急于割掉，平铺于地下裁剪好大小适当的一块，以备后续清理蒙皮其他材料时当做垃圾包装袋使用。 2.清理Z形导流网 将其由叶尖至叶根逐步取下，小心收好，以备上模导胶管接口时使用。 3.摘除下模主胶板护板 用脚蹬踏板边使其脱离模具，如粘结牢固，必要时可用钢管以适当力量击打，至分离后搬开。 注意事项：（1）若击打主胶板，需小心钢管反弹伤及自身，也不要用力过猛以防将主胶板击坏（2）将主胶板小心放置在模具下的板架上，切勿随意扔在地上。 4.撕掉下层导流网织物及多孔膜 首先，将叶尖处导流网用壁纸刀割开，用力将其向上拉，使织物布面与脱模布分离，直至撕到叶根方可。之后，将导流网织物折断叠放由叶根拖至事先铺放
风力发电叶片制作工艺介绍 风力发电机叶片就就是接受风能得最主要部件,其良好得设计、可靠得质量与优越得性能就就是保证发电机组正常稳定运行得决定因素，其成本约为整个机组成本得15％-20%。根据“风机功价比法则”，风力发电机得功率与叶片长度得平方成正比,增加长度可以提高单机容量,但同时会造成发电机得体积与质量得增加，使其造价大幅度增加。 1碳纤维在风力发电机叶片中得应用 叶片材料得发展经历了木制、铝合金得应用,进入了纤维复合材料时代。纤维材料比重轻,疲劳强度与机械性能好，能够承载恶劣环境条件与随机负荷,目前最普遍采用得就就是玻璃纤维增强聚酯（环氧）树脂。但随着大功率发电机组得发展,叶片长度不断增加,为了防止叶尖在极端风载下碰到塔架，就要求叶片具有更高得刚度。国外专家认为,玻璃纤维复合材料得性能已经趋于极限,不能满足大型叶片得要求,因此有效得办法就就是采用性能更佳得碳纤维复合材料。 1)提高叶片刚度,减轻叶片质量 碳纤维得密度比玻璃纤维小约30%，强度大40%,尤其就就是模量高3~8倍。大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质得优点。荷兰戴尔弗理工大学研究表明,一个旋转直径为120m得风机得叶片,由于梁得质量超过叶片总质量得一半,梁结构采用碳纤维，与采用全玻璃纤维得相比,质量可减轻40％左右;碳纤维复合材料叶片刚度就就是玻璃纤维复合材料叶片得２倍。据分析，采用碳纤维／玻璃纤维
混杂增强方案,叶片可减轻20%～30%。ＶeｓtａWiｎdSyｓteｍ公司得V90型３、０MＷ发电机得叶片长44m,采用碳纤维代替玻璃纤维得构件,叶片质量与该公司Ｖ８0型2、0MＷ发电机且为39ｍ长得叶片质量相同。同样就就是34m长得叶片,采用玻璃纤维增强聚脂树脂时质量为58０0kg,采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量为52００kｇ，而采用碳纤维增强环氧树脂时质量只有３８0０kg。其她得研究也表明,添加碳纤维所制得得风机叶片质量比采用玻璃纤维得轻约３2％,而且成本下降约16%。 2）提高叶片抗疲劳性能 风机总就就是处在条件恶劣得环境中,并且24h处于工作状态。这就使材料易于受到损害。相关研究表明,碳纤维合成材料具有良好得抗疲劳特性,当与树脂材料混合时,则成为了风力机适应恶劣气候条件得最佳材料之一。 3）使风机得输出功率更平滑更均衡,提高风能利用效率 使用碳纤维后,叶片质量得降低与刚度得增加改善了叶片得空气动力学性能,减少对塔与轮轴得负载,从而使风机得输出功率更平滑更均衡,提高能量效率。同时，碳纤维叶片更薄,外形设计更有效，叶片更细长,也提高了能量得输出效率。 4)可制造低风速叶片 碳纤维得应用可以减少负载与增加叶片长度,从而制造适合于低风速地区得大直径风叶,使风能成本下降。 ５）可制造自适应叶片
一、风电场风机型号选择 风电场分两期工程，一期33台，一共选择66台、1.5MW风力发电机组。根据全年平均风速3.06m/s，最大风速26m/s。选择GE公司的机组其型号为
二、 各台风机风机采用一机一变的单元接线方式。选择66台箱变压器，型号为S11-1600/35，额定容量：1600kV A ，额定电压36.75±2x2.5% /0.69kV ，相数：3相 频率：50Hz 调压方式：高压侧线端设无励磁分接开关 线圈联接组别：Dyn11。阻抗电压：6.5 % ，空载损耗：≤1.65kW 负载损耗：≤16.5kW ，空载电流：≤1% 。 三、 主变压器一期一台共两台。选择变压器容量为63MV A 。P=33*1500KW=49.5MW S=P/cos φ=49.5/0.8=61.87MV A<63MV A 。所以选择合理。导体截面积的选择一般按照工作电流或经济电流密度进行选择，对于年负荷利用小时数大（大于5000h ），传输容量大，母线较长（大于20m ）的情况，一般按照经济电流密度选择，其它情况可按照工作电流选择。 1）按回路持续工作电流选择 1max a KI I ≤ 式中，max I 为导体所在回路的持续工作电流；1a I 为在额定环境温度25℃时导体允许电流，K 为与环境温度和海拔有关的综合校正系数。 2）按照经济电流密度选择 S J =I max /J 式中，S J 为经济截面积（mm 2），I max 为回路持续工作电流（A ），J 为经济电流密度（A/ mm 2） 四、选择风电场主要电气设备 电气主接线是由导体和电气设备连接而构成的电路。选择适合本地使用的导体和电气设备，不仅需要考虑电气设备的电气参数，要满足正常工作时流过的电
风力发电机设计与制造 课程设计 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
一．总体参数设计总体参数是设计风力发电机组总体结构和功能的基本参数，主要包括额定功率、发电机额定转速、风轮转速、设计寿命等。 1.额定功率、设计寿命 =；一般风力机组设计寿命至少为20根据《设计任务书》选定额定功率P r 年，这里选20年设计寿命。 2.切出风速、切入风速、额定风速 = 3m/s 切入风速取 V in 切出风速取 V = 25m/s out = 12m/s（对于一般变桨距风力发电机组（选）的额定风速与平额定风速 V r ==×≈12m/s） 均风速之比为左右,V r 3.重要几何尺寸 (1) 风轮直径和扫掠面积 由风力发电机组输出功率得叶片直径： 其中： ——风力发电机组额定输出功率，取； P r ——空气密度（一般取标准大气状态），取m3； ——额定风速，取12m/s； V r D——风轮直径； η——传动系统效率，取； 1 η——发电机效率，取； 2 η——变流器效率，取； 3
C p ——额定功率下风能利用系数,取。 由直径计算可得扫掠面积： 综上可得风轮直径D=104m ，扫掠面积A=84822 m 4. 功率曲线 自然界风速的变化是随机的, 符合马尔可夫过程的特征, 下一时刻的风速和上一时刻的结果没什么可预测的规律。由于风速的这种特性, 可以把风力发电机组的功率随风速的变化用如下的模型来表示： )(t P ——在真实湍流风作用下每一时刻产生的功率, 它由t 时刻的V(t)决定; )(t P stat ——在给定时间段内V(t)的平均值所对应的功率； )(△t P ——表示t 时刻由于风湍流引起的功率波动。 对功率曲线的绘制, 主要在于对风速模型的处理。若假定上式表示的风模型中P stat (t)的始终为零, 即视风速为不随时间变化的稳定值, 在切入风速到切出风速的范围内按照设定的风速步长, 得到对应风速下的最佳叶尖速比和功率系数,带入式： 1η——传动系统效率，取； 2η——发电机效率，取； 3η——变流器效率，取； ——空气密度（一般取标准大气状态），取m 3； V r ——额定风速，取12m/s ； D ——风轮直径； C p ——额定功率下风能利用系数,取。 由以上公式，使用excel 计算出不同风速对应的功率值,见表1