IEC 61400-3
风力机－
第三部分：海上风力机设计要求
1概述
IEC 61400的这一部分的要求是评估海上风力机场地的外部条件和联合IEC 61400-1一起指定确保海上风力机工程完整性的基本设计要求。其目的是提供适当的水平保护风力机在计划使用期那不受任何危险的伤害。
这个标准主要关注海上风力机的结构部件的工程完整性，也考虑到子系统例如控制和保护机制，内部电力系统和机械系统。
2主要元素
概述
以下条款中给定了确保海上风力机的结构、机械、电力和保护系统的安全的工程和技术要求。这个要求规范应用于海上风力机的设计、制造、安装和操作和维护手册以及相关质量管理程序，另外也考虑到按照在海上风力机的安装、运行和维护过程中使用的各种惯例制定安全程序。
设计方法
海上风力机设计过程
安全分类
普通安全类型：应用于故障结果威胁到人员伤害或其他社会或经济结果。
特殊安全类型：应用于安全要求由当地规则决定和/或安全要求由制造商
和客户共同决定。
质量保证
推荐设计系统遵守ISO 9001的要求。
转子－机舱装配标记
以下信息必须显著的标识在转子－机舱装配排上：
●制造商和国家
●模拟和连续号码
●生产年份
●参考风速
●轮毂高度运行风速范围
●运行环境温度范围
●IEC风力机分类
●风力机终端额定电压
●风力机终端频率或在标称值上的变化大于2％时的频率范围。
3外部条件
概述
海上风力机的环境和电网条件可能影响它们的载荷、耐久和运行。为了确保适当的安全和可靠性级别，环境、电网和土壤参数将被考虑到设计中并明白的规定在设计文件里。
环境条件被细分为风力条件、海洋条件（海浪、洋流、水深、海水结冰、海洋植物、海底运动和冲刷）和其它环境条件。电力条件涉及电网条件。
外部条件在细分为普通和极端外部条件。普通外部条件通常涉及周期性结构载荷条件，极端条件表现为罕见的极端设计条件。设计载荷情况将包括潜在的危机联合这些风力机运行模型和其它设计工况的极端条件。
风力机分类
对于海上风力机定义风力机分类依照风速和湍流参数保留适当的设计转子－机舱装配。
更进一步的分类，S类，被定义为使用设计者和/或客户要求的特殊风力或其它外部条件或特殊安全分类。
设计使用寿命至少为20年。
风力条件
对于载荷和安全考虑的风力政策被分成普通风力条件和极端风力条件。
普通风力条件：在风力机普通运行过程中一年中经常发生的风力条件。
极端风力条件：1年一遇或50年一遇的风力条件。
海洋条件
海浪
普通海洋状态（NSS）
普通海浪高度（NWH）
严峻海洋状态（SSS）
严峻海浪高度（SWH）
极端海洋状态（ESS）
极端海浪高度（EWH）
减少海水高度（RWH）
破坏海浪
洋流
次表面洋流
风力产生的，近表面洋流
破坏海浪导致的海浪洋流
普通洋流模型（NCM）
极端洋流模型（ECM）
水深
普通水深范围（NWLR）
极端水深范围（EWLR）
海水结冰
海洋植物
海底运动和冲刷
其它环境条件
以下其它环境条件必须被考虑到设计文件中：
●空气温度；
●湿度；
●空气密度；
●太阳辐射；
●雨水、冰雹、雪和冰冻；
●物质化学反应；
●微粒机械行为；
●盐腐蚀；
●雷电；
●地震；
●水密度；
●水温度；
●交通。
普通其它环境条件
●周围空气温度范围为－10℃到＋40℃；
●相对湿度达到100％；
●太阳辐射强度为10002
W；
m
●空气密度为1.2253
kg；
m
●水密度为10253
kg；
m
●水温度范围为0℃到＋35℃。
极端其它环境条件
●温度；
●雷电；
●冰冻；
●地震。
电网条件
●电压－标称值±10％；
●频率－标称值±2％；
●电压不平衡－电压负次序成分比例不超过2％；
●自动重新连接系统－第一次的自动重新连接周期为0.5到1s，第二
次的时间为10到90s。
●储运损耗－电网储运损耗被假定为每年20次。6h的储运损耗为普通
条件。3个月的储运损害将被考虑为极端条件。
4结构设计
概述
结构分析基于ISO 2394。
设计方法论
载荷
重力和惯性载荷
气动载荷
冲击载荷
水力载荷
海水冰冻载荷
其它载荷
设计工况和载荷情况
对于设计目的，通过设置包括所有的海上风力机能经历的重要条件设计工况来描述海上风力机的有效期。
载荷情况将由运行模式或其它设计工况的联合决定，例如包括外部条件的特殊装配、吊装或维护条件。在合理概率下发生的所有相关载荷都将联合控制和保护系统的行为一起考虑。用来检验风力机结构完整性的设计载荷情况应该结合以下情况计算：
●普通设计工况和适当的普通或极端外部条件；
●故障设计工况和适当的外部条件；
●运输、安装和维护设计工况和适当外部条件。
如果极端外部条件和故障工况关联存在，两者的实际联合将被考虑为一个设计载荷情况。
发电
发电加发生故障或电网丢失条件
启动
普通停机
紧急停机
待机（停止或空转）
待机加故障条件
运输、安装、维护和修理
海水结冰设计载荷情况
载荷和载荷影响计算
载荷和载荷影响计算将被执行使用适当的方法正确的考虑海上风力机的结构动态反应联合相关外部条件。
适当的水力载荷
计算水力载荷
计算海水结冰载荷
其它要求
最终极限状态分析
方法
部分安全因素形式
设计载荷影响
设计抵抗力
最终强度分析
载荷部分安全因素
抵抗力和原料部分安全因素
疲劳故障
特殊部分安全因素
5控制和保护系统
海上风力机的运行和安全由依照IEC 61400-1要求的控制和保护系统支配。
供应商将确保控制和保护系统的所有部件有足够的保护不受海洋条件的影响。
6机械系统
在此标准中机械系统的目的是任何系统都不是由单独的或静态结构部件或电气部件组成，而是使用和通过轴、链接、轴承、滑动片、齿轮和其它装置传递相关运动。在风力机中这些系统可能包括驱动元件，例如齿轮箱、轴和联结，和辅助部件，例如制动、叶片变浆、偏航驱动。辅助部件可能由电力、液压或气压方法驱动。
海上风力机的机械系统设计依照IEC 61400-1的要求。
供应商将确保机械系统的所有部件有足够的保护不受海洋条件的影响。
7 电力系统
海上风力机电力系统的安装包括所有安装在各个独立的海上风力机上的电力设备和风力机终端。
电力收集系统没有包括在这个标准内。
海上风力机电力系统的设计依照IEC 61400-1中的要求除了明确指出那些要求只与陆地风力机有关外。
供应商将通过依照相关国家或国际设计代码或规则挑选适当的腐蚀分类、气候分类、环境分类、污染分类和围栏IP等级，确保机电力统的所有部件有足够的保护不受海洋条件的影响。
8 基础设计
海上风力机基础的设计和结构分析将依照ISO海上结构标准或其它公认的海上设计标准执行。如果使用了ISO标准以外的海上设计标准，必须证明在最终轻度和疲劳方面有相同水平的结构可靠性。
通常设计和分析依照ISO 19900。
基础将被设计用来支撑静态和动态（反复的和暂时的）动作结构不会有额外的变形和振动。特别注意重复的和暂时的动作对结构反应和支撑土地强度的影响。支撑基础部件的海床运动概率将被考虑。由这些运动导致的载荷，如果预期的，将被考虑到设计中。
供应商将确保支撑结构的所有部件有足够的保护不受海洋条件的影响。
9 海上风力机场地外部条件评估
概述
海上风力机相关的环境和电力条件，包括附近涡轮的影响，可能影响它们的载荷、耐久和运行。除了这些条件外，还要考虑在海上风力机场地的地震、地形和土壤条件。
Metocean 数据库
● 风速和风向；
● 大浪高度，海浪周期和方向；
● 风力和海浪相关统计；
● 洋流速度和方向；
● 水深；
● 海水结冰的发生和属性；
● 发生结冰；
● 其它相关metocean 参数例如空气和海水的温度和密度，海水盐度，场地探测术、海洋植物等。
评估风力条件
风力机场地评估中以下参数将被评估：
● 50年一遇的轮毂高度极端评估10-min 平均风速；
● 风速概率密度函数()hub V p ；
● 环境湍流标准偏差σ?（估计纵向成分标准偏差的平均值）和在hub V 在
in V 和out V 之间和hub V 等于ref V 时σ
?的标准偏差σσ?； ● 风切变；
● 空气密度。
场地风力参数包括：
● 在0.2ref V 和0.4ref V 范围内的规则和推断；
● 来自场地的短时间监控测量和来自当地气象站或当地代码或标准的长时间记录的相关分析。
评估海浪
以下参数将被评估：
● 50年一遇的大浪高度假定3个小时参考周期，50,s H ，并联合海浪顶点频率周期范围；
● 1年一遇的大浪高度假定3个小时参考周期，50,s H ，并联合海浪顶点频率周期范围；
● 50年一遇的极端单个海浪高度，50H ；
● 1年一遇的极端单个海浪高度，1H ；
● 50年一遇的衰减单个海浪高度，50red H ；
● 1年一遇的衰减单个海浪高度，1red H ；
● 50年一遇的极端浪头高度。
场地的特殊metocean 数据将被分析用于建立以下参数的长时间连接概率分布：
● 轮毂高度平均风速，hub V ；
● 大浪高度，s H ；
● 顶点频率周期，p T 。
评估海流
除了它们给风力机支撑结构造成冲击载荷外，海流还影响登陆小船的位置和方向并且防卫板可能造成海底冲刷。
1年一遇和50年一遇的极端海洋表面洋流速度将由分析特殊场地的metocean 数据库决定。
评估评估水深、潮汐和风暴潮
评估风力机场地的平均和波动的海水水平以确定以下参数：
●平均海水深度（MSL）；
●最高天文潮（HAT）和最低天文潮（LAT）；
●包括正风暴潮的最高水平面（HSWL）；
●包括负风暴潮的最低水平面（LSWL）；
评估海水结冰
以下参数将由冰冻地图或类似数据的统计数据决定：
●50年一遇的冰层厚度，h；
；
●冰层决定性强度
c
●海流或风力带动浮冰的风险；
●变动水面导致挤压的风险；
●冰块集中频率。
评估海洋植物
海洋植物的厚度和其依靠的深层海水将被评估，基于适当的建议、当地经验和现有的测量。特殊场地的研究必须建立在自然的，可能的厚度和海洋植物依靠的深度。
评估海底运动和冲刷
基于观察，海底变化通常表现如下：
●局部冲刷表现为结构部件周围陡峭边缘冲刷凹陷例如堆和堆群；
●全局冲刷表现为结构周围大范围的浅的冲刷水池，可能导致整个结
构影响，成倍的结构交互作用，或海浪－土壤－结构交互作用。
●沙浪，山脊和浅滩等整个海床运动可能发生在缺乏结构的情况下。
这些运动能导致海底的下降或上升，或重复循环。除此之外人造结
构可能改变局部的沉积传送政策可能加重腐蚀，导致堆积物，或没
有影响。
评估附近风力机的尾流影响
评估附近风力机尾流的影响将按照IEC 64100-1的要求进行。
评估其它环境条件
以下环境条件将被评估通过于海上风力机设计中假定的条件进行比较：
●普通和极端空气温度范围；
●冰雹和雪；
●湿度；
●雷电；
●太阳辐射；
●物质化学反应；
●盐度；
●海水密度；
●海水温度范围。
评估地震条件
评估地震条件将依照IEC 61400-1中的要求执行。
评估天气窗口和天气停工期
天气窗口和天气停工期对于海上风力机的运输、安装和维护是非常重要的。对于风力机场地将进行天气窗口和天气停工期的评估。
评估电网条件
外部电力条件将包括：
普通电压和范围包括通过指定的电压范围和时间段保持连接或分离的要求；
普通频率，范围和改变比例，包括包括通过指定的电压范围和时间段保持连接或分离的要求；
电压不平衡描述为因对称性和非对称性故障产生的百分率负阶段顺序电压；
中性接地方法；
接地故障发现/保护方法；
每年电网储运损耗次数；
自动重新连接系统；
必须的反应补偿时间；
故障电流和持续时间；
风力机终端的相位－相位和相位－接地和短路电阻；
电网后台谐波电压失真；
存在电力直线传输信号如果任何频率相同；
故障剖面用于传输要求；
功率因素控制要求；
斜坡比例要求；
其它电网兼容性要求。
评估土壤条件
土壤调查将被执行为了提供足够的信息确定土壤的特有属性通过影响基础结构和被基础结构影响的深度和范围。这些调查将包括：
●场地地质学调查；
●海底地形学调查包括登记海底巨石、沙浪或障碍物；
●地球物理学研究；
●地球技术研究包括场地测试和试验室试验。
土壤调查将提供以下基础设计的基础数据：
●土壤分类和土壤描述数据；
●切变强度参数；
●变形属性，包括合并参数；
●渗透性；
●预报风力机结构动态属性的硬度和阻尼参数。
10 装配、安装和吊装
概述
海上风力机的制造商必须提供一个清楚描述风力机结构和设备的安装要求的安装手册。海上风力机将由通过这些培训或指导的人员进行安装。
计划编制
制定装配、吊装和安装风力机及相关设备的计划是为了工作能够安全的执行并依照当地和国家的规则。另外计划编制还要包括质量保护程序，考虑以下条件：
●工作和检查计划的详细描述和说明；
●安全执行挖掘工作、爆破和其它与基础和水下建筑有关的行为的规
则，例如打桩操作、放置防冲刷保护和电缆布置；
●适当的植入项目的操作规则，例如基础、螺栓、锚定和加强钢；
●塔架和其它锚定的安装规则；
●海上工作的健康、安全和环境规则，包括潜水安全规则；
●撤退程序（包括当命令撤退时的风力条件的监控和海洋状态）。
安装条件
在海上风力机的安装期间，场地将保持没有出现安全事故或航运风险的状态。
场地通路
进出场地的通路将是安全的并考虑到以下条件：
●进出的障碍和通道；
●排除在外的区域；
●交通；
●接近重力轴承的能力；
●设备在场地的移动；
●船－涡轮的通路系统；
●直升机－涡轮的通路系统。
环境条件
在安装期间，有制造商制定的环境极限将被观察。以下条款将被考虑：
●风速；
●冰雪；
●周围温度；
●雷电；
●能见度；
●雨；
●浪高；
●海水深度不足。
文件
海上风力机的制造商将提供用于海上风力机的装配程序、安装和吊装的图纸、说明书和指南。制造商将提供全部载荷、重量、升降机、特殊工具和用于安全处理和安装海上风力机的必要的程序的详细描述。制造商将提供所有围危险行为的风险评估。
接受、处理和储存
在安装期间处理和运输风力发电设备将通过设备确定适当的任务执行并与制造商的推荐惯例一致。
为了防止风的运动带来的损伤，叶片、机舱、其它气动部分和轻制板条箱将被保护。
基础/锚定系统
在此制造商将指定安全安装或装配、特殊工具、夹具和固定设备以及其它适当的使用设备。
海上风力机装配
海上风力机将依照制造商的指导装配。检查确认所有部件的适当的润滑和前期条件。
海上风力机吊装
海上风力机将由经过正确和安全的海上吊装实践训练的人员进行吊装。
作为特殊训练的一部分，训练将至少包括：
●急救；
●海上详细程序（例如使用救生艇、救生衣、特殊工作服、海上求生）；
●撤退程序，对于受伤或不省人事的人员；
●时使用船、直升机和海上通路系统（特别注意晚上安全转移程序）。
扣件和附加装置
螺纹扣件和其它附加装置将依照风力机制造商推荐的扭矩和/或其它指导安装。核对关键扣件和确认安装扭矩和其它要求将被获得和使用。
特别注意，检查确认以下条件：
●钢缆、电缆、旋转带扣、起重支撑和其它设备和装置的适当装配和
连接；
●安全吊装必须的起吊装置的适当附件。
起重机，升降设备
起重机和升降设备包括所有的其中吊索、吊钩和其它安全吊装必须的设备，将由足够的安全起吊和最终放置载荷。制造商有关吊装和处理的指导和文件将规定信息关于预期载荷和安全上升点部件和/或装配。所有起重设备、吊索和吊钩将被试验和被鉴定符合安全载荷。
11 试车、运行和维护
概述
试车、运行、检查和维护的程序和人员安全都将被详细描述在海上风力机手册中。
设计将同时规定用于检查和维护所有部件时用的安全通道。通道系统将符合当地、国建和国际规定。
安全运行、检查和维护的设计要求
保护人员远离意外接触运动部件的警告设计将被确定，除非能预见会频
繁进出导致它们松动。
警告将包括：
●是结实的建筑；
●不容易绕过；
●在不用分解它们的情况下执行基本维护工作。
为了确保检查和维护人员的安全，设计将包括：
●用于检查和常规维护的安全出入路线和工作场地；
●适当的手段保护人员远离意外接触转动部件和活动部分；
●在攀爬或在站台以上工作时提供安全救生索和安全救带或其它被认
可的保护装置
●依照风力条件和设计工况提供转子和偏航机制或其它机械运动的旋
转障碍同样提供安全的可去除障碍，
●活的领导警告装置；
●适当的卸载积累电力装置；
●适当的人员防火保护；
●机舱专用逃生路线；
●海上风力机紧急情况专用逃生路线；
●逗留在海上风力机上一周所需要的供应品（食物、水、加热、衣服/
毯子）；
●海上安全设备（例如：救生衣、救生船、灯光、报警信号枪、喇叭）。关于试车的指导
加电压
试车试验
安全启动；
●安全停机；
●安全紧急停机；
●从超速或其典型仿真状态安全停机；
●保护系统功能试验。
记录
布置试车行为
运行说明手册
概述
风力机制造商将提供一个操作说明指南并且增加在试车时当地的特殊条件的信息。指南将包括，但是没有限制于：
●通过经过培训或教导的人员执行运行要求；
●安全运行极限和系统描述；
●启动和停机程序；
●一个警告行为清单；
●紧急程序计划；
●定期的要求：
－适当的时候，被认可的眼睛、脚、耳朵和头部保护将被使用，
－适当的时候，所有攀爬塔架的人员，或工作在地面或水面上的人员，将被培训从事这些工作并使用被认可的安全带、安全攀爬辅助工具
或其它安全装置，
运行和维护记录说明
指南规定运行和维护记录将被保留并包括以下：
●风力机证明；
●产能；
●停机时间；
●故障报告的数据和时间；
●维护或修理的数据和时间；
●自然故障或维修；
●采取行动；
●代替部分。
不按时间表的自动停机说明
指南要求以下由于失灵或故障引起的任何不按时间表的自动停机，除非特殊的在其它运行指南或说明里的，在风力机重新启动之前操作者将调查原因。所有不按时间表的停机都将被记录。
减少可靠性的说明
指南要求消除任何畸形或减少可靠性的迹象或警告行为的根本原因。
工作程序计划
指南要求风力机运行依照安全工作程序，包括以下：
●电力系统运行；
●运行和维护联合分类；
●有效清除程序；
●塔架攀爬程序；
●设备处理程序；
●恶劣天气时的行为；
●试车程序和紧急计划。
紧急程序计划
可能的紧急状况将被定义在运行指南中并且要求能指导操作人员的行动。
指南要求当火灾或其它明显的风力机结构或其部件损伤，禁止任何人靠近风力机除非风险经过特殊的评估。
在预备的紧急程序计划中，必须考虑的结构损伤的风险可能会增加在以下工况中：
●超速；
●冰冻条件；
●闪电暴风雨；
●地震；
●坏掉或变松的钢缆丝；
●制动故障；
●风轮不平衡；
●润滑油过失；
●沙尘暴；
●失火，溢流；
●其它部件故障。
维护手册
各个风力机模型都将有一个维护指南，至少包括风力机维护指定的维护要求和紧急程序。指南也提供不按时间表的维护。
维护指南将鉴定部件磨损和指出标准位移。
指南也将包括：
●任何要求的检查和维护将通过受过适当培训或指导的人员执行，时间间
隔按照风力机维护指南的说明。
●描述风力机子系统和它们的运行；
●润滑时间表规定润滑的频率和润滑油或任何其它特殊流体的类型；
●重新编制程序；
风电专业考试题库 以下试题的难易程度用“★”的来表示，其中“★”数量越多表示试题难度越大，共526题。 一、填空题 ★1、风力发电机开始发电时，轮毂高度处的最低风速叫。 （切入风速） ★2、严格按照制造厂家提供的维护日期表对风力发电机组进行的预防性维护是。（定期维护） ★3、禁止一人爬梯或在塔内工作，为安全起见应至少有人工作。（两） ★4、是设在水平轴风力发电机组顶部内装有传动和其他装置的机壳。（机舱） ★5、风能的大小与风速的成正比。（立方）E=1/2（ρtsυ3）式中：ρ!———空气密度（千克/米2）；υ———风速（米/ 秒）；t———时间（秒）；S———截面面积（米2）。 ★6、风力发电机达到额定功率输出时规定的风速叫。（额定风速）★7、叶轮旋转时叶尖运动所生成圆的投影面积称为。 （扫掠面积） ★8、风力发电机的接地电阻应每年测试次。（一） ★9、风力发电机年度维护计划应维护一次。（每年） ★10、SL1500齿轮箱油滤芯的更换周期为个月。（6） ★11、G52机组的额定功率KW。（850） ★★12、凡采用保护接零的供电系统，其中性点接地电阻不得超
过。（4欧） ★★13、在风力发电机电源线上，并联电容器的目的是为了。（提高功率因素） ★★14、风轮的叶尖速比是风轮的和设计风速之比。（叶尖速度）★★15、风力发电机组的偏航系统的主要作用是与其控制系统配合，使风电机的风轮在正常情况下处于。（迎风状态） ★★16、风电场生产必须坚持的原则。 （安全第一，预防为主） ★★17、是风电场选址必须考虑的重要因素之一。（风况） ★★18、风力发电机的是表示风力发电机的净电输出功率和轮毂高度处风速的函数关系。（功率曲线） ★★19、风力发电机组投运后，一般在后进行首次维护。 （三个月） ★★20、瞬时风速的最大值称为。（极大风速） ★★21、正常工作条件下，风力发电机组输出的最高净电功率称为。 （最大功率） ★★22、在国家标准中规定，使用“downwind”来表示。 （主风方向） ★★23、在国家标准中规定，使用“pitch angle”来表示。 (桨距角) ★★24、在国家标准中规定，使用“wind turbine”来表示。 （风力机） ★★25、风力发电机组在调试时首先应检查回路。（相序）
第二章风力机设计理论 2.1 翼型基本知识 翼型几何参数： 如图所示在风轮半径:处取一宽度为dr的叶素，翼型的气动性能直接与翼型外形有关。通常，翼型外形由下列几何参数确定: (l)翼的前缘: 翼的前头A为一圆头; (2)翼的后缘: 翼的尾部B为尖型; (3)翼弦:翼的前缘左与后缘B的连线称翼的弦，左B的长是翼的弦长 (4)翼的上表面: 翼弦上面的弧面; (5)翼的下表面: 翼弦下面的弧面; (6)翼的最大厚度h: 翼上表面与下表面相对应的最大距离; (7)叶片安装角e: 风轮旋转平面与翼弦所成的角; (8)迎角(攻角)a: 翼弦与相对风速所成的角度; (9)入流角功: 旋转平面与相对风速所成的角。
2.2叶片设计的空气动力学理论 2.2.1贝茨理论 世界上第一个关于风力发电机叶轮叶片接受风能的完整理论是1919年由德国的贝茨(Bee)建立的。贝茨理论的建立，是假定叶轮是“理想”的：全部接受风能(没有轮毂)，叶片无限多；对空气流没有阻力；空气流是连续的、不可压缩的；叶片扫掠面上的气流是均匀的；气流速度的方向不论在叶片前或叶片后都是垂直叶片扫掠面的(或称平行叶轮轴线的)，这时的叶轮称“理想叶轮”。其计算简图如图。
V1——距离风力机一定距离的上游风速； V ——通过风轮时的实际风速； V2——离风轮远处的下游风速。 风力贝茨理论计算模型： 风作用在风轮上的力可由Euler 理论(欧拉定理) )(12V V SV F -=ρ 风轮所接受的功率为: )(122V V SV FV P -==ρ 经过风轮叶片的风的动能转化: )(2 12221V V SV T -=?ρ 由2和3式得到 221V V V += 因此风作用在风轮叶片上的力F 和风轮输出的功率P 分别为 )(2 1 2221V V S F -=ρ
海上风电发展 大纲： 一、国外海上风电发展现状及各国远景规划 二、海上风电的特点与面临的困难 三、海上风电发展的关键技术 四、国外海上风电发展现状及各国远景规划 目前已进入运营阶段的海上风电场均位于西北欧，西班牙和日本也建立了各自的首个试验性海上风电场。截至2006年6月，全球共建立了24个海上风电场，累计安装了了402台海上风机，总容量805MW，年发电量约2,800,000,000千瓦时。 西北欧地区的海上风电场布局如下图所示，红色标志由兆瓦级风机构成的运营风电场，紫红色标志由小容量风机构成的运营风电场，而灰色则标志已完成规划的在建风电场。 图1 西北欧海上风电场 已投入运营的大规模海上风电场大多集中在丹麦和英国。其中丹麦海上风电总装机容量达426.8MW，其次是英国339MW，共计现有海上风电装机容量的95%。而德国早在2004年就在北海的Emden树立了首台Enercon的4.5MW风机，西班牙也于今年在其北部港市毕尔巴鄂树立了5台Gamesa 2MW风机。美国已经规划的三个海上风电场Cape Cod，Bluewater Wind，Nai Kun正处于不同阶段的论证与评估阶段，其中Cape Cod风电场将于2009年正式投入运营。 由此可见，各风电大国都不约而同地把注意力集中到海上风电开发的技术研发与运营经验实践中，以图控制海上风电发展的制高点。 根据欧盟的预测，到2020年欧洲的海上风电场总装机容量将从现有的805兆瓦增长到40,000MW。相比之下，过去7年来欧洲海上风电装机容量的年增长率约为35%。欧盟指派的工作组预测欧洲的海上风电潜力约达140,000MW。
《风能理论与技术》 上课教案 课程编号： 课程中文名称：风能理论与技术 课程英文名称： Theory and Technology of Wind Energy 开课学期：7 学分/学时：1.5／24 先修课程：大学物理、流体力学、工程热力学 开课对象：本科生 责任人名单：杜刚、陈江 一、课程简介： 《风能理论与技术》是能源与动力工程学院的专业基础课，以三年级本科生为授课对象，目的是为能源与动力工程学院的学生系统地讲授风能技术的基础理论和工程技术知识，为我国风能产业的发展培养科研和工程技术人才而设置。 风能利用是一个系统工程，风能技术是一门新兴的多学科、交叉型边缘科学，它涉及到流体力学、固体力学、机械工程、电气工程、材料科学、环境科学等多种学科和专业。课程以水平轴风力机为研究解剖对象，以风力机设计中涉及的空气动力学和结构动力学为理论基础,核心内容包括风力机空气动力学、风力机特性、风力机载荷、风力机气动设计、风力机结构及材料、风力机试验等内容，课程还包括风资源及其评估、风电场规划、风电场电气系统等外围知识的介绍，通过本课程学习，引导学生将所学的相关理论知识和方法应用到风力机实际设计中去，使学生能够系统地掌握风力机的基础理论和工程技术知识，提高工程应用的能力。 课程教学以课堂讲解为主，围绕理论和应用两条主线进行：在理论方面，针对本院学生在流体力学和固体力学方面理论基础扎实的优势，通过课堂推导和细致讲解，使其掌握风力机设计和分析中最基本的理论和最核心的方法；在应用方面，通过大量具体案例的讲解和课堂练习训练学生将理论方法应用于实际的能力和技巧，同时提供各种图片和视频，使学生对风能相关的知识和实际工程应用加深直观的了解，拓宽他们的视野；通过这两个方面的学习，是学生初步具备开展风能工程实际工作的能力，并为其在行业内发展打下坚实的理论基础。在教学方法上，以课堂授课为主，结合课间讨论、试验参观以及课后作业等教学形式，使学生牢固掌握风能技术的基础理论和工程技术知识，为以后工作进行风能领域的相关科学研究
高等教育自学考试毕业设计（论文） 风力发电机设计题目 级机电一体化工程09专业班级 姓名高级工程师指导教师姓名、职称
所属助学单位 2011年 4月1 日 目录 1 绪论………………………………………………………………………………… 1 1.1 风力发电机简介 (1) 1.2 风力发电机的发展史简介 (1) 1.3 我国现阶段风电技术发展状况 (2) 1.4 我国现阶段风电技术发展前景和未来发展 (2) 2 风力发电机结构设计……………………………………………………………… 3 2.1 单一风力发电机组成 (3) 2.2 叶片数目 (3) 2.3 机舱 (4) 2.4 转子叶片 (5) 3 风力发电机的回转体结构设计和参数计算 (5) 3.1联轴器的型号及主要参数 (5) 3.2 初步估计回转体危险轴颈的大小 (5) 3.3 叶片扫描半径单元叶尖速比 (6) 4 风轮桨叶的结构设计……………………………………………………………… 6 4.1桨叶轴复位斜板设计 (6) 4.2托架的基本结构设计 (6) 5 风力发电机的其他元件的设计 (6) 5.1 刹车装置的设计 (6) 6 风力发电机在设计中的3个关键技术问题 (7) 6.1空气动力学问题 (7) 6.2结构动力学问题 (7) 6.3控制技术问题 (7)
7 风力发电机的分类………………………………………………………………… 7 8 风力发电机的选取标准 (8) 9 风力发电机对风能以及其它的技术要求………………………………………… 8 9.1风力发电机对风能技术要求 (8) 9.2风力发电机建模的技术是暂态稳定系统 (9) 9.3风力电动机技术之间的能量转换 (10) 10 风力发电机在现实中的使用范例 (10) 结论 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14) 摘要 随着世界工业化进程不断加快，能源消耗不断增加，全球工业有害物质排放量与日俱增，造成了能源短缺和恶性疾病的多发，致使能源和环境成为当今世界两大问题。因此，风力发电的研究显得尤为重要。 我国风电场内无功补偿的方式是在风电场汇集站内装设集中无功补偿装置，这造成风电场无功补偿的投资很大。文章结合实例，通过对不同发电量下风电场的无功损耗和电压波动情况进行计算，提出利用风力发电机的无功功率可基本实现风电场的无功平衡，风电场母线电压的变化是无功补偿设备选型的依据，对于发电量变化引起的母线电压变化不超出电网要求的风电场，应利用风力发电机的无功功率减小汇集站内无功补偿装置的容量，降低无功补偿的投资。 关键词：风力发电、风电场、无功补偿、电压波动
Nysted海上风电场：项目时间表与前期招标 2007-12-06 21:45 Nysted海上风电场：项目时间表与前期招标 供稿人：张蓓文；陆斌供稿时间：2007-6-15 项目时间表 现简单介绍其项目时间表与前期招标情况。 1998年，丹麦政府同生产商达成协议，实施一个大型海上风力发电示范项目，目的在于调查发展海上风力发电场的经济，技术和环境等问题，并为未来风力发电场选择区域。 1999年，丹麦能源部原则上批准安装，并开始了Horns Rev和Nysted初期调研和设计。 2000年夏天，政府得到风力发电场的环境影响评估，于2001年批准了发电场建造的申请。 海上风力发电场的基座建设起始于2002年7月末，基座的建造和安装根据时间表执行，始于承包公布的2002年3月，2003年夏天全部完成，并做好了接收风力涡轮机的准备。第一台涡轮机于年5月9日起开始安装，2003年7月12日开始运行。最后一台涡轮机于2003年9月12日安装并电网，试运行在2003年11月1日结束。 前期招标 ENERGI E2为项目准备了一份技术上非常详细的招标书，其中评价了ENERGI E2在丹麦东部传统火和电网建造，策划和运行方面的经历，以及来自海上风力发电场Vindeby（11×450 kW Bonus）Middelgrunden（10 of 20 x 2MW Bonus）的经验。 涡轮机的选择：选择涡轮机的重要参数有：96％可用性；雷电保护；塔架低空气湿度（为防止腐采用单个起重机用于安装大型部件；能完全打开机舱；在所有电力设备采用电弧监测的防火措施等最后丹麦制造商Bonus（现为Siemens）获得了生产涡轮机的合同，涡轮机额定容量为2.3MW（是机组的升级版），是2004年Bonus所能生产的最大容量涡轮机。 风机叶片的选择：Bonus为Nysted的2.3MW涡轮机开发了一种特殊的叶片（不含胶接接头，一片成此前，叶片先在2000年1.3MW涡轮机预先检测过，运行一年后被拆卸进行全面观察。此外，Bon 专门成立队伍从生产线随机抽取叶片来检测，检测内容包括20年的寿命测试和叶片的断裂测试。基座的选择：海上风机基座设计需要考虑Nysted风力发电场的工作负载、环境负载、水文地理条地质条件。基座适用性包括涡轮机尺寸、土壤条件、水深、浪高、结冰情况等多个技术要素。水力可用于冲刷保护和起重机驳船安装基座的操作研究。基座面积大约为45000m2，占发电场总面积0.2％。水力模型研究包括各项可能的极端事件，如：波浪扰动的数值模拟和海浪，水流和冰受力算。由于Nysted海底石头较多，单桩式基座不可行，重力式基座较为合适。图1： Nysted 风电用的重力型基座，基座运载和安装的过程要求混凝土基座尽可能轻质。为此，该项目的基座采用带个开孔、单杆、顶部冰锥形的六边形底部结构，底部直径15米，最大高度16.25米，单个基座在中重量低于1300吨，适合海上操作。EIDE V号起重机船从运输码头把基座运载过去。然后，通过孔内添加重物和单杆为基座又增加了500吨重量，这些重量可保持基座的稳定性，防止滑移和倾覆刷保护分为两层结构，包括石头外层和一过滤层，材料由驳船上的液力挖掘机放置。 塔架要求：每个塔架有69米高，比陆上涡轮机的塔架低大约10％，这是由于陆上风切高于海上，只要采用较低的塔架就可获得相同的发电量。
1．总体设计 一、气动布局方案 包括对各类构形、型式和气动布局方案的比较和选择、模型吹风，性能及其他气动特性的初步计算，确定整机和各部件（系统）主要参数，各部件相对位置等。最后，绘制整机三面图，并提交有关的分析计算报告。 二、整机总体布置方案 包括整机各部件、各系统、附件和设备等布置。此时要求考虑布置得合理、协调、紧凑，保证正常工作和便于维护等要求，并考虑有效合理的重心位置。最后绘制整机总体布置图，并编写有关报告和说明书。 三、整机总体结构方案 包括对整机结构承力件的布置，传力路线的分析，主要承力构件的承力型式分析，设计分离面和对接型式的选择，和各种结构材料的选择等。整机总体结构方案可结合总体布置一起进行，并在整机总体布置图上加以反映，也可绘制一些附加的图纸。需要有相应的报告和技术说明。 四、各部件和系统的方案 应包括对各部件和系统的要求、组成、原理分析、结构型式、参数及附件的选择等工作。最后，应绘制有关部件的理论图和有关系统的原理图，并编写有关的报告和技术说明。五、整机重量计算、重量分配和重心定位 包括整机总重量的确定、各部分重量的确定、重心和惯量计算等工作。最后应提交有关重量和重心等计算报告，并绘制重心定位图。 六、配套附件 整机配套附件和备件等设备的选择和确定，新材料和新工艺的选择，对新研制的部件要确定技术要求和协作关系。最后提交协作及采购清单等有关文件。总体设计阶段将解决全局性的重大问题，必须精心和慎重地进行，要尽可能充分利用已有的经验，以求总体设计阶段中的重大决策建立在可靠的理论分析和试验基础上，避免以后出现不应有重大反复。阶段的结果是应给出风力发电机组整机三面图，整机总体布置图，重心定位图，整机重量和重心计算报告，性能计算报告，初步的外负载计算报告，整机结构承力初步分析报告，各部件和系统的初步技术要求，部件理论图，系统原理图，新工艺、新材料等协作要求和采购清单等，以及其他有关经济性和使用性能等应有明确文件。 2．总体参数 在风轮气动设计前必须先确定下列总体参数。 一、风轮叶片数B 一般风轮叶片数取决于风轮的尖速比λ。目前用于风力发电一般属于高速风力发电机组，即λ＝4-7 左右，叶片数一般取2—3。用于风力提水的风力机一般属于低速风力机，叶片数较多。叶片数多的风力机在低尖速比运行时有较低的风能利用系数，即有较大的转矩，而且起动风速亦低，因此适用于提水。而叶片数少的风力发电机组的高尖速比运行时有较高的风能利用系数，且起动风速较高。另外，叶片数目确定应与实度一起考虑，既要考虑风能
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 根据《设计任务书》选定额定功率P r =3.5MW ；一般风力机组设计寿命至少为20年，这里选20年设计寿命。 2. 切出风速、切入风速、额定风速 切入风速 取 V in = 3m/s 切出风速 取 V out = 25m/s 额定风速 V r = 12m/s （对于一般变桨距风力发电机组（选 3.5MW ）的额定风速与平均风速之比为1.70左右,V r =1.70V ave =1.70×7.0≈12m/s ） 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： m C V P D p r r 10495.096.095.045.012225.13500000 883 3 213≈???????==πηηηπρ 其中： P r ——风力发电机组额定输出功率，取3.5MW ； ——空气密度（一般取标准大气状态），取1.225kg/m 3； V r ——额定风速，取12m/s ； D ——风轮直径； 1η——传动系统效率，取0.95； 2η——发电机效率，取0.96； 3η——变流器效率，取0.95； C p ——额定功率下风能利用系数,取0.45。 由直径计算可得扫掠面积： 22 2 84824 1044 m D A =?= = ππ 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 t P t P sta t += )(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围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： 32123 8 1ηηπηρD V C P r P = 1η——传动系统效率，取0.95； 2η——发电机效率，取0.96； 3η——变流器效率，取0.95； ——空气密度（一般取标准大气状态），取1.225kg/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0.45。
风力机课程设计 一种简单叶片的设计过程 Hank
一、设计任务 1）基于叶素和动量理论设计设计水平轴风力机叶片； 2）绘制风力机叶片弦长随叶片展向长度的变化曲线； 3）绘制风力机叶片扭角随叶片展向长度的变化曲线； 4）绘制设计风力机的性能曲线； 5）绘制设计叶片的图纸，以及各位置的叶片翼型结构图纸； 6）编写设计说明书，并附上必要的计算公式 二、常用符号 Pd 设计功率 U∞设计风速 W 合成流度 ω风轮旋转角速度 ρ空气密度 c 弦长 λ叶尖速比 D 风轮直径 R 风轮半径 σ叶片弦长实度 r φ 叶素倾角 β 叶素安装角 α叶素攻角 Cl 升力系数 Cd 阻力系数 M 总力矩 P 总功率 Cp 风能利用系数 a 轴向诱导因子 b 切向诱导因子
三、 基础理论 切向速度： (1-1) 轴向速度： (1-2) 叶素合成流速: (1-3) 入流角：(1) sin U a W φ∞-= (1-4a) (1) cos 2r b a ωφ+= (1-4b) 攻角：φα=-β (1-5) 垂直分力系数：sin cos y l d C C C φφ=- (1-6) 水平分力系数：cos sin x l d C C C φφ=+ (1-7) 迭代方程：2 2214sin 4sin r r x y a C C a φφσσ=(-)- (1-8) 14sin cos r y b C b φφσ= + (1-9) 叶片弦长实度： 22r N c N c R R σ= = ππμ (1-10) 叶素单位圆环扇面：24()(1)M U r b a r r ωδ∞δ=πρ- (1-11) 风能利用系数表达式： 321 2p P C U R ρ∞= π (1-12) 翼型与尖速比的关系：2r l C σλ= (1-13) 0(1b) y V r ω=+0(1)x V U a ∞= - W ==
摘要 自然风的速度和方向是随机变化的，风能具有不确定特点，如何使风力发电机的输出功率稳定，是风力发电技术的一个重要课题。迄今为止，已提出了多种改善风力品质的方法，例如采用变转速控制技术，可以利用风轮的转动惯量平滑输出功率。由于变转速风力发电组采用的是电力电子装置，当它将电能输出输送给电网时，会产生变化的电力协波，并使功率因素恶化。 风能利用发展中的关键技术问题风能技术是一项涉及多个学科的综合技术。而且，风力机具有不同于通常机械系统的特性：动力源是具有很强随机性和不连续性的自然风，叶片经常运行在失速工况，传动系统的动力输入异常不规则，疲劳负载高于通常旋转机械几十倍。 本文通过对风力发电机的总体设计，叶片、轮毂机构的设计，水平回转机构的设计，齿轮箱系统的设计，以达到利用风能发电的目的，有效利用风能资源，减少对不可再生资源的消耗，降低对环境的污染。 关键词：风能；风力发电机；叶片；轮毂；齿轮箱
Abstract Natural wind speed and direction of change is random, wind characteristics of uncertainty, how to make wind turbine output power stability, wind power technology is an important subject. So far, have raised a variety of ways to improve the quality of the wind, such as the use of variable speed control technology, can make use of wind round the moment of inertia smooth power output. Because variable speed wind power group using a power electronic devices, when it will transfer to the output of electric power grids, will change in the wave's power, and power factor deterioration. Use of wind energy in the development of key technical issues involved in wind energy technology is one of a number of integrated technical disciplines. Moreover, the wind turbine is usually different from the mechanical system characteristics: a strong power source is not random and continuity of the natural wind, the leaves often run in the stall condition, the power transmission system very irregular importation, fatigue load than Rotating Machinery usually several times. Based on the wind turbine design, leaves, the wheel design, level of rotating the design, gear box system design, use of wind power to achieve the objective of effective use of wind energy resources, reduce non-renewable resources Consumption, reduce the environmental pollution. Key words: wind power；wind power generators；blade；wheel；Gearbox
海上风电机组的概念设计 目前，海上风力发电机组的主流机型是2.3～5MW双馈或半直驱机型，已交付或已有订单的机型主要如下表所示： 公司名称机组型号已交付使用正在安装已有订单丹麦vestas V90 /3MW257台260台（含V112）西门子公司SWT-2.3311台90台 西门子公司SWT-3.6151台593台 德国REpower5M8台351台 德国Multibrid M500027台245台德国Enercon E-126/6MW8台 GE公司GE 3.6sl 7台130台 华锐公司3MW 34台 德国BARD VM5MW 5台80台 德国Nordex2MW 8台 德国Nordex 2.5MW 11台 芬兰WinWind 3MW 10台 由上表可见丹麦vestas 的V90 /3MW，西门子公司的SWT-3.6，德国REpower的5M，德国Multibrid的M5000，GE公司的GE 3.6sl和德国BARD公司的VM5MW机组被市场认可，由此可见3MW以上风电 机组是最近几年海 上风力发电机组的 主力机型。 V90 /3MW机 组是vestas在2002 年5月开始试制 的，右图为V90 /3MW的示意图。 V90 /3MW机
组是首台采用紧凑型结构的风力发电机组，可以认为是取消了低速轴。2009年9月vestas又研制出了V112-3.0MW离岸型风力发电机组，这是V90-3.0MW的改进型，其安全等级为IECS，适于在平均风速9.5m/s的海上使用，这种机组采用三级增速齿轮箱，永磁同步发电机，短低速轴。该机型应该是维斯塔斯准备大批量生产的产品，下图为V112-3.0MW的外形图。 V112-3.0MW机组计划安装在英国沃尔尼第二海上风力发电场，2011年年底交付使用。V112-3.0MW技术参数如下表所示： 序号部件单位数值 1 机组数据 1.1 制造厂家/型号V112－3.0MW 1.2 额定功率kW 3000 1.3 轮毂高度（推荐方案）m 84.94/119 1.4 切入风速m/s 3 1.5 额定风速m/s 12 1.6 切出风速（10分钟平均值）m/s 25 1.7 极端（生存）风速（3秒最大值）m/s 59.5(IECIIA)5 2.5（IECIIIA） 1.8 预期寿命y 20 2 风轮
一、摆脱习惯性思维训练题 1、某人的衬衣纽扣掉进了已经倒入咖啡的杯子里，他赶紧从杯子里拾起纽扣，不但手不湿，连纽扣也是干的，这是怎么回事？（只倒了咖啡没倒水） 2、汽车司机的哥哥叫李强，可是李强并没有弟弟，这是怎么回事？（汽车司机是女的） 3、如果你口袋里的火柴盒中只剩下一根火柴，黑夜里你走进房间，房间里有蜡烛、油灯及煤气灶，那么，你先点燃什么？（先点燃火柴） 4、广场上有一匹马，马头朝东站立着，后来又向左转270°，请问，这时它的 尾巴指向哪个方向？（指向下边） 5、一天晚上，老王正在读一本很有趣的书，他的孩子把灯关了，尽管屋里一团 漆黑，可老王仍在继续读书，这是怎么回事？（盲文书） 6、天花板下悬挂两根相距5米的长绳，在旁边的桌子上有些小纸条和一把剪刀， 你能站在两绳之间不动，伸开双臂，两手各拉住一根绳子吗？ （先用一根绳子把剪刀缚住，推动剪刀使它移动，然后走过去用一只手抓住另一根绳，另一只手接过移动来的剪刀） 发散性思维——GPS的功能 1.确定移动物的确切位置； 2.追踪小偷； 3.测速； 4.为盲人指路； 5.研究地质（地质灾害预测）； 6.找离家出走的人（小孩、痴呆老人，嫌疑人） 7.测量湿度； 8.监测路面施工状况，起重大件位移、速度控制； 9.绘制地图； 10.导航; 11.考古。 1.列举体温计诸缺点 1)现有的体温计必须接触人体才能测量，在医院同一支体温计先后 来测量不同人的体温，有时可能会引起疾病传染； 2)体温计不能测量人体内脏的温度；
3)体温计不便于儿童测量体温； 4)体温计不便于测量人的额头温度； 5)体温计不便随身携带，随时测量； 6)体温计不能弯曲。 2.分析、鉴别缺点，确定创新主题，进行创新设计。 1)防传染，研制非接触体温计（红外辐射式）； 2)为测内脏温度，设计微型肠道温度计； 3)为便于儿童测量温度，设计汤匙型体温计； 4)针对不能弯曲和测额头温度，开发出额头薄片温度计； 5)为便于随身携带，研制戒指式温度计。 2 希望点列举法 缺点列举与希望点列举区别 原理:提出希望,经过归纳,实现创造。 步骤： 1)了解人们的需求心理（生理、安全、社交、自尊、自我实现、生产和科研需 求）【求新、求美、求异、求实、求全、求奇、求快、求廉、求健、求胜、求稳】“方便”（面、粥、净菜）；“肥胖”（减肥茶、健身，医疗）；“省电” 2)列举、收集希望点 a多观察、多联想，紧扣人们的需求b广泛征求意见或进行抽样调查c采用智力激励法实施列举 3）希望点的分析与鉴别 运用希望点列举法改进手机 1)希望手机与GPS联接，迷路时充当向导。2）希望手机高度智能化、情感 化，它是人的工具又是朋友，烦闷时谈心，孤寂时聊天。3）希望手机配医学专家系统，病时获诊断、处方。4）希望可以利用手机记帐和个人理财。5）希望手机在夜行时充当手电筒。6）希望手机上网像计算机上网一样方便。7）希望手机能接受电台、电视台的节目。8）希望生产出适合各种性格和年龄的人们使用的具有不同色彩的手机。9）希望手机的形状和体积像手表，可以轻松地戴在手上。10）希望手机的体积大幅度减少，从而将之设计为各种的服饰（如项链、领带夹、耳坠），悬挂、镶嵌或佩带在身上或服装上。11）希望手机同时也是一支精致的钢笔。12)希望手机没有电辐射的危害。13)希望手机具防窃、遗失提醒功能。14)希望手机可视通讯，采集、交换数据。15)希望手机具遥控器功能，甚至通讯控制家用电器。16）希望手机家庭、社会治安网连通。 IBM公司2000年8月在一次高科技展览会展示：耳环（耳机），项链（话筒），戒指（呼叫时灯闪烁），手表（拨入拨出号码显示，接入呼出按钮） 用属性列举法提出改进电风扇的新设想 1.对现有的电风扇进行分析，并列举属性 组成：电动机、扇叶、立柱、开关等；驱动：电力；功能：送风。 1)名词属性 整体：台式、落地式、吊式、壁式；部件：电动机、扇叶、网罩、立柱、底柱、控制器；材料：钢、铝合金、铸铁、塑料；制造方法：铸造、机加
海上风力发电所面临的困境 1、规划困局 据业内人士透漏，“与陆上风电多建设在人烟稀少之地不同，海洋寸海寸金，各地方政府早已对自己的海域做出规划。显然，在生态农业、养殖、旅游以及沿海城镇经济诸多选择中，目前仅能盈亏“平衡甚至亏本的海上风电并不是各级政府的首选项目。在海上发展风电，不只是发改委、能源局说了算，海洋局是海域的直接管理部门，能源局的风电规划与海洋区域功能区划之间缺乏协调沟通，而地方利益在海上风电中也没有得到体现。”[行业透视， 2012年2月，xx] 2、技术瓶颈 在海上建设风电场，所需风电设备的技术含量要大大超过陆上风电。我国的风机制造企业，由于起步较晚，技术水平相比国外普遍落后，目前国内企业制造的大型风机，存在着稳定性不足的问题，而海上风机的维修时间较长，且成本非常高，这样也间接推高了海上风电场的投资成本。在经营风险较大的情况下，一些企业对海上风电领域内的投资采取了观望的态度。除了风机技术外，输电技术也是制约海上风电开发的关键技术。要想解决海上风电的并网问题，我国需建设女全、稳定和高效运行的智能电网。 海洋工程技术在海上风电的开发过程中，同样是小可缺少的关键技术。海上风电设备研制和风电场的建设可以说是海洋工程装备设计研发的一个重要领域，或者说是海洋工程装备的重要拓展领域。目前海上风电场大都位于水深 20m左右的近海海域，采用固基的着底式风电机塔。今后将逐步向水深100m 甚至几百米的海域发展，浮基海上风电场将是一种经济性和实用性兼顾的重要发展方向。从保证海上风电塔(固基或浮基)、锚碇系统有效运行的观点而言，除了其本身的特殊要求外，与传统的海洋工程装备(如各类海洋石油平台)有相当多的共性关键技术问题。 3、成本问题
摘要 这篇文章介绍了海上风电场建设简况、海上风力发电机组的组成、海上风电机组基础的形式、海上风电机组基础的设计。 关键词电力系统；海上风电场；海上风电机组基础；设计 Abstract This article describes the overview of offshore wind farm con struct ion, the compositi on ofthe offshore wind turb ine, offshore wind turb ines based on the formbased desig n ofoffshore wind turb in es. Key Words electric power system。Offshore wind farm。Offshore wind turbine foundation。design 丄、八— 1刖言 1.1全球海上风电场建设简况 截止到2018年2月7日，全球海上风电场累计装机容量达到238,000MV y比上 年增加了21%。 1.2中国 截至2018年底，中国的风电累计装机容量达到44.7GV,首次居世界首位，亚
洲的另外一个发展中大国印度也首次跻身风电累计装机容量世界前五位。
1.3海上风力发电机组通常分为以下三个主要部分: <1）塔头<风轮与机舱）[ <2） 塔架 <3）基础<水下结构与地基）与场 址条件密切相关的特定设计；’?支撑 『结构 约占整个工程成本的20%-30% 对整机安全至关重要。 2海上风电机组基础的形式 2.1海上风电机组基础的形式 目前经常被讨论的基础形式主要涵盖参考海洋平台的固定式基础，和处于概念阶段的漂浮式基础，具体包括： 单桩基础； 重力式基础； 吸力式基础； 多桩基础； 漂浮式基础
摘要 绿色能源的未来在于大型风力发电场，而大型风电场的未来在海上。本文简要叙述了全球海上风力发电的近况和一些主要国家的发展计划，并介绍了海上风电场的基础结构和吊装方法。 关键词：海上风电；风力发电机组；基础结构；吊装方法。 要旨 このページグリーンエネルギーの未来は大型風力発電場、大型風力発電の未来は海上。本文は簡単に述べた世界の海上風力発電の近況といくつかの主要国の発展計画を紹介した海上風力発電の基礎構造と架設方法。 キーワード海上風力発電、風力発電ユニット；基礎構造；架設方法。
1 引言 1.1 风力发电是近年来世界各国普遍关注的可再生能源开发项目之一，发展速度非常快。1997~2004年，全球风电装机容量平均增长率达26.1%。目前全球风电装机容量已经达到5000万千瓦左右，相当于47座标准核电站。随着风电技术逐渐由陆上延伸到海上，海上风力发电已经成为世界可再生能源发展领域的焦点。 1.2 海上风能的优点 风能资源储量大、环境污染小、不占用耕地;低风切变，低湍流强度——较低的疲劳载荷；高产出：海上风电场对噪音要求较低，可通过增加转动速度及电压来提高电能产出；海上风电场允许单机容量更大的风机，高者可达5MW—10MW 2 海上风能的利用特点 海上风况优于陆地，风流过粗糙的地表或障碍物时，风速的大小和方向都会变化，而海面粗糙度小，离岸10km的海上风速通常比沿岸陆上高约25%；海上风湍流强度小，具有稳定的主导风向，机组承受的疲劳负荷较低，使得风机寿命更长；风切变小，因而塔架可以较短；在海上开发利用风能，受噪声、景观影响、鸟类影响、电磁波干扰等问题的限制较少；海上风电场不占陆上土地，不涉及土地征用等问题，对于人口比较集中，陆地面积相对较小、濒临海洋的国家或地区较适合发展海上风电海上风能的开发利用不会造成大气污染和产生任何有害物质，可减少温室效应气体的排放。 3 海上风电机组的发展 3.1 第一个发展阶段——500~600kW级样机研制 早在上世纪70年代初，一些欧洲国家就提出了利用海上风能发电的想法，到1991~1997年，丹麦、荷兰和瑞典才完成了样机的试制，通过对样机进行的试验，首次获得了海上风力发电机组的工作经验。但从经济观点来看，500~600kW级的风力发电机组和项目规模都显得太小了。因此，丹麦、荷兰等欧洲国家随之开展了新的研究和发展计划。有关部门也开始重新以严肃的态度对待海上风电场的建设工作。 3.2第二个发展阶段——第一代MW级海上商业用风力发电机组的开发 2002年，5 个新的海上风电场的建设，功率为1.5~2MW的风力发电机组向公共
海上风电施工简介 目录 1 海上风电场主要单项工程施工方案 (1) 1.1 风机基础施工方案 (1) 1.2 风机安装施工方案 (13) 1.3 海底电缆施工方案 (19)
1.4海上升压站施工方案 (23) 2 国内主要海上施工企业以及施工能力调研 (35) 2.1 中铁大桥局 (35) 2.2 中交系统下企业 (41) 2.3 中石（海）油工程公司 (46) 2.4 龙源振华工程公司 (48) 3 国内海洋开发建设领域施工业绩 (52) 3.1 跨海大桥工程 (52) 3.2 港口设施工程 (55) 3.3 海洋石油工程 (55) 3.4 海上风电场工程 (58) 4 结语 (59)
1 海上风电场主要单项工程施工方案 1.1 风机基础施工方案 国外海上风电起步较早，上世纪九十年代起就开始研究和建设海上试验风电场，2000年后，随风力发电机组技术的发展，单机容量逐步加大，机组可靠性进一步提高，大型海上风电场开始逐步出现。国外海上风机基础一般有单桩、重力式、导管架、吸力式、漂浮式等基础型式，其中单桩、重力式和导管架基础这三种基础型式已经有了较成熟的应用经验，而吸力式和漂浮式基础尚处于试验阶段。舟山风电发展迅速。 目前国内海上风机基础尚处于探索阶段，已建成的四个海上风电项目，除渤海绥中一台机利用了原石油平台外，上海东海大桥海上风电场和响水近海试验风电场均采用混凝土高桩承台基础，江苏如东潮间带风电场则采用了混凝土低桩承台、导管架及单桩三种基础型式。 图1.1-1 重力式基础型式 图1.1-2 多桩导管架基础型式
图1.1-3 四桩桁架式导管架基础型式图1.1-4单桩基础型式 图1.1-5 高桩混凝土承台基础型式图1.1-6低桩承台基础型式基于国内外海上、滩涂区域风电场的建设经验，结合普陀6号海上风电场2区工程的特点及国内海洋工程、港口工程施工设备、施工能力，可研阶段重点考察桩式基础，并针对5.0MW风电机组拟定五桩导管架基础、高桩混凝土承台基础和四桩桁架式导管架基础作为代表方案进行设计、分析比较。 1.1.1 多桩导管架基础施工 图1.1-7 五桩导管架基础型式图1.1-8 四桩桁架式基础型式
摘要 这篇文章介绍了海上风电场建设概况、海上风力发电机组的组成、海上风电机组基础的形式、海上风电机组基础的设计。 关键词电力系统；海上风电场；海上风电机组基础；设计
Abstract This article describes the overview of offshore wind farm construction, the composition ofthe offshore wind turbine, offshore wind turbines based on the form-based design ofoffshore wind turbines. Key Words electric power system;Offshore wind farm; Offshore wind turbine foundation; design
1前言 1.1全球海上风电场建设概况 截止到2012年2月7日，全球海上风电场累计装机容量达到238,000MW，比上年增加了21％。 1.2 中国 截至2010年底，中国的风电累计装机容量达到44.7GW，首次居世界首位，亚洲的另外一个发展中大国印度也首次跻身风电累计装机容量世界前五位。 1.3海上风力发电机组通常分为以下三个主要部分： （1）塔头（风轮与机舱） （2）塔架 （3）基础（水下结构与地基） ?与场址条件密切相关的特定设计；?约占整个工程成本的20%-30%； ?对整机安全至关重要。支撑结构
2 海上风电机组基础的形式 2.1海上风电机组基础的形式 目前经常被讨论的基础形式主要涵盖参考海洋平台的固定式基础，和处于概念阶段的漂浮式基础，具体包括： ?单桩基础； ?重力式基础； ?吸力式基础； ?多桩基础； ?漂浮式基础 2.1.1单桩基础：（如图1所示） 采用直径3～5m 的大直径钢管桩，在沉好桩后，桩顶固定好过渡段，将塔架安装其上。单桩基础一般安装至海床下10-20m，深度取决于海床基类型。此种方式受海底地质条件和水深约束较大，需要防止海流对海床的冲刷，不适合于25m 以上的海域。 2.1.2重力式基础：（如图2所示） 图1 单桩基础示意图
风力发电机组设计与制 造课程设计 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
课程设计(综合实验)报告 ( 2012 – 2013 年度第二学期) 名称： 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 成绩： 日期：2013年 7月3日 目录
任务书设计内容
风电机组总体技术设计 目的与任务 主要目的： 1. 以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法； 2. 熟悉相关的工程设计软件； 3. 掌握科研报告的撰写方法。 主要任务： 每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括： 1. 确定风电机组的总体技术参数； 2. 关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数； 3. 计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数； 4. 完成叶片设计任务； 5. 确定塔架的设计方案。 6. 每人撰写一份课程设计报告。 主要内容 每人选择功率范围在至6MW之间的风电机组进行设计。 1.原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为s，60米高度年平均风速为s，70米高度年平均风速为 m/s，当地历史最大风速为49m/s，用户希望安装 MW至6MW之间的风力机。采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。空气密度设定为m3。 2.设计内容
（1）确定整机设计的技术参数。设定几种风力机的C p 曲线和C t 曲线，风力机 基本参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔架高度等，根据标准确定风力机等级； （2）关键部件气动载荷的计算。设定几种风轮的C p 曲线和C t 曲线，计算几种 关键零部件的载荷（叶片载荷、风轮载荷、主轴载荷、连轴器载荷和塔架载荷等）；根据载荷和功率确定所选定机型主要部件的技术参数（齿轮箱、发电机、变流器、连轴器、偏航和变桨距电机等）和型式。以上内容建议用计算机编程实现，确定整机和各部件（系统）的主要技术参数。 （3）塔架根部截面应力计算。计算暴风工况下风轮的气动推力，参考风电机组的整体设计参数，计算塔架根部截面的应力。最后提交有关的分析计算报告。进度计划 设计（实验）成果要求 提供设计的风电机组的性能计算结果；