第3章风电场设计

编制说明《》是我单位根据招标人提供的设计文件，招标文件的描述及现场考察结果, 参考现行国规，结合我单位多年来的各类工程建设经验，并严格按照ISO9001质量管理体系、GB/T28001职业安全健康管理体系、ISO14001环境管理体系，针对本工程场道路、风机基础等施工重点，本着为建设单位保质量、保工期的最终要求，并经我单位工程技术人员论证和方案研讨比较，提出了我们的施工方案，在施工中将进一步深化完善各分部、分项工程施工方案，并报建设单位和监理审批，实现华能即墨丰城风电场一期49.5MW工程风机吊装平台、场道路、风机基础、箱变基础、接地施工A标段“优质、高速、安全、低耗、环保”的施工总目标。

第一章、编制依据一、招标文件华能即墨丰城风电场一期49.5MW工程风机吊装平台、场道路、风机基础、箱变基础、接地施工A标段招标文件。

二、主要技术标准、规规程三、主要法规四、其他文件1、省文明施工管理规定；2、省建设主管部门的管理条例及办法；3、现场调查所取得的资料；4、我单位编制的华能即墨丰城风电场一期49.5MW工程风机吊装平台、场道路、风机基础、箱变基础、接地施工A标段预算资料；5、建筑业十项新技术；6、施工方案研讨记录。

第二章、工程概况一、工程简介二、工程概况华能即墨丰城风电场一期工程场址位于即墨市境，即墨市位于东经120°07′～121°23′，北纬36°18′～36°37′之间，东临黄海，与日本、韩国隔海相望，南依崂山，近靠。

地势由东南向西北倾斜，东部多为低山丘陵，西部低洼。

本期工程共设20台风机，风机轮毂高度75m，单机容量为1.5MW，风机基础设计级别为2级，结构安全等级为2级，抗震设计烈度为6度，相应地震动峰值加速度0.05g。

本工程分两个标段，其中A标段为1＃～10＃风机基础、箱变基础、吊装平台、接地工程及场道路（包括升压站的进站道路、利用道路的改造）；B标段为11＃～20＃风机基础、箱变基础、吊装平台、接地工程及风机间连接道路（包括利用道路的改造）。

风力发电技术与风电场工程第三章练习题及答案一、填空题1、并网型风力发电机的功能是将风轮获取的空气动能转换成机械能，再将机械能转换为电能，输送到电网中。

2、并网型风力发电机组的整体结构分为叶轮、机舱、塔架、和基础等几大部分。

3、机舱内布置的传动系统，由主轴、齿轮箱、联轴器和发电机等构成。

4、机舱底座是机组主驱动链和偏航机构固定的基础，并能将载荷传递到塔架上去。

5、铸造底座一般采用球墨铸铁制造，铸件尺寸稳定，吸振性和低温型较好。

6、整流罩是置于轮毂前面的罩子，其作用是整流，减小轮毂的阻力和保护轮毂中的设备。

7、风电机组的基础通常为钢筋混凝土结构，并且根据当地地质情况设计成不同的形式。

基础周围还要设置预防雷击的接地系统。

8、塔架的基本形式有桁架式塔架和圆筒式塔架两大类。

桁架式塔架优点为制造简单，成本低，运输方便，缺点为通向塔顶的上下梯子不好安排，塔架过于敞开，维护人员上下不安全。

塔筒式塔架优点是美观大方，塔身封闭，风电机组维护时上下塔架安全可靠。

9、塔架高度主要依据风轮直径确定。

10、风电机组的基础主要按照塔架的载荷和机组所在地的气候环境条件，结合高层建筑建设规范建造。

11、风力发电机组的机械传动系统包括轮毂、主轴、齿轮箱、制动器、联轴器以及安全装置等。

12、齿轮箱的作用是传递扭矩和提供转速，通过两到三级渐开线圆柱齿轮增速传动得以实现，一般常采用行星齿轮或行星加平行轴齿轮组合传动结构。

13、齿轮箱输出轴（高速轴）通过柔性联轴器与发电机轴连接。

14、联轴器通过绝缘构件阻止发电机磁化齿轮箱内的齿轮和轴承等钢制零件，避免这些零件发生电腐蚀现象。

联轴器上还设置有扭矩限制装置用以保护传动轴系，防止过载运行。

15、偏航系统功能就是跟踪风向的变化，驱动机舱围绕塔架中心线旋转，使风轮扫掠面与风向保持垂直。

16、机舱的偏航运动是由偏航齿轮装置自动执行的，它是根据风向仪提供的风向信号，由控制系统发出指令，通过传动机构使机舱旋转，让风轮始终处于迎风位置。

第一章风能及风能资源一．风的成因风是环绕地球大气层中的空气流动．流动的空气所具有的能量，也就是风所具有的动能，就称为风能．从广义太阳能的观点看，风能是由太阳能转化而来的．来自太阳能的辐射能不断地传送到地球表面周围，因受太阳照射而受热的情况不同，地球表面各处产生了温差，因而产生气压差，由此形成了空气的流动．因此，可以说是太阳把能量以热能的形式传到地球而后又转换成风能的．二风的风类大气环流――地球表面的大气环流是由于太阳辐射及地球自转而引起的．在赤道上，太阳垂直照射，地面受热很强：而在地球两极地区，太阳是倾斜照射的，地面受热则较弱，热空气较冷空气轻，就造成在赤道附近热空气向空间上升，并通过大气层上部流向两极；两极地区的冷空气则流向赤道．由于地球本身自西向东旋转的结果，这种大气环流在北半球产生了东北风，在南半球则产生了东南风，分别称为东北信风和东南信风.海陆风――沿海地球陆地同海上所形成的风向交替的海风与陆风，它们是由于昼夜之间温度变化而造成的．在白日，陆地上接受的太阳辐射热量较海水要强，因而陆地上的空气受热向上流动，而海洋面上的空气较冷，较冷的空气则自海洋流向沿岸陆地，这样就形成了海风；在夜间，陆地上的空气比海洋上的空气冷却要快，这样就造成海洋上的空气上升，而陆地上较冷的空气沿地面流向海洋，形成了陆风.山谷风――山岳地区在一昼夜间风向交替的山风（或称山岳风）与谷风（或称平原风）．谷风的产生是由于日间太阳照射使山坡上的空气温度升高，热空气上升，而地势地处的冷空气则自山谷向上流动，这就形成了谷风；到了夜晚，空气中的热量向高空散发，高空中的空气密度增大，空气则沿山坡向下流动，这就形成了山风．第二章风的描述如上所述，风是由于空气的流动而形成的，因此可被看做是向量，包括空气流动的速度及流动的方向两个要素，也即是风速和风向．对于人类来说，风是最熟悉的自然现象之一，风速与风向在不同的时间（每日每月每年）都有一定的周期性变化．为了估算某一地域的风能资源，必须测量出每日、每月、每年的风速及风向数据，了解其变化的情况。

风电场规划课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解风电场的基本概念、组成及工作原理；2. 掌握风电场的规划流程、方法和评价指标；3. 了解我国风电产业的发展现状及政策。

技能目标：1. 能够运用所学知识，分析并评估风电场的建设条件；2. 能够设计简单的风电场规划方案，并进行优化；3. 能够运用相关软件或工具，进行风电场的数据处理和分析。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对新能源及其应用的兴趣，提高环保意识；2. 增强学生的团队合作意识和解决问题的能力；3. 培养学生关注国家能源战略，树立社会责任感。

分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为高中年级新能源技术及应用课程的一部分，旨在帮助学生了解风电场规划的实际应用。

课程性质为理论与实践相结合，注重培养学生的动手操作能力和实际问题解决能力。

学生特点为具备一定的物理基础和数学基础，对新能源技术感兴趣，但可能缺乏实际操作经验。

教学要求注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生的实践能力。

二、教学内容1. 风电场基本概念与原理- 风电场的定义、组成及分类- 风能资源的评估与利用- 风力发电机的工作原理及性能参数2. 风电场规划流程与方法- 风电场选址与建设条件分析- 风电场布局设计及优化- 风电场经济效益及环境影响评价3. 风电场规划案例分析- 国内外典型风电场项目介绍- 案例分析与讨论- 学生小组讨论，设计风电场规划方案4. 我国风电产业政策与发展现状- 新能源政策及风电产业发展规划- 我国风电场建设现状与挑战- 学生探讨风电产业发展前景及个人职业规划5. 教学大纲与进度安排- 第1周：风电场基本概念与原理- 第2周：风电场规划流程与方法- 第3周：风电场规划案例分析- 第4周：我国风电产业政策与发展现状教学内容依据课程目标和教材章节进行编排，注重科学性和系统性。

教学过程中，教师需引导学生主动参与，鼓励学生提出问题、分析问题，并通过案例教学和实践操作，提高学生的实际操作能力。

第一章风及风能资源一、风的形成及影响因素1.风的产生：是由地球外表大气层由于太阳的辐射而引起的空气流动，大气压差是风产生的根本原因2.特性：周期性、多样性、复杂性3.风的分类：季风、山谷风、海陆风、台风、龙卷风二、风的测量1.风的测量包括风向和风速两种2.风向测量：风向测量是指测量风的来向风向测量装置：1)风向标：是测量风向最通用的装置，有单翼型、双翼型、流线型2)风向杆（安装方位指向正南）、风速仪（可测风向和风速，一般安装在离地面10米的高度）3.风向表示法：风向一般用16个方位表示，静风记为C。

4.风能密度:单位截面积的风所含的能量称为风能密度，常以W/m2表示。

三、风资源分布1.我国风资分布可划分为：风能丰富区、风能较丰富区、风能可利用区、风能贫乏区1)风能丰富区:有效风能密度＞200W/m2。

2)风能较丰富区：有效风能密度为150~200W/m2，3~20m/s风速出现的全年累计时间为4000~5000h。

3)风能可利用区：有效风能密度在50~150W/m2之间，3~20m/s风速出现时数约在2000~4000h之间。

4)风能贫乏区：该区风能密度低于50W/m2，全年时间低于2000h第二章风力机的理论基础一、贝兹理论二、翼型的几何参数三、风车理论四、叶素理论气动效率五、葛劳渥漩涡理论六、葛劳渥轴线推力和扭矩计算有限长的叶片，叶片的下游存在尾迹涡，主要有两个漩涡区：一个在轮毂附近，一个在叶尖。

漩涡诱导速度可看成以下三个漩涡系叠加的合速:①中心涡，集中在转轴上②每个叶片的边界涡③每个叶片尖部形成的螺旋涡七、风力机的相似特性相似准则：所谓模型与风力机实物相似是指风轮与空气的能量传递过程以及空气在风轮内向流动过程相似，或者说它们在任一对应点的同名物理量之比保持常数。

流过风力机的气流属于不可压缩流体，理论上应满足几何相似、运动相似和雷诺数相等。

对风力机而言，后一个条件实际做不到，故一般仅以前两个条件作为模型和风力机实物的相似准则，并计及雷诺数。

风力发电基础复习大纲第一章绪论1、风能的特点：储量大分布广，无污染、风能密度低、不同地区差异大、不稳定。

2、风力发电机组的类型:3、水平轴风力发电基础基本结构：风轮、传动系统、发电机、机架与机舱、偏航系统、控制与安全系统、塔架与基础、其他部分。

4、什么是风电机组认证：为了规范风电机组的产品设计、制造和安装运行,保证产品质量，提高安全性和可靠性，降低风电产业的风险而出现的第三方认证制度。

标准中涉及的认证程序包括机组型式认证，项目认证和部件认证三种.风电相关标准:(1）风资源评估：是风能利用的重要评价依据.（2）风电机组设计与认证，主要用于风力发电设备的设计、实验、检测和认证等过程。

（3)风电场设计与运行。

第二章风能及其转换原理5、风的形成：是由于大气中热力和动力的空间不均匀性所形成的。

6、风的受力：气压梯度力、地转偏向力、摩擦力、离心力。

风速与气压梯度力成正比，风向与等压线平行7、大气边界层的划分：8、风的大小：风的大小由平均风和脉动风相加决定.9、平均风：某时某刻某点各瞬时风速的平均值。

10、脉动风:某时某点瞬时风速与平均风速的差值。

11、我国规定的风速测定高度为10米。

12、风速随高度变化的变化：指数率变化,书P2513、风向的测量：风向标由尾翼,指向针，平衡锤以及旋转轴组成.14、宏观选址：指在对气象条件综合考虑后，选择一个有利用价值的小区域的过程15、微观选址：就是在宏观选址确定的风力发电厂范围内确定风电机组的布置,考虑地形以及排列方式的影响，使获得更好的经济效益.16、对于平坦地形，盛行风向主要为一个或相反方向时,一般按矩阵式排列.排列方式与盛行主要风向垂直，前后两排相互错开，行距为5-9倍风轮直径，列距为3-5倍风轮直径.17、如果是多盛行风向,一般采用田字形或圆形布阵，发电机间距一般取10—12倍风轮直径。

18、中弧线：翼形周线内切圆圆心的连线。

19、弦长：前缘与后缘之间的连线。

20、桨距角:风轮旋转平面与弦线之间的夹角。

第1章 绪论● 风力发电过程中，风轮将风能转化机械能，发电机将机械能转化电能 ● 在能量转化与传递过程中，风能的特性是决定因素● 自然风是一种随机的湍流运动，影响风电机组中机械设备、电气设备的稳定性，对电网造成冲击● 风能是太阳能的一种表现形式● 风能密度高低关系到风电度电成本高低1.1 风的形成● 温度不是独立参量，而是系统的几何参量、力学参数、化学参数和电磁参量的函数 ● 大气运动遵循大气动力学和热力学变化的规律。

空气运动与大气压力的分布及变化 ● 静力学方程： pgdz dp -=1. 当dz>0时，dp<0，即气压是随高度的增加而减小的。

2. 气压随高度增加而减少的快慢主要取决于空气的密度。

3. 某一高度z 上的气压等于从该高度直到大气上界的单位截面积空气柱的重量。

这是大气静力学气压定义。

● 单位气压高度差（气压差）：在垂直气柱中，每改变单位气压时所对应的高度差()t pg dp dz h αρ+⇒⇒-=180001 1. 气压愈低（即温度愈高），单位气压高度差愈大2. 温度愈高，单位气压高度差愈大 1.1.1 大气环流● 环流原因：日地距离和方位不同，所接受的太阳辐射强度各异● 科氏力：由于地球自转形成的地球偏向力的存在，这种力称为科里奥利力，简称偏向力或科氏力。

在此力作用下，在北半球使气流向右偏转，在南半球使气流向左偏转。

三圈环流1.1.2 季风环流1.季风环流季风：在一个大范围地区内，它的盛行风向或气压系统有明显的季风变化。

这种在一年内随着季节的不同，有规律转变风向的风东北亚季风和南亚季风对我国天气气候变化都有很大影响●形成季风环流的因素：⏹海陆差异：冬季，风从大陆吹向海洋；夏季，风从海洋吹向大陆⏹行星风带的季节转换转换：5个风带在北半球的夏季向北移动，冬季向南移动⏹地形特征：青藏高原●季风指数⏹它是由地面冬夏盛行风向之间的夹角来表示的，当夹角在120°-180°之间，认为是属于季风，然后1月和7月盛行风向出现的频率相加除以2，即I=（f1+f2）/2为季风指数I>40%季风区I=40%-60%为较明显区季风区I>60%为明显季风区。

风电场微观选址课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解风电场微观选址的基本概念，掌握相关的地理、气象和工程知识。

2. 学生能描述并分析影响风电场选址的主要因素，如风速、地形、气候等。

3. 学生能运用地理信息系统（GIS）技术，进行风电场选址的初步评估。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，独立完成风电场选址的初步分析，具备解决问题的能力。

2. 学生能通过小组合作，进行实地考察和数据分析，提高团队协作和沟通能力。

3. 学生能运用GIS软件，绘制并分析风电场选址图，具备基本的GIS操作技能。

情感态度价值观目标：1. 学生能认识到风力发电在我国能源结构调整中的重要性，培养环保意识和可持续发展观念。

2. 学生通过学习风电场选址，提高对新能源产业的关注和兴趣，激发探索精神。

3. 学生在小组合作中，培养尊重他人意见、乐于助人的品质，形成良好的团队合作精神。

课程性质：本课程为高中地理选修课程，结合工程实践，注重培养学生的实际操作能力和分析问题能力。

学生特点：高中学生具备一定的地理知识和逻辑思维能力，对新事物充满好奇，具备团队合作精神。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生主动探究，培养其独立思考和解决问题的能力。

同时，关注学生的情感态度价值观培养，使他们在学习过程中形成正确的价值观。

通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 引言：介绍风力发电的基本原理及其在我国能源结构中的地位，引出风电场微观选址的重要性。

相关教材章节：高中地理选修《新能源》第一章2. 风电场选址因素：讲解影响风电场选址的主要因素，包括风速、风向、地形、气候、环境等。

相关教材章节：《新能源》第二章第二节3. 风电场选址方法：介绍常用的风电场选址方法和评估指标，如实地考察、数据分析、GIS技术等。

相关教材章节：《新能源》第二章第三节4. 实践操作：组织学生进行实地考察，收集相关数据，运用GIS软件进行风电场选址的初步评估。

第3章风力发电机组整体结构填空题1、并网型风力发电机的功能是将风轮获取的【空气动能】转换成【机械能】，再将【机械能】转化为【电能】。

2、风力发电机组的基本要求是能在风电场所处的【气候】和【环境】条件下长期安全运行，以较低的成本获取【最大的年发电量】。

3、风电机组对其零部件要求极其严格，对【结构设计】、【材料选用】、【加工工艺】和【质量控制】都提出了远高于普通设备的要求。

4、并网型风力发电机组的整体结构分为【风轮】（包括叶片、轮毂和变桨距系统）、【机舱】（包括传动系统、发电机系统、辅助系统、控制系统等）、【塔架】和【基础】等几大部分。

5、用钢筋混凝土制成的塔架基础必须保证机组在极端恶略的气象条件下能够保持塔筒【垂直】，使机组稳定运行。

6、风电机组的主要部分布置要使得机组在运行时，机头（机舱与风轮）重心与【塔架】和【基础】中心相一致，整个机舱底部与塔架的连接应能抵御风轮对塔架造成的【动力负载】和【疲劳负荷】作用。

7、机舱外壳是【玻璃纤维】和【环氧树脂】制成的机舱罩，具有成本低、重量轻、强度高的特点，能有效的防雨、防潮、和抵御盐雾、风沙的侵蚀。

8、风电机组如果不使用齿轮增速箱，在很低的风轮转速下只能用一个极数较多的发电机，例如对应30r/min的风轮转速需要使用【200】极的发电机，而发电机转子的【质量】与转矩大小成比例，这样的发电机将会非常庞大和笨重。

9、风电机组使用齿轮箱，是为了将风轮上的【低转速高转矩】能量，转换为用于发电机上的【高转速低转矩】能量，这样就可以使用结构较小的普通发电机发电。

10、直驱式风力发电机没有【齿轮箱】，由风轮直接驱动发电机，亦称无齿轮箱风力发电机。

11、直驱式发电机应用于风电机上还是有一些问题需要研究解决，如【减轻发电机的体积和重量】，【方便运输】；【最适合的机型】（同步、永磁、可变磁阻等）选择；电流和电压的波动的影响；变流器的选择；【设计低损耗的发电机】；永磁发电机导致过量的铁损耗；磁性材料的选择；在运行或失效的情况下如何【防止消磁状况】等。

龙源内蒙古风力发电有限公司风力发电基础理论题库第一章风力发电的历史与发展填空题1、中国政府提出的风电规划目标是2010 年全国风电装机达到（500 万千瓦），到2020 年风电装机达到（3000 万千瓦）。

2020 年之后风电超过核电成为第三大主力发电电源，在2050 年前后（达到或超过 4 亿千瓦），超过水电，成为第二大主力发电电源。

简答题1、风力发电的意义？（1）提供国民经济发展所需的能源（2）减少温室气体排放（3）减少二氧化硫排放（4）提高能源利用效率，减轻社会负担（5）增加就业机会2、风力机归纳起来，可分为哪两大类？（1）水平轴风力机，风轮的旋转轴与风向平行，（2）垂直轴风力机，风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向，3、风电机组发展趋势？（1）从定桨距(失速型)向变桨距发展（2）从定转速向可变转速发展（3）单机容量大型化发展趋势第二章风资源与风电场设计填空题1、风能大小与（气流通过的面积）、（空气密度）和（气流速度的立方）成（正比）。

2、风速的测量一般采用（风杯式风速计）。

3、为了描述风的速度和方向的分布特点，我们可以利用观测到的风速和风向数据画出所谓的（风向玫瑰图）。

4、风电场的机型选择主要围绕风电机组运行的（安全性）和（经济性）两方面内容，综合考虑。

简答题1、简述风能是如何的形成的在赤道和低纬度地区，太阳高度角大，日照时间长，太阳辐射强度强，地面和大气接受的热量多、温度较高；在高纬度地区太阳高度角小，日照时间短，地面和大气接受的热量小，温度低。

这种高纬度与低纬度之间的温度差异，形成了南北之间的气压梯度，使空气作水平运动。

地球在自转，使空气水平运动发生偏向的力，所以地球大气运动除受气压梯度力外，还要受地转偏向力的影响2、风能的基本特征？（1）风速（2）空气密度与叶轮扫风面积（3）风能密度（4）叶轮气流模型3、测风注意事项？最佳的风速测量方法是在具有风资源开发潜力的地区安装测风塔，测风高度与预装风电机组的轮毂高度尽量接近，并且测风设备安装在测风塔的顶端，这样，一方面可以减小利用风切变系数计算不同高度处的风速所带来的不确定性，另一方面也可以减小测风塔本身对测风设备造成的影响（塔影效益），如果测风设备安装在测风塔的中部，应尽量使侧风设备的支架方向与主风向保持垂直，并使侧风设备与测风塔保持足够的距离。