海上风力发电系统的研究与设计

基于组态软件的大型海上　

风电场制造执行系统设计研究　

一概述　

海上风力发电已成为风力发电的一　

个重要方向。２００６年全球近海风电累计　

装机９０．８６４万ｋＷ／４３２台机组　上海东　

海大桥１０万ｋＷ近海风电场项目计划将　

在２０１０年完成　还规划在浙江慈溪、临　

海、岱山　江苏盐城、山东青岛建设近　

海风电场　累计装机超过１　００万ｋＷ。中　

国工程院院士、华中科技大学校长李培　

根教授在对２００７年中国制造业信息化　

１０大热点进行预测时认为　ＭＥＳ应用将　

继续升温　将会有不少新厂商进入该市　

场。　

建立大型海上风力发电场制造执行　

系统ＭＥＳ旨在充分利用从风电场获得的　

风速、风向、风力发电机组出力等实时　

在线数据和气象部门提供的数值气象数　

据　结合地形、风力发电机组布置等信　

息　建立模型、预测发电量　研究包含　

风电场的电力系统优化运行　结合风资　

源的特点　分析大量风电并网后会对电　

力系统的安全稳定运行带来一定的影响，　

评估含风电场的发输电系统的可靠性等　

实现充分利用风能资源、实施有效调度　

与经济运行。因此　大型海上风力发电　

场ＭＥＳ极具市场发展前景。　

计算机监控系统作为ＭＥＳ的一个重　

要组成部分　是风力发电机组正常运行　

的基础。风力发电机组一般处于偏远地　

区　而且需要进行海量数据的采集和传　王志新王成　

输，所以就需要自动的智能化计算机监　

控系统对它进行监控。文中所述监控系　

统基于组态软件组态王（Ｋｉｎｇｖｉｅｗ）平台　

设计，适用于风力发电机组远程运行、维　

护和管理。　

二风力发电机组发展状况　

一个大型风电场中可能有１０多台　

或数十台风力发电机　如何使风力发电　

机组安全、高效、经济的运行　就变得　

尤为重要。￣Ｌｔｌ，　由于风能的随机性　

风力发电机组的正常运行受到很大的制　

约。所以需要一个功能强大的监控系统　

对风力发电机组的参数进行采集、监视　

和控制。　

监控系统是以计算机为基础的生产　

过程控制与调度自动化系统。它可以对　

海上风电开发技术的研究与应用

随着人类社会对能源需求的不断增长，传统的能源资源日渐枯竭，可再生能源的开发和应用愈加重要。其中，风能被誉为是最干净、最便宜的可再生能源之一。近年来，随着海洋风电的发展，海上风电开发技术逐渐成为研究热点，各国也在积极推动海上风电的应用。

一、海上风电的优势

相比于陆地上的风电，海上风电有着诸多优势。首先，在海上风电场建设过程中，船只可以直接在海上进行作业，从而避免了陆地上施工所带来的环境污染和各种不利影响。其次，海上风能价值更高，因为海上风速相比陆地上风速更快、更稳定，且风电场面积也更大。同时，在投入使用后，海上风电的可靠性更高，且寿命更长，可以最大程度地利用海洋自然资源，使其转化为人们的电力需求。

二、海上风电技术的研究与发展

海上风电的开发技术主要包括浮式风电厂技术、悬浮风机技术、离岸风机技术三种。

1.浮式风电场技术

浮式风电场可以直接在海上进行多机位联接，比传统技术节省一半以上的电缆成本。浮式风机还可以在风速极高的海况下保持稳定，使用寿命也更长。此外，浮式风电场还可以直接利用深海条件，开发深海钻井、深海采矿等资源，彻底解决油气井修饰难的问题。浮式风电场技术还可以在不同的洋流环境下，调整设备装置，利用不同位置的最优风速，从而提高能量回收率。

2.悬浮风机技术

悬浮风机包括单点悬浮和多点悬浮两种技术。单点悬浮风机是将一台风机挂在一个浮子上，而多点悬浮则具有更大的承载能力，可以挂载多台风机，从而消除风机容量限制。与浮式风机不同，悬浮风机的发电机只需要适应悬挂运动，而不是整体上下运动，因此具有更大的振幅，可利用时间也更长，效率也更高。

3.离岸风机技术

离岸风电是一种新兴的海洋可再生能源，它的装置在深海，具有更大的风速和稳定性。目前各国主要采用螺旋桨、风车和直驱式发电机等技术。离岸风机技术相比于陆上风机技术具有更高的利用效率，以及更大的容量和可靠性。

三、海上风电的应用状况

海上风力发电的概况

1

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。

海上风力发电的概况

2

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。

北车风电海上风电机组概念设计研究

摘要:针对北车风电发展战略及发展现状;分析了国内外现有大功率海上风电机组的情况;分析了海上风力发电机组的技术难点、设计要求;提出了北车风电海上风力发电机组概念设计的途径和方法,并对几种海上风电机组概念进行了分析;对北车风电海上风电机组的设计提供思路和建议。

关键词:海上风电 风机概念设计研究 北车风电

1 引言

随着世界性能源危机的加剧和全球环境日趋污染,世界各国家都更加重视清洁的新能源和可再生能源的研究、开发和利用。因此,开发风能资源已经成为国内外的共识。我国有延绵1.8万km的大陆海岸线和1.4万km的岛屿海岸线,海洋国土面积达300万平方公里,发展海上风能的空间巨大,且海上风能资源总量达7.5亿kw,开发海上风能资源的潜力巨大。此外,海上风能对于从广东到山东的东部沿海地区人口密集省份尤其具有意义。这些省份拥有大量海上风能资源。同时,这些省份的城市也是中国制造业企业集中之地。通过在电力需求量最大的沿海地区附近发展海上风电场,可以避免建设一系列远距离输电线路,风电并网难、送出难的瓶颈在海上风电领域几乎不存在。

我国的陆上风电场开发建设已经具有一定的规模,但海上风电技术产业仍处于起步阶段。2010年上海东海大桥海上风电示范项目的成功并网,才使我国有了第一个100MW的海上风电装机。随后我国第一期海上风电特许权招标的开展,推动我国海上风电进入了规模化开发及商业化运作的阶段。从2010年国家能源局的规划及各部委颁布的一系列政策及示范风场、特许权招标等工作的开展来看,海上风电已经成为我国风电产业发展的新领域。

北车风电有限公司是北车股份有限公司投资30亿元打造的国内一流的大型风电装备制造企业,专业从事风力发电设备及主要部件的研发、制造及销售,风力发电装备工程的设计、建设和技术服务。北车风电依托中国北车集团技术、人才、资金优势,在立足自主研发的基础上广泛与国际知名风机研究机构进行合作,成功开发研制了1.5MW双馈与高速永磁两种机型,并计划于2011年底完成2.0MW和3.0MW两个系列风电整机的研发试制工作。2011年上半年,针对我国海上风电规划和海上风电装备制造现状,北车风电决定开展大功率海上风电机组的研发。