金风直驱机组——海上风电的主流机型

（2012—2013学年第一学期）班级:电气10-3姓名：谭志杰学号： 20102101040专业：电气工程及其自动化指导教师：王海云海上机组与陆地机组的不同随着全球节能减排的深入展开，各国对新能源开发利用的步伐也不断加快。

随着陆地风力发电技术的的日益成熟，陆地上的有限风能相继开发，人们又想到了海上丰富风能资源，考虑建设海上风电场。

海上风电场的风速高于陆地风电场的风速，但海上风电场与电网联接的成本比陆地风电场要高。

综合上述两个因素，海上风电场的成本和陆地风电场基本相同。

这样一股建设海上风电场的的热潮在世界范围掀起，海上风力发电机的组成为业内关注的焦点，它与陆地风力发电机组的区别主要体现在地基建设的难度高，机组各部件载荷比陆地机组强度大，安全设计采用特殊安全等级。

从外部特征上表现在不同之处（1）、电网连接，国外好多海上风电场电网没有直接并网，而是采用AC(交流输电线)方式并入该地区的输电系统。

但有些风电场如瑞典、挪威和德国的其联网方式采用直流方式，输电方式采用高压直流输电。

（2）、敷设海底电缆，海上风电场通过敷设海底电缆与主电网并联，为了降低捕鱼工具、锚等对海底电缆造成破坏的风险，海底电缆必须埋起来。

如果底部条件允许，可用水冲海床(使用高压喷水)，然后使电缆置入海床而不是将电缆掘进或投入海床，这样做的方法最好。

（3）、联结电压，对于120-150兆瓦容量的风电场与30～33千伏的电压等级相联时，每个风电场中，会有一个30～150千伏变电站的平台和相应的辅助设备。

与大陆的联结采用150千伏电压等级。

（4）、远程监控，海上风电场远程监控要比陆地远程监控更重要一些，海上风电场的工作人员难于跑到现场观测机组，采用远程智能监控更利于运行管理。

（5）、定期检修，在天气条件比较恶劣的情况下，维修人员很难接近风机，风机得不到正常检修和维护，就会存在安全隐患。

所以，确保海上风机高可靠性显得尤其重要。

对于一些偏远的海上风电场，应合理设计风机的定期检修程序。

后期，我国已研制成功十多种现代风力提水机， 形成了高扬程小流量风力提水机组 ( 多叶式风轮 驱动曲柄传动机构带动拉杆式活塞泵提水 ) 和低 扬程大流量风力提水机组 ( 多叶式风轮通过齿轮 传动机构驱动旋转式螺旋泵提水 ) 两大系列。前 者主要用于为北方农、牧区提供人畜饮用水或小 面积草场、农田灌溉；后者主要适用于东南沿海 地区的农田灌溉、盐场制盐、水产养殖等提水作 业。到 90 年代，我国山东又出现了风轮带动空压 机驱动提水装置的新型提水系统，主要适用于丘 陵地区的农田灌溉。
2 风能在风力发电方面的应用及风电机组 的演变
在 20 世纪 70 年代末至 80 年代初，为解决 内蒙古牧区农牧民生活用电问题，我国开发了多 种百瓦级和千瓦级小型直驱永磁式风电机组，逐 步在内蒙古牧区和北方偏远地区推广应用。
20 世 纪 初， 我 国 陆 续 研 发 了 5 kW、10 kW、20 kW、50 kW 和 100 kW 的直驱永磁式并 网风电机组，并出口到欧美国家为中小型加工企 业或农场提供生产和生活用电。近年来，由于光 伏组件成本大幅下降，风光互补发电系统有了快 速发展。由 5 kW 和 10 kW 小型风电机组与光伏 组件集成的小型风光互补发电系统在移动通信基 站领域开辟了新的市场。
21 世纪初期，丹麦 Vestas 公司、美国 GE 公司、 西班牙歌美飒公司、德国 Re power 公司、印度 苏司兰公司等企业研发的双馈式变速恒频风电机 组技术日益成熟，成为欧洲和美国风电场应用设 备的主流，并迅速向亚洲等国家扩展。
为了跟上国际风电机组前进的步伐，我国风 电企业积极引进国外先进技术并开展国际合作， 提升国内风电机组研发水平。
风力提水源于我国的宋朝。明代以后，提水 风车得到了广泛的使用，明代科学家宋应星的《天 工开物》一书中记载有“扬郡以风帆数扇，俟风 转车，风息则止”，这是对风车的一个比较完善 的描述。同时，明代学者方以智著的《物理小识》 记载有“用风帆六幅，车水灌田，淮阳海涂皆为 之”，所描述的就是我国古代人民利用风能提水 的生动景象。

机组主控制柜
水冷却控制柜
二、金风兆瓦风力发电机组的电气控制系统
金风2.0兆瓦机组的电气控制系统的组成 电气控制系统组成
变桨系统
变流系统
主控系统
冷却系统
监控系统
变桨传感器 变桨执行器 变桨控制单元 备电系统
整流单元 逆变单元 直流保护单元 控制单元 滤波单元
控制单元 传感器单元 执行单元 总线系统
变流器冷却系统 发电冷却系统
部分功能系统介绍---配电系统
配电变压器 90kVA干式变压器，690V/400V，二次 侧单套绕组，绝缘等级H级，自然冷却， 420kg。 过流保护 ABB S200系列微型断路器、MS系列 马达过流保护器。 触电保护 ABB F202、F204漏电保护器，接地。 浪涌保护 Phoenix电源浪涌保护器
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
2、总线供电端子KL9210
KL9210供电端子可插入输入和输出端子之间的任意位置，以构建一个电位 组，或给右侧端子供电。供电端子提供的电压最高为交流 230 V。具有诊断功能 的端子可向控制器报告电压故障或短路。在机组中主要给后续端子模块进行直流 24V供电。
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
10、1通道模拟量输出端子 KL4001
KL4001 模拟量输出端子可输出 直流0 V 到 10 V 范围的信号。该端子可为处 理层提供分辨率为 12 位的电气隔离信号。总线端子的输出通道有一个公共接地电 位端。KL4001是单通道型，适用于带有接地电位的电气隔离信号。它通过运行信 号灯显示端子与总线耦合器之间的数据交换状态。在机组中主要用于控制变桨输 出信号。
四、主控系统的倍福PLC及KL3204 模拟量输入端子可直接连接电阻型传感器。总线端子电路可使用 2 线 制连接技术连接传感器。整个温度范围的线性度由一个微处理器来实现。温度范 围可任意选定。总线端子的标准设置为：PT100 传感器，分辨率为 0.1℃。故障信 号显示灯显示传感器故障（例如断线）。KL3204 含 4 个通道。在机组中主要用于 采集温度信号。

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。