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毕业论文论文题目:学习风电的意义和未来规划学号:_________________________作者:_________________________专业名称:_________________________2011年02月14日机电一体化(风力发电方向)论文题目:作者:_________________________指导教师:单位:单位:论文提交日期:2011年02月14日学习风电的意义和未来规划i摘要为缓解我国能源问题,有效利用风能资源,发展风电产业,我国于2006年颁布实施了《可再生能源法》,同时出台了支持风电产业发展的各种财政政策,过去的几年间我国风电产业实现了“爆发式”增长,但是在风电产业高速发展的同时,从风电机组制造到风电场开发建设及运营管理,再到风电上网等各环节的问题也逐步显现出来,如何保证风电产业健康快速的发展成为一个亟待解决的问题。关键词:能源问题;风电产业;问题及建议I目录摘要............................................................................................................................i目录...........................................................................................................................I第一章绪论...............................................................................................................1第二章风电机的生产过程.......................................................................................3第三章风电的未来发展...........................................................................................5结语...........................................................................................................................8参考文献.......................................................................................................................9致谢.........................................................................................................................10包头轻工职业技术学院机电工程系毕业论文1第一章绪论集团公司于1997年在包头市注册成立,先后建成稀土选矿厂、铁精粉选矿厂、石材加工厂。现已形成年生产稀土精矿、铁精粉数十万吨、石材选矿及加工数十万平米的能力。2005年初集团公司入住包头市稀土高新技术产业开发区。主要产业是机电和矿业。公司现有总资产总值4.54亿元,员工1066人;中高级科技人员达14.2%、中高级管理人员达9.6%。公司与国内多家科研院所、知名大学合作,形成产、学、研一体化的风力发电设备制造公司。组建了一支较高素质的专业技术研发队伍,骨干人员具有精湛的专业技术水平和丰富的实际工作经验,使汇全风电在国内风力发电机组自主研发技术方面具有自己的特色和国际领先地位,完成了多项国家和内蒙古自治区重大科研项目。同时汇全集团与国家稀土永磁电机工程技术研究中心合作成立了“国家稀土永磁电机工程技术研究中心包头永磁电机研究所”。通过与国内各大专业配套厂家合作,建立了风电机组的专业生产基地。以开拓、创新、高效、发展的研发和经营理念,打造出具有自主知识产权的民族风电品牌,实现了风电机组的产业化。2009年被内蒙古自治区政府有关部门评定为自治区高新技术企业,主要产品:目前生产的双电枢混合励磁风力发电机组,是把传统的变速恒频机组和恒速恒频机组的优势巧妙的结合起来,既具备变速机组高效率发电的优点又具备恒速机组结构、控制简单的特点。同时避免了永磁直驱机组需要全功率逆变上网的高额变流器的费用,也不需要象双馈发电机组那样复杂的控制系统。机组设计为异步发电机和永磁发电机在同一个系统运行,功率匹配和电磁场、温度场、应力场的计算在整机设计和制造中是技术关键,特别是同轴双转子的震动是应力场和电磁场计算的关键。汇全公司已经解决了双发电机协调运行、控制等一系列关键技术。发电机采用双电枢混合励磁的形式,在低风速时,发电机性能和永磁同步发电机发电性能完全相同,可以在6-22.5rpm调速运行,由于永磁电枢功率小,效率比其他任何发电机效率、功率因数都高,最适合在低于6m/s以下风速发电。在超过6m/s风速时异步电枢与永磁电枢同时发电,达到额定功率后可以由永磁电枢调节功率与功率因数。采用独特的电磁设计,使发电机的启动力矩更低。汇全风力发电的研发设计是按照中国制造产业水平及主要部件的配套能力来进行的,在零部件的选型中,汇全公司风力机组全部部件都由国内供货,包头轻工职业技术学院机电工程系毕业论文2使所选零部件在符合风力发电机组的整体性能要求、保持产品高质量和高可靠性的同时,维持较低的总体成本造价。与其他公司引进国外技术许可证生产比较,它的产业化过程是最适合我国制造产业的水平的。汇全集团地处内蒙各大风电场附近,不但售后服务方便、快捷,而且还可降低运输和维修等的成本。包头轻工职业技术学院机电工程系毕业论文3第二章风电机的生产过程生产风电机组有几个分组、液压组、电气组、综合组、开发组、齿轮组、底座组。每个组分工明确、我是在液压组、主要是干安装液压设备,如:偏航、液压油管、液压站等、还有安装制动器,以及给液压泵装液压油和齿轮箱的齿轮油。变频器1、功率变频器(即用于转子励磁的变频器)(1)结构方面。目前部分风电机采用的变频器为一体化设计,所有功能部件均在同一结构中,当其中某一IGBT模块、驱动装置、电压及电流测量装置发生故障,变频器都要整体更换,这样不仅增加了备品备件的成本,也费时、费力。如将IGBT模块、驱动装置、电压及电流测量装置等部件分体化设计,在某一部件出现故障时,仅需对其更换即可,则省事、省力也更经济。(2)布置位置。现有风电机控制柜(包含变频器)布置于机舱内的,也有置于塔筒底层平台处。对于前者,一旦某一部件出现故障或是保护开关等动作,均需登塔处理,在风电机多的风电场,工作量极大。如改在塔筒底部,不仅便于故障处理,更能减少停机时间,也可提供发电量。(3)散热方式。目前大都采用风冷和水冷两种方式。我们认为风冷噪声大,且在大功率发电机上使用的散热效果较差,建议采用水冷方式。2、变桨、偏航变频器变桨电机根据工作特点决定其转速和转矩随时变化,采用接触器方式不能控制电机转速。当紧急停机或安全回路出现故障时,叶片需要在短时间回到顺桨位置,这时接触器就不能满足电机运行的需要。若采用变频器控制变桨,可减少电机启动时的冲击,更适合控制系统叶片转速变化大的要求。采用偏航变频器具有类似的效果。液压刹车系统包头轻工职业技术学院机电工程系毕业论文4液压刹车系统是在风电机安全链触发或风电机紧急制动时发挥作用。当发电机高速旋转时,如液压刹车系统突然动作,会对刹车盘、刹车制动器以及风电机的其它部件产生很大冲击甚至破坏。建议对风电机的安全链进行优化设计,尽量减少液压刹车的动作。液压系统基本所有类型风电机在设计中均或多或少采用液压系统,做为变桨、偏航、机械刹车等系统的驱动装置,有的采用集中的液压站设计,有的采用分体设计,但对于液压系统都存在一个难以根治的通病——漏油,漏油部位也多数集中在油管道的结合部位。建议在油管结合部位两端尽量采用膨胀系数相同的材质,以减少金属之间膨胀系数不同而引起密封不严,造成大量漏油的情况。包头轻工职业技术学院机电工程系毕业论文5第三章风电的未来发展一、我国近年来风电产业发展情况1.我国风电产业近年来高速发展我国风能资源丰富,总储量约为32亿千瓦,可开发的装机容量约为2.53亿千瓦,居世界首位。“十五”期间,特别是从2006年《中华人民共和国可再生能源法》正式实施以来,我国风电进入了快速发展时期。2004年全国风电总装机容量为76.4万千瓦,2005年达到126.6万千瓦,2006年达到259.9万千瓦,2007年达到605万千瓦,2008年年底又提前两年完成国家“十一五”风电发展规划,以装机总容量1221万千瓦的规模在世界排名第四,是“十一五”规划任务的2倍多。在2004年到2008年期间,我国风电装机容量连续3年增长超过100%,每年风电新装机容量都是此前20多年的总和,从新增的风机容量的角度来看,中国排名第二。同时,我国风电市场的扩大,直接促进了国产风电产业的发展,国产风电机组装备制造能力得到大幅提高。据不完全统计,2007年年底,我国风电制造及相关零部件企业100多家,在当年风电的新增市场份额中,国产设备占55%,比2006年提高了10个百分点;2008年国产风电设备的新增装机容量市场份额进一步提高,达到75.4%,累计装机容量市场份额首次过半,达到61.6%。风电产业的迅猛发展与我国政府对风电产业的政策扶持是密不可分的,政府对风电产业发展的政策支持主要包括两个方面:(1)可再生能源法对风电产业给予支持我国2006年开始实施的《可再生能源法》允许多种投资主体进入可再生能源领域,从法律上为以风电为代表的新能源快速发展提供了政策上的支持。该法基本确定了风电发展的3项原则:一是采用特许权招标政策,对风电实行保护型固定电价,在成本上,保证有合理的利润;二是电网无条件收购风电,价差由参加网分摊;三是国家财政设立专项资金,支持可再生能源发展。包头轻工职业技术学院机电工程系毕业论文6(2)国产化率指标对设备业的支持国家发改委公布的《关于风电建设管理有关要求的通知》强调风电设备国产化率要达到70%以上,不满足设备国产化率要求的风电场不允许建设,进口设备海关要照章纳税。在市场利好和国家政策的大力支持下,中国风电产业在过去的几年间取得了“爆发式”增长,根据全球风能理事会的预测,中国正在进入风电大发展时期,完全有条件成为全球最大的风电市场之一。2.风电特点决定其未来发展趋势(1)从长远来看,风电成本是可以预期的,目前,我国已经批复的风电价格为0.5-0.6元/kwh,但是随着技术进步和风电产业规模的扩大,到2020年之前风电成本有望下降20%-40%,届时风电价格将接近0.4元/kwh,这个价格同常规电力相比是具有可竞争性的。(2)风电属于资源依赖性技术,目前我国风能资源分布及开发潜力基本明确,虽然仍需要精查,但是从未来大规模需求来看,风能资源具有保障。(3)风力发电对土地、水资源的要求很小,对环境的影响非常有限。(4)在风力发电技术方面,我国学者提出了风电低频传输技术、风电直接传送到电网中心等技术,而且随着我国对可再生能源关注程度的提高,长期来看,风力发电技术将会越来越成熟,能够达到风电大规模产业化的技术要求。总体来看,风力发电在技术、成本、市场上都具有明确的预期,也不会对环境产生负面影响,资源储量也能保证期大规模的发展应用,因而其未来必将大规模发展。二、.我国风电产业发展过程中遇到的问题1.风电场布局问题我国风能资源比较丰富的地区主要集中在我国的三北地区(华北、西北、东北)和东部沿海地区,其中以三北地区风能资源最为丰富,如内蒙古、新疆、东北三省等,因而我国许多大型的风电场都
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