5MW海上风电机组传动链设计

论文摘要

保证能源供应是人类社会赖以生存和发展的最重要条件之一。当今世界，能源与环境问题并列成为人类社会共同面临的重大挑战，影响着人类社会发展的进程与未来。缓解能源危机、开发可再生能源、实现能源的可持续发展成为世界各国能源发展战略的重大举措。风电作为可再生能源中现阶段能大规模商业化应用的重要类别，近年来在世界各国发展迅速，丹麦和德国等风电开发利用较好的欧洲国家计划在2020年左右风力发电量占到其国内总发电量的20%甚至更多。我国风电具有大规模发展的前景，我国可开发的风力资源至少有10亿千瓦，而我国目前的风电装机容量不到全国总装机容量的0.8%。随着风力发电的迅速发展，陆地风力发电的一些问题，如占用土地、影响自然景观、噪音、对周围居民生活带来不便等，逐渐暴露出来。由于海上风况整体优于陆地，随着风力发电技术的发展和产业规模的不断扩大，海上风电受到了人们越来越多的关注，并逐渐成为风电开发利用一个重要组成部分，欧洲已呈现出将风电机组从陆地移向近海的趋势。我国拥有18000km以上的海岸线，同时边缘海中岛屿5000多个，风能资源极其丰富，其中，沿海水深2-15米近海区域的风力资源可开发储量有7.5亿千瓦、是陆地风力资源的3倍，而且靠近我国的用电负荷中心。开发近海风电有利于实现我国能源发展的战略目标，是实现能源可持续发展的重大举措。要想开发好海上风电，首先要开发出好的海上风力发电机组。而作为海上风电机组整机设计中最初的一个流程，传动链设计设计结果的好坏将直接导致整个设计的成败，是对整个设计结果影响最大的一个环节。本课题旨在通过对现有海上风电机组的研究以及对风电行业的发展方向的分析的基础上，通过两种独立的风电机组选型思路；然后经过汇总，以专家打分等定性的方式统一成对3种传动链形式进行详细分析；最后在初步三维造型及零部件选型的基础上，经过bladed等软件进行初步载荷计算，用定量的载荷数据、零部件重量及各零部件的估计价格作为支撑，决定出一种最合适的5MW海上风力发电机组的传动链设计方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 论文主要工作及结构安排
• 第2章 风电机组设计基础
• 2.1 风力发电
• 2.2 风力发电的发展
• 2.3 风电机组的工作原理
• 2.3.1 风电机组的种类
• 2.3.2 并网型风力发电机组的原理和组成
• 第3章 机械设计
• 3.1 总体设计原则及思路
• 3.1.1 设计输出总体目标
• 3.1.2 设计输出目标分解
• 3.1.3 设计过程总体原则
• 3.1.4 设计方法
• 3.2 设计过程
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 现有海上风电机组整机及部件供应商技术路线分析
• 3.2.3 未来海上风电机组整机及部件供应商发展趋势分析
• 3.2.4 总体参数设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 电气设计
• 4.1 海上风电机组特点
• 4.2 技术路线的选择依据和约束条件
• 4.2.1 选择依据
• 4.2.2 约束条件
• 4.3 技术路线介绍
• 4.4 选择何种发电机和变频器
• 4.4.1 高速路线
• 4.4.2 中速方案
• 4.4.3 方案比较
• 4.5 变频器电压等级和变压器安装位置
• 4.5.1 电压等级选择
• 4.5.2 变压器安装位置
• 4.6 约束条件对技术路线的影响
• 4.6.1 技术风险
• 4.6.2 项目进度及供应商信息
• 4.6.3 产业化难度
• 4.7 其他因素
• 4.7.1 重量统计
• 4.7.2 其他整机公司经验
• 4.7.3 双馈发电机和高速永磁发电机的可替换性
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历