风电基础知识
1;金风S43/600”含义：
金风（goldwind) －公司品牌
S－stall ，即失速控制
43－叶轮的直径为 43m
600－发电机的额定功率为600kw
采用丹麦设计概念：
上风向，三叶片，失速控制，叶尖气动刹车。
是当今风机技术最简单、成熟、可靠、安全的技术。
2:600KW风机：
机 型：失速型、带叶尖气动
刹车、上风向、三叶片
额定功率：125/600kW
风轮直径：43m
轮毂中心高：40m,50m(根据塔架高度)
起动风速：3m/s
额定风速：15m/s
停机风速：25m/s
最大抗风：70m/s（3秒）
最大风能利用系数：CPmax≥0.4
控制系统：计算机控制，远程监控
工作寿命：≥20年
3:金风失速型风机机舱各零部件分布图：
1.导流罩 2.叶轮 3. 机舱 4.增速箱 5.高速机械刹车
6.连轴器及安全离合器 7.油散热器 8.发电机 9.风速仪、风向标 10.提升机 11.发电机弹性支撑 12.TB1控制器 13.液压站 14. 偏航轴承 15.偏航刹车 16.偏航驱动 17.塔架 18..机舱底板 19. 齿轮箱弹性支撑
4:750KW风机：
金风S48/750机组总体技术参数
机 型：失速型、带叶尖气动刹车、上风向、三叶片
额定功率：750kW
风轮直径：48.4m
轮毂中心高：50m
起动风速：4m/s
额定风速：14-15m/s（与气候条件有关）
停机风速：25m/s（10分钟）
5:1200KW风机：
无齿轮、直驱、永磁发电机；结构简单紧凑，可靠性高；机械传动损耗减少；电机效率高运行范围宽；无需励磁，无碳刷滑环；发电品质高，无需进行无功补偿。
GoldWind 62/1200 技术参数
叶轮 直径：62 m ；扫风面积 3019 m2 ；转速范围
10 ～ 20 RPM1 ；叶片数量 3 ；叶片类型 LM 29.1 P 或相似叶片 ；功率控制 变速变桨 ；刹车系统
直接驱动；额定功率 3套独立的叶片刹车电机：类型 多极永磁同步发电机；结构
1200 kW；额定电压 Y690V； 绝缘等级 F ；运行数据切入风速 3 m/s；额度风速 12 m/s； 切出风速
59,5 m/s 25 m/s；抗最大风速
6:频率与电机转速、齿轮箱增速比、风轮转速的关系：
如：电机的输出频率 ：电网频率50Hz，则发电机转速
对与常见两极对 的电机，电机转速为1500RPM
由于噪声要求，叶尖速度有个限值，如
对于定速风机，以750KW为例，转轮直径50米，叶轮转速约 为22.25 rpm, 叶尖速则为58m/s ,因此齿轮箱的增速比 就为 1500/22.25 =67.4
7:风机设计的边界条件：
电网约束；叶尖噪音约束；共振耦合约束；材料强度约束；控制能力约束；制造能力约束；运输安装维护能力约束。
在以上约束的情况下，要驾驭风并充分利用风能。
要驾驭风，就要了解风的习性，即风的脾气和性格
8:风有哪些习性？
风是个三维的（脉动）矢量（风速、风向（、湍流））
风在空间分布上的切变特性
风在时间序列上的统计特性
9:长期的统计
年平均风速、年风向玫瑰图
风频分布（年）
功率谱密度
短期的统计（几秒）
湍流强度
自相关函数
物理特性：可压缩流体，低速时假设为不可压缩
风的密度 （越冷越重，越高越轻，越湿越轻）
风能量特性 －正比风速的三次方、风轮直径的平方
10:风机设计知识的核心点：
目标市场的风资源、风特性(如：湍流特点及模型等）分析 ，设计或选择适合风资源特点的高效风轮 （当今先进的风轮效率Cp可达 0.5) 针对风特性、风轮及传动链的优化的安全、控制策略 以减小和降低各种载荷，减少 如共振问题，材料疲劳、并网等问题，提高风能吸收效率
风机系统整机设计策略及布局，荷载传递函数、整机动态模拟及传动链优化设计
部件的疲劳设计
（这里涉及一个基础问题－－材料的疲劳特性，与一个国家的原材料工业及其研究有关）
还有对各种不利的载荷工况的认识，参阅IEC、GL等标准。 最终为减轻风机的整体重量，获得最低的度电成本（COE） 11:风机如何在风中工作？
单位面积风中的能量，与风速的3次方成正比
风机吸收的能量：
Cp 吸收效率
ρ 空气密度，标准密度：1.225kg/m3
A 风轮面积，pD2/4
U 风速
风机如何在风中工作？
风吹过风轮后会怎样？
根据空气对叶轮的反作用：
转轮旋涡气动模型
12:风资源数据统计精度对风机设计的影响？
风 随时间和空间变化，产生剧烈的随机脉动，通过3次方关系的放大，极易形成巨幅的能量变化和脉动荷载，从而引起材料的疲劳。 风 既是风机能量的来源，也是风机载荷的来源。
如果能得到精确的风脉动（统计规律）特点，就能更精确地得到随机载荷的特点，从而预测材料的疲劳损伤过程，能更经济的设计风机。
缺少 一般 详细
风 V, P(t) V(t), V(t+Δt) V(t)
力 F F(t), F(t+Δt) F(t)
材料 s,
e s (t), s (t+Δt)
e (t), e (t+Δt) s (t),
e (t)
这里还涉及一个基础问题，材料的疲劳特性，与一个国家的原材料工业及其研究有关）
风频特性和风况曲线是开发风能的重要原始资料和依据。 13:风能资源的计算
风能公式
W=1/2PV立方F 单位：瓦 式中ρ为空气密度，单位kg/m3
V为风速，单位m/s
F是气流通过的面积，m2
评价一地风能资源潜力，常用风功率密度：
W=1/2PV立方 单位：瓦/米2 风机（风轮）吸收的风能
P=(1/2)ρV3ACp
Cp 吸收效率
ρ 空气密度，标准密度：1.225kg/m3
V 风速
A 风轮面积，pD2/4
14:金风产品的配套叶片：
600KW 750KW
失速 失速 1.2MW 功率控制
重量 变桨 2000 （3％） 3200 4700
7850 9150 重心位置（距法兰端面）（mm）5800 （50）
挥舞频率
摆振频率 1.75 1.60 1.32 3.05 2.85 2.25
由 中航（保定）惠腾风电设备有限公司制造
15:按风力机风轮转轴相对地面的位置可分为垂直轴风力机和水平轴风力机。
水平轴风力发电机组按风力机功率调节方式可分为：
定桨距失速型风力发电机组
变桨距失速型风力发电机组
变桨变速恒频型风力发电机组
16:风机控制：
控制系统可以控制的功能和参数包括：
(1) 机组的启动和关机程序；
(2) 电气负载的连接和发电机的软并网控制；
(3) 大、小发电机的自动切换；
(4) 补偿电容器的分组投入和切换；
(5) 变桨距风力机的功率调节和功率限制；
(6) 风轮转速；
(7) 偏航迎风；
(8) 扭缆限制；
(9) 电网失效或负载丢失时的关机等。
17:风机控制：
对风力发电机组运行参数和状态的检测和监控：
(1) 风速和风向；
(2) 风轮或发电机转速；
(3) 电参数，包括电网电压和频率，发电机输出电流、功率和功率因数；
(4) 温度，包括发电机绕组和轴承温度，齿轮箱油温，控制柜温度和外部环境温度；
(5) 制动设备状况；
(6) 电缆缠绕；
(7) 机械零部件故障；
(8) 电网失效等
风电基础知识
1;金风S43/600”含义：
金风（goldwind) －公司品牌
S－stall ，即失速控制
43－叶轮的直径为 43m
600－发电机的额定功率为600kw
采用丹麦设计概念：
上风向，三叶片，失速控制，叶尖气动刹车。
是当今风机技术最简单、成熟、可靠、安全的技术。
2:600KW风机：
机 型：失速型、带叶尖气动
刹车、上风向、三叶片
额定功率：125/600kW
风轮直径：43m
轮毂中心高：40m,50m(根据塔架高度)
起动风速：3m/s
额定风速：15m/s
停机风速：25m/s
最大抗风：70m/s（3秒）
最大风能利用系数：CPmax≥0.4
控制系统：计算机控制，远程监控
工作寿命：≥20年
3:金风失速型风机机舱各零部件分布图：
1.导流罩 2.叶轮 3. 机舱 4.增速箱 5.高速机械刹车
6.连轴器及安全离合器 7.油散热器 8.发电机 9.风速仪、风向标 10.提升机 11.发电机弹性支撑 12.TB1控制器 13.液压站 14. 偏航轴承 15.偏航刹车 16.偏航驱动 17.塔架 18..机舱底板 19. 齿轮箱弹性支撑
4:750KW风机：
金风S48/750机组总体技术参数
机 型：失速型、带叶尖气动刹车、上风向、三叶片
额定功率：750kW
风轮直径：48.4m
轮毂中心高：50m
起动风速：4m/s
额定风速：14-15m/s（与气候条件有关）
停机风速：25m/s（10分钟）
5:1200KW风机：
无齿轮、直驱、永磁发电机；结构简单紧凑，可靠性高；机械传动损耗减少；电机效率高运行范围宽；无需励磁，无碳刷滑环；发电品质高，无需进行无功补偿。
GoldWind 62/1200 技术参数
叶轮 直径：62 m ；扫风面积 3019 m2 ；转速范围
10 ～ 20 RPM1 ；叶片数量 3 ；叶片类型 LM 29.1 P 或相似叶片 ；功率控制 变速变桨 ；刹车系统
直接驱动；额定功率 3套独立的叶片刹车电机：类型 多极永磁同步发电机；结构
1200 kW；额定电压 Y690V； 绝缘等级 F ；运行数据切入风速 3 m/s；额度风速 12 m/s； 切出风速
59,5 m/s 25 m/s；抗最大风速
6:频率与电机转速、齿轮箱增速比、风轮转速的关系：
如：电机的输出频率 ：电网频率50Hz，则发电机转速
对与常见两极对 的电机，电机转速为1500RPM
由于噪声要求，叶尖速度有个限值，如
对于定速风机，以750KW为例，转轮直径50米，叶轮转速约 为22.25 rpm, 叶尖速则为58m/s ,因此齿轮箱的增速比 就为 1500/22.25 =67.4
7:风机设计的边界条件：
电网约束；叶尖噪音约束；共振耦合约束；材料强度约束；控制能力约束；制造能力约束；运输安装维护能力约束。
在以上约束的情况下，要驾驭风并充分利用风能。
要驾驭风，就要了解风的习性，即风的脾气和性格
8:风有哪些习性？
风是个三维的（脉动）矢量（风速、风向（、湍流））
风在空间分布上的切变特性
风在时间序列上的统计特性
9:长期的统计
年平均风速、年风向玫瑰图
风频分布（年）
功率谱密度
短期的统计（几秒）
湍流强度
自相关函数
物理特性：可压缩流体，低速时假设为不可压缩
风的密度 （越冷越重，越高越轻，越湿越轻）
风能量特性 －正比风速的三次方、风轮直径的平方
10:风机设计知识的核心点：
目标市场的风资源、风特性(如：湍流特点及模型等）分析 ，设计或选择适合风资源特点的高效风轮 （当今先进的风轮效率Cp可达 0.5) 针对风特性、风轮及传动链的优化的安全、控制策略 以减小和降低各种载荷，减少 如共振问题，材料疲劳、并网等问题，提高风能吸收效率
风机系统整机设计策略及布局，荷载传递函数、整机动态模拟及传动链优化设计
部件的疲劳设计
（这里涉及一个基础问题－－材料的疲劳特性，与一个国家的原材料工业及其研究有关）
还有对各种不利的载荷工况的认识，参阅IEC、GL等标准。 最终为减轻风机的整体重量，获得最低的度电成本（COE） 11:风机如何在风中工作？
单位面积风中的能量，与风速的3次方成正比
风机吸收的能量：
Cp 吸收效率
ρ 空气密度，标准密度：1.225kg/m3
A 风轮面积，pD2/4
U 风速
风机如何在风中工作？
风吹过风轮后会怎样？
根据空气对叶轮的反作用：
转轮旋涡气动模型
12:风资源数据统计精度对风机设计的影响？
风 随时间和空间变化，产生剧烈的随机脉动，通过3次方关系的放大，极易形成巨幅的能量变化和脉动荷载，从而引起材料的疲劳。 风 既是风机能量的来源，也是风机载荷的来源。
如果能得到精确的风脉动（统计规律）特点，就能更精确地得到随机载荷的特点，从而预测材料的疲劳损伤过程，能更经济的设计风机。
缺少 一般 详细
风 V, P(t) V(t), V(t+Δt) V(t)
力 F F(t), F(t+Δt) F(t)
材料 s,
e s (t), s (t+Δt)
e (t), e (t+Δt) s (t),
e (t)
这里还涉及一个基础问题，材料的疲劳特性，与一个国家的原材料工业及其研究有关）
风频特性和风况曲线是开发风能的重要原始资料和依据。 13:风能资源的计算
风能公式
W=1/2PV立方F 单位：瓦 式中ρ为空气密度，单位kg/m3
V为风速，单位m/s
F是气流通过的面积，m2
评价一地风能资源潜力，常用风功率密度：
W=1/2PV立方 单位：瓦/米2 风机（风轮）吸收的风能
P=(1/2)ρV3ACp
Cp 吸收效率
ρ 空气密度，标准密度：1.225kg/m3
V 风速
A 风轮面积，pD2/4
14:金风产品的配套叶片：
600KW 750KW
失速 失速 1.2MW 功率控制
重量 变桨 2000 （3％） 3200 4700
7850 9150 重心位置（距法兰端面）（mm）5800 （50）
挥舞频率
摆振频率 1.75 1.60 1.32 3.05 2.85 2.25
由 中航（保定）惠腾风电设备有限公司制造
15:按风力机风轮转轴相对地面的位置可分为垂直轴风力机和水平轴风力机。
水平轴风力发电机组按风力机功率调节方式可分为：
定桨距失速型风力发电机组
变桨距失速型风力发电机组
变桨变速恒频型风力发电机组
16:风机控制：
控制系统可以控制的功能和参数包括：
(1) 机组的启动和关机程序；
(2) 电气负载的连接和发电机的软并网控制；
(3) 大、小发电机的自动切换；
(4) 补偿电容器的分组投入和切换；
(5) 变桨距风力机的功率调节和功率限制；
(6) 风轮转速；
(7) 偏航迎风；
(8) 扭缆限制；
(9) 电网失效或负载丢失时的关机等。
17:风机控制：
对风力发电机组运行参数和状态的检测和监控：
(1) 风速和风向；
(2) 风轮或发电机转速；
(3) 电参数，包括电网电压和频率，发电机输出电流、功率和功率因数；
(4) 温度，包括发电机绕组和轴承温度，齿轮箱油温，控制柜温度和外部环境温度；
(5) 制动设备状况；
(6) 电缆缠绕；
(7) 机械零部件故障；
(8) 电网失效等