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《风力发电综合实训》 实训报告 专业： 电气工程及其自动化 学号： 班级： 姓名： 成绩： 二〇二〇年十二月 2015年我国风电新增装机量创下了几年内装机量的新高，为30.75GW，约占当年全球新装机量的48.33%。而到了2016年，国内新增装机量比上一年减少7.38GW，主要是由于2015年风电抢装后的回调，还有电力需求下降和电网消纳风电能力不足的原因。相比陆上装机量，在2016年，我国海上风电的装机量大幅增加，已经超过丹麦，仅次于英国和德国成为海上风电装机榜的第三名。 2017年我国风电新装机量为15.03GW，增速同比下降35.7%，占据全球新增装机量的28.57%。此时国内累计装机量达到164GW，其中西北、东北、华北三地区占全部发电量的74.4%。不过三北地区风电建设的全面放缓，也导致了我国2017年风电新装机量增速的下滑。而在华中、华南、西南等地区风电新增装机量有加速的趋势，这些地区也是2018年我国风电装机的主要区域，不过受到风资源的限制，其增长空间有限。 随着风电装机量的增加，我国风力发电量也在稳步上升，在能源发电中占有重要地位。2017年，全国风电发电量达到3057亿千瓦时，同比增长26.85%，占发电总量的4.8%，比2016年提高0.7百分点。而全年风电的平均利用小时数为1948小时，其中风电平均利用小时数最高的地区为福建，为2765小时;云南以2484小时紧随其后，其后依次是四川2353小时和上海2337小时。当然，随着技术的提升，未来风力发电的利用率会越来越高。 实训项目一：风电场的规划选址 学习目的：通过风电场规划案例分析，掌握风电场规划设计过程中选址考虑的条件因素 实训内容：风力发电电场选址的一般要求和考虑： 1：一般要求年平均风速在6米/秒以上（60-70米高度），山区在5.8米/秒以上。 2：年3-25米/秒的风速累计小时数在2000小时以上（3000-5000）。 3：年平均有效风能功率密度在150瓦/平方米以上。 4：每台机的平均间距为叶片直径的4-6倍 。5：并网条件好，要求风电场离接入的电网不超过20公里。 6：离居民区300米以上的距离。 7：目前，风力发电项目的单位投资为7000-10000元/千瓦，一座5万千瓦的风力发电厂的投资约为4-5亿元。 8：风电厂的开发首先由当地市级政府与拟投资开发的企业签订合作协议，企业根据协议明确的范围开展前期的测风工作。在取得测风资料后，开展项目的论证工作，论证能满足开发的要求，便可启动相应的报批程序，开展预可研的编制工作，及相关的前期工作。预可研审查通过后，就可以开展可研报告的编制及其它专题报告的编制工作，完成后向省或自治区发改委申报项目，由省统一向国家能源局申请核准。在得到核准后，便可以开展项目的建设。整个项目从开始到投产周期约为四年左右。 9：另外，还需要考虑电价、风向、地形、地质、气候、环境以及道路交通等一系列因素。 需要收集的资料：收集风电场附近气象台海洋站等长期测站的测风数据，如风速、风向、温度、气压及湿度等，具体有：a）30年的逐年逐月平均风速；b）代表年的逐小时风速风向数据；c）与风电场测站同期的逐小时风速风向数据；d）累年平均气温气压数据；）最大风速、极端风速、极端气温及雷电等数据。f）整理风速频率曲线、风向玫瑰图、风能玫瑰图、年日风速变化曲线、风能密度和有效风速小时等主要参数。另外，还需要明确电价、电网接入的可能性、电网接入的变电站离可能选择的风场的距离、当地对生态的保护和环境保护的要求、土地政策以及林地保护问题、道路交通等 10:风能资源丰富、能质量好拟选场址年平均风速一般应大于6m/有效风速小时数800h左右，且测风塔在整个风场中所处位置具有代表性 11：风功率密度一般应大于200w/m，盛行风向相对稳定风速的日变化和季节变化较小。 由于各地区风电上网电价不同、风电场建设条件与海拔高度差异较大、可安装风电机组单机容量不同一风电场最低。可开发风速从6,7米/秒不等，根据初步选定的机型，确定年有效利用小时一般要求大于2000小时. 12:,符合国家产业政策和地区产业发展规划 13:,满足电网连接和规划要求 14:具备交通运输和施|安装条件 15:保证工程安全 16:满足环境保护的要求 实训项目二：风力发电的现状的认知 学习目的：通过参观实训，深入了解风力发电技术的现状； 实训内容：在电力行业中，采用替代能源的技术之一就是风力发电，对于能源结构的改善以及资源的节约具有十分重要的意义，风能作为一种清洁能源，对于环境的保护以及气候的改善具有积极的促进作用。在我国已经制定了相应的政策对风力发电行业进行支持，比如分摊电费、财税优惠等。要加强对风能的利用，使其成为发电过程中的补充能源，促进风力发电的规模效应的发挥，首先应加强具体的硬件设施建设，即加强风力发电厂的建设以及发展。当前，中国市场上具有百家风力发电厂，其规模不一，位置主要是分布在三北、东南沿海，主要是由于这些地区的风力资源比较丰富，风能分布比较密集，因此有助于风力发电行业的有效开展。当前我国对风力发电的支持程度十分高，对风力发电的投入也十分巨大，加强了各种设备的投入，以保证风力发电的硬件需求。很多数据都表明我国的风力发电行业已经进入了规模化发展的阶段。 实训项目三：风力发电机组的结构认知 学习目的：通过风力发电机组整机设备的学习，认知大型风力发电机组主流机型的类型结构、组成及特点 实训内容：一、风力发电机 是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。 风力发电的原理： 是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是3m/s的速度，便可以开始发电。 实训项目四：风电场运行检修及管理 学习目的：了解风力发电的现状；基于风电场运行虚拟仿真软件，学习风力发电机组现场检查维护的项目内容、维护检修措施、技术要求、注意事项及风电场运行规程等。 实训内容： 项目1:风力发电机组滑环的检查维护 1、所需工具：液压力矩扳手、手动力矩扳手、套筒、测量仪表 2、检查相用碳刷，支架，滑环隔板（此项检查时,需要手动刹车保持发电机转子在静止状态） 3、接地碳刷检查（此项检查时,需要手动刹车保持发电机转子在静止状态） 4、碳刷磨损功能测试（此项检查时,需要手动刹车保持发电机转子在静止状态） 手动依次触发发电机每个相用碳刷及接地碳刷上的微动开关,观察控制面板上的功能信号是否正常, 5、清洁滑环隔板：用吸尘器和刷子清理滑环隔板。（此项检查时,需要手动刹车保持发电机转子在静止状态） 项目2:风力发电机组塔架与基础的检查维护 1、所需工具：液压力矩扳手、手动力矩扳手、套筒、测量仪表 2、梯子和滑轨：检查其紧固件是否松动、滑轨接头处是否错位及缝隙 3、电缆和电线：外观检查所有电缆和电线的布置是否正确以及是否有损坏检查机架电缆槽边缘电缆是否;检查进机舱梯子边的动力电缆桥架边缘是否有翻边或圆弧处理(尤其注意底部:箭头向上处); 检查机架下电缆马鞍是否有R型弯曲（没有R型弯曲的 4、照明：检查照明、外部照明和应急照明的情况。 5、清洁梯子和平台 6、塔筒节之间的导电接地 检查塔筒节之间接地线连接情况,紧固连接螺栓（接地线接触表面若有生锈,要进行防 7、基础法兰与塔筒1节的连接螺栓 8、塔筒1、2节间连接螺栓 9、塔简2、3节间连接螺栓 1、所需工具：液压力矩扳手、手动力矩扳手、套筒、测量仪表 2、检查刹车盘上有无油污,刹 车盘表面情况；刹车片表面及厚度; 外观检查刹车器，检查 是否漏油 如刹车盘上有油污，必须用清洁剂清洗。 检查刹车盘表面是否有裂纹、擦伤; 密封检查。清除流出的液压油并清洁油污 3、检查集油瓶或集油袋 中的油；偏航刹车器与机架的 连接螺栓 4、检查偏航轴承；外部密封情况齿轮表面传动装置检查雷电保护装置 5、检查偏航齿轮箱油位 油位是否在观察窗内有显示的 2/3 位置， 如看不到观察窗内有油，则需补充油 6、密封检查 检查齿轮箱是否渗漏油，清除流出的润滑 油并清洁。 项目4风力发电机组齿轮箱的检查维修 1、所需工具：液压力矩扳手、手动力矩扳手、套筒、测量仪表 2、油面 打开齿轮箱观察盖。 目测检查是否有泡沫和杂物。 3、检查行星齿齿面；检查圆柱齿齿面 目测检查磨损情况，检查是否有点蚀和阴影 4、检查是否有漏油；检查齿轮箱油油位 密封系统，清除溢出的润滑油并清洁。 5、取油样化验 取样前清洗；仅用规定的容器，在试样上贴标 签，标明所采样机组号；取样过程中及取样后 保持清洁。（依据油质化验结果，给出具体的 处理方案） 6、接线盒 检查接线盒内接线端子的紧力情况 7、传感器；弹性支承情况; 接地； 检查传感器接头是否松动；检查安装是否牢固 （间隙 2~2.5mm），检查测速盘是否变形；检查有无裂纹、剥落、变形；检查接地螺栓是否松动，检查是 否安全接地； 8、检查过滤器；软管、管路和管接头的情况；检查是否有油泄漏 9、主轴与齿轮箱连接螺栓；机架与齿轮箱弹性支承的连接 螺栓 力矩要求根据锁紧盘 上的铭牌标识打紧 项目5风力发电机组发电机的检查维护 1、所需工具：液压力矩扳手、手动力矩扳手、套筒、测量仪表 2、接线盒、端子；接地；转速传感器 清洁，清洁接触面，检查端子；检查位于发电机底座下的 4 根 接地电缆连接是否牢靠；检查安装是否牢固（间隙：3~4mm），检查测速盘的情况 3、外部风扇/排风管道检查 目测检查是否有损坏和脏物， 目视排风管是否破损和弯折，如 发现其中一种现象就必须正确 处理。 启动风扇，检查有无异响。 4、雷电保护装置。 检查雷电保护装置触发的信息 功能的正确性。外观检查雷电保 护装置（触发与否） 紧固所有元件的内部接线。雷电 保护端子接线须检查、紧固 5、过滤器/滤网 打开过滤器清洁、如有必要，可 更换滤网 项目6:风力发电机组叶轮的检查维护 1、变桨齿轮箱与轮 毂 连 接 的 螺 栓 任何零部件或紧固件的松动、脱落都容 易造成变桨电机堵转及轮毂系统的故 障。 2、变桨轴控制柜与 轮毂的连接螺栓 (注意检查弹性支 撑情况) 任何零部件或紧固件的松动、脱落都容 易造成轮毂系统的故障。 3、 主变桨控制箱与 轮毂的连接螺栓 任何零部件或紧固件的松动、脱落都容 易造成轮毂系统的故障。 4、导流罩与轮毂的 连接螺栓 任何零部件或紧固件的松动、脱落都容 易造成轮毂系统的故障。 5、导流罩与导流角 支架的连接螺栓 （上风向） 6、导流架与角支架 的连接螺栓（下风 向） 7、轮毂与主轴的连 接螺栓 8、 检查轮毂是否有 零件松动 9、检 查 轮 毂 内 控 制 柜 件 的 所 有 电 缆 捆 扎 是 否 牢靠。 对未扎紧的电缆重新捆扎。防止电缆随 轮毂转动，长期振动环境下与其他部件 的相对运动和摩擦而磨损电缆。 项目7风力发电机组液压系统设计与检查维护 1、检查液压油位 油窗型油位应在指示器的中间位置即可， 油位计型油位应在 2/3 以上。 2、检查过滤器接口处是 否渗漏油 3、检查软管、油管和管 接头漏油 检查液压站至偏航刹车器、主轴刹车器间 的油管及油管接头是否漏油，若漏油，处 理漏油部位，并清除流出的液压油并清洗 4、蓄能器情况 外观检查外部是否有损坏。 检查空气调节器的压力：通过手调阀 7.1 降低压力，读压力表的油压力。当压力暂 停突然下降时，此时读出的压力即为蓄能 器的压力 5、 油位传感器 油位传感器功能测试（拔下电缆插头或检 查油位时测试） 6、部分更换液压油 7、油泵启.停点 项目8其它部件的检查维护 1、检查变浆齿轮箱 油位 齿轮箱旋转至垂直位置，取下油封，油位必须 上升到螺纹底部边缘 2、变浆齿轮箱换油 :变浆齿轮箱换油每 5 年一次 3、密封：齿轮箱与电机检查螺栓是否松动。检查电机与齿轮箱中分面 处有无油漏出。如有漏油必须立即 紧固，清理漏油 连接螺栓必须仔细检 查 4、变浆控制柜的表 面、内部情况 外观检查腐蚀、裂纹、接地情况；是否有凝露， 如有，需擦拭或吹干。主控柜内 400VAC、充电 器、电源模块、L+B 控制器等电气元件间连接 端子是否松动；检查轴控柜内 Pitchmaster、整 流桥、电源模块等电气元件间连接端子是否松 动以及上述部件的安装螺钉是否松动。尤其注 意大电流回路的器件接线检查，因松动可能 导致电弧，烧毁器件、引发电气火灾。 检查变桨控制柜间插头是否松动或卡不 上。 检查轮毂柜子盖板锁扣螺钉是否松动，轮 毂柜子盖板门是否锁牢。 变桨电机抱闸回路上的二极管 1V1、 1V3、2V1、2V3、3V1、3V3 上的接线是否 牢靠。 将变桨 3*400V 交流 电源、变桨 UPS230V 电源、变桨直流电源 开关关闭后检查中控 柜和轴控柜线路接线 有无松动，如有松动 按要求紧固，对于接 地线必须保证接地牢 靠，防止发生触电事 故。 5、轮毂照明:轮毂照明是否正常 6、蓄电池柜内情况。 7、编码器检查 检查电机侧、轴承侧编码器的电气接头是否松 动，检查紧固件是否松动。 8、 校正叶片零位 在变桨控制器面板上手动转动叶片从 92°至 0°位置后，使用叶片调零专用工具校正，校正 过程中使轮毂铸件上面的 0°刻线与叶片上标 记的 0°刻线达到一致即可（轮毂铸件、叶片 上的 0°刻线均是唯一的),当机械 0°调整完 成后，在变桨控制器面板上进行零位校准即可 注：要求叶片必须清“0°”，严禁清“92°” 位置。 9、 92°、95°限位装 置 检查限位开关是否安装牢固； 检查限位开关信号是否正常； 清洁通讯光纤头 使用 99%纯度的无水酒精、使用脱脂棉清洁通讯用光纤头。 检查光纤盒的密封及清洁内部灰尘。 注意小心插拔及紧固 10、塔筒照明 检查塔筒照明设备的完整、可靠性 11、应急照明 检查应急照明设备的可靠性 12、 灭火器 检查灭火器的有效日期。 13、清扫垃圾 离开风场前清除污物。所有废物都应正确处置。 14、清理机组紧固件表面 污物，涂抹防修油。 注：如发现螺栓有锈, 则需做彻底除锈处理, 然后涂上防绣油 变桨轴承螺栓 变桨控制柜紧固螺栓 主轴轴承座与机架连接螺栓 齿轮箱弹性支撑与机架连接螺栓 发电机弹性支撑与机架连接螺栓 偏航刹车器与机架连接螺栓 机舱与轮毂连接螺栓 15、塔架到基础的情况 是否已堵塞排水孔（机组安装完毕后应堵上基础环处的排水孔， 以防止外部雨水进入风机 16、检查是否有裂纹、基础 接地 接地是否良好、浇筑基础是否开裂 17、 外观检查 :方圆 10 米内不能存在高大建筑物。 通过本次学习和日常操作的积累，让我对风力发电运营和检修有了更深层次的理解。明白了清洁能源对于日后国家和世界的重要性，而风能因其清洁性和可再生性受到了各国政府的高度重视，并不断加大力度投资建设，现已经成为继煤电、水电之后的第三大主力电源。 当然，截止目前风电的发展还有诸多问题未有效解决，如弃风限电问题依然严重，欠发达地区供电增长速度超过了供电需求的增长，多数电量在难于输送至外省的情况下，会限制发电。保持装机量和基础设施协调一致，有效解决电力存储和转化势在必行。应将风能的发展规划有效地整合到电力发展规划中，只有协调统一才能更高效地利用风力发电。 |
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