2022年风力发电设备研究开发技术.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 风机在线监测系统研发工程方案书名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目录 序 风力发电的现状 风力发电的问题 开发工程 研发觉状 研发内容 成果 研发体系 研发工程名师归纳总结 10.研发预算第 2 页,共 10 页11.将来构想12.事业规划- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 序 全球的环境问题日益严峻,为此新能源的利用日渐增长；其中,风电是利用风力能源转化 为电能的一种发电方式,目前为止主要在欧洲得到了肯定的应用；随着全球能源结构的不 断向新能源领域倾斜,风力发电的规模在全球范畴内得到了快速的进展；据最新的调查结果全世界风里发电市场到2022 年将会达到14 兆日元 、到 2022 年将会达到24 兆日元；风机的装机容量虽然仍以欧洲为主,但是亚太地区也会有飞速的增长；特殊是像一些风力 资源丰富,国土面积比较大的国家,仍有很大的开发余地；虽然在 CO 2 排放和环境污染方面风力发电有着庞大的优势,但是由于风力状况,落雷,暴风雨等自然条件的影响,风力发电一般都设置与较为偏僻和第西鞥较为复杂的地区；由 于日常的检修保护非常复杂,故障频发,造成了运营率不高的现状；在风机设备中大量的使用了轴承和齿轮等零部件设备,假如能准时监测类似旋转设备的异 常状况,并能准时加以修理,将会大大降低故障率并能降低检修成本；另外,通过监视风 机设置场所的风力状况,可以依据风向准时调整风车的方向和叶片的角度,提高运行效 率；本方案书就是基于以上的观点,从设备利用率的提升和检修保护成本的降低动身,做了一份翔实的风力发电设备优化系统企划书； 风力发电的现状（） 设备容量与运行率 风力发电被认为是对环境不会造成污染,并且取之不尽的新能源发电之一,在近年的普 及率得到很大的提高；依据国家设备装机容量来看,欧美占据了大量的份额,但是近几年 新兴国家取得了很大的增长；特殊是中国已经超过日本,风机装机容量成为世界第 8 位,装机容量达到 1,219MW ；依据猜测,到 2022 年将会达到 100,000MW,在世界中的份额 也会超过 15% ；（ 図-1、2）；但是风力发电设备装机容量的提升,并没有带动运营率的提升；像図 3 中表示,发电设备的盈盈率作为保护在 20%左右；主要缘由是风力变化和风机设备故障引起所致；図- 风力发电 、太阳能发电的世界市场潜力预测图名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 図- 风力发电 、太陽光発電 中国市場予測 2）风机设备利（） 故障及事故事例図-用率在3）风力发电设备的设备利用率关于风机故障及事故的报告比较少,德国的新能源产业技术综合开发机构（NEDO ）做过一次 2005 2022 年故障报告书；依据相关报告,主要的故障内容作了以下介绍；4） 故障及事故发生数量依据报告供应的数据,以下是做的基本的信息图表；虽然故障在逐步削减,但是故障名师归纳总结 的发生率仍是保护在10 15% 的较高区间内；第 4 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 表 -1 调查的风机数量和故障次数工程2006 年2007 年2022 年2022 年风机数量769 898 926 1025 故障次数164 112 97 125 故障频率 21.3 12.5 10.5 13.9 运行中的风机总数924 1050 1050 1268 ） 故障缘由 故障 的主要缘由如 表-所示 ；缘由中的比例中自然现象和不明缘由分别占据了 1/3（34.5% 、34.7% ）； 自然现象虽然属于不行抗力,但不明缘由的分析仍是不够,今 后的调查假如是通过状态监测进行分析的话,可以进一步解读故障缘由和降低事故频率；另外风车内故障占据1/4（26.5% ）,人为缘由（主要是检修保护不到位）占据了 3.4% ；由此可以断言通过进行运行状态的在线监测,可以降低故障的发生概率；故障缘由的统计结果如表 -所示 ；自然 现象虽然是不行抗拒的缘由,但是由于长期遭受暴风,对流,和冰冻的侵袭,造成设备老化,并由此产生故障的可能性也是很 大的；为此,通过对运行中机器设备的监测,对机器设备的老化进程进行精确的把 握,并准时对相关零部件进行修理和改进,可以延长设备寿命,降低故障发生的概 率；表-2 故障缘由 （2006 2022 ）故障 缘由发生次数所占比例 （）自然现象172 34.5 风车内故障132 26.5 人为缘由17 3.4 系统故障4 0.8 不明缘由173 34.7 总计498 100.0 故障 缘由表-故障 缘由的具体分析（2006 2022 ）缘由细节发生次数所占比例 （）自然现象暴风26 5.2 风车故障落雷123 24.7 乱流10 2.0 冰冻4 0.8 其他9 1.8 设计不良65 13.1 人为缘由制造不良54 10.8 施工不良13 2.6 检修不到位17 3.4 系统故障系统故障4 0.8 不明缘由不明缘由（含调查中原173 34.7 因）名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 合计498 100.0 ） 故障发生部位故障部位的统计结果如表-所示 ；其中掌握装置15.7% ）、 风向及风速测定仪器（11.3% ）、 叶片 （10.6% ）、 电气设备 （10.0% ）、 叶片螺距 掌握系统 （9.8% ）的发生概率比较高；其产生的缘由主要是由于自然缘由所致；另外旋转机械（轴承,齿轮）中常常用到的主軸 轴承,变速箱,以及发电机的故障发生率也达到了9.9% ；为此,通过对运行中机器设备的监测可以明确故障产生的缘由,降低故障产生的概率；） 设置地点 （地势）由于风机所在的地势的不同,造成的的故障概率由 陵.山 峰约占 1/2 （44.9% ）、 发生的次数也占到表-5 所表示 ；设置地势中 丘 1/2 （40.0% ）； 沿海及岛屿占到了约 沿 1/2 （45.2% ）,其中岛屿中也包含了离岛部分；丘陵.山峰与岛屿中设置的风机占据了肯定多数,不能很好的进行检修保护是存在的一个重要的问题；这些都可能直接造成故障的产生；运行状态的集中治理,特殊是通过在掌握室的远程监测,可以降低故障发生的概率；表-4 故障发生部位 （2006 2022 ）名师归纳总结 故障 部位发生次数所占比例 （）第 6 页,共 10 页全部5 0.8 叶片63 10.6 叶片轮壳4 0.7 空气制动2 0.3 机械制动8 1.4 叶片螺距 掌握58 9.8 主轴轴承9 1.5 变速箱12 2.0 发电机38 6.4 偏航掌握装置28 4.7 风向及风速计67 11.3 掌握装置93 15.7 电气装置59 10.0 油压装置27 4.6 感知装置22 3.7 基础系统2 0.3 系统关联装置12 2.0 其他84 14.2 合计593 100.0 地势表 -5 设置地势与故障产生的关联表（2022 ）设置数量调查数量故障次数- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （台）比例 （）（台）比例 （）（台）比例（）丘陵.山岳569 44.9 508 49.6 50 40.0 内陆平地126 9.9 73 7.1 16 12.8 沿岸 . 岛屿573 45.2 444 43.3 59 47.2 合计1268 100.0 1025 100.0 125 100.0 ） 故障周期依据表 6 的相关数据,在事故发生的时间在运转时间2年 和 510 年 的占据了大部分,一般在运转初期和末期简单产生事故 発生 故障率曲线 ； 假如将设计寿命设置为 20 年的话,一般在运装周期的末期简单产故障；从设备的经济型考虑,也应当做大限度降低运行中的故障率；为此可以敏捷运用在线监测等有效的手段；运行时间表-6 运行期间故障概率（2022 年）故障次数设置台数调查台数1 年未 到（台）比例 （）（台）比例 （）（台）比例（）104 8.2 61 6.0 1 0.8 12 年159 12.5 144 14.0 9 7.2 25 年558 44.0 460 44.9 54 43.2 510 年408 32.2 330 32.2 59 47.2 10 年以上39 3.1 30 2.9 2 1.6 合计1268 100.0 1025 100.0 125 100.0 ） 故障停止时间因故障造成的停止运转的时间如表-7 所示 ；其中 1/4 （26.7% ）的风机在1 周以内完成修理,连续运转；但是1/332.1% 的风机停止了一个月以上；造成长期停运的主要缘由是自然现象,但是缘由不明也占据了很大比例,同托对这些不明缘由的解读,可以缩短运行停止时间；表-7 因故障停止运行时间（2006 2022 ）停止 时间 发生次数 比例 （）3 日 7 日以内 133 26.7 7 日 14 日以内 94 18.9 14 日 30 日以内 111 22.3 30 日 90 日以内 92 18.4 90 日以上 68 13.7 合计 498 100.0 另外依据在北海道设置的 192 台风机在 2 年间发生的 240 件的相关报告,其中偶发缘由（落雷意外： 116 件 48.3% ）和设备老化磨损 状态监测也可以最大限度降低事故发生的概率；（54 件（ 23%） 占据了大部分；为此,通过在具体的故障修理中,轴承 8 件,齿轮 3 件,耦合 5 件；从中可以看出状态监测也可以降低故障发生的概率；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表 -8 故障缘由发生缘由件数比率（）偶发缘由 （ 包含落雷 ）159 66 落雷（ 43 ）（18 ）老化磨损54 23 初期故障21 9 其他2 合计240 100 （） 状态监测的成效 通过以上分析,一下总结了风机故障与状态监测的关系；可以通过状态监测,来降低故障 发生的概率；）由于风造成的故障主要是由于对流引起的轴承及齿轮受损；这主要是由于对 流天气造成主轴的推力负重及负重变化引起；为此,在设计阶段就应当充分考虑到 推力负重及负重变化情形,并通过对设备老化和磨损的评估,在配以在线监测等远 程监测系统,可以将故障降低到最小程度；）发电机的故障为0.045 件/（台.年）,故障缘由主要由于固定卷线绝缘层的损耗造成的接地及轴承损耗；另外,对发电机进行冷却的风扇也是故障缘由之一；为此,随时监测旋转机器的轴承和风扇等主要设备的运行状况,准时排除故障,对 提高运行效率有很大帮忙；）加速机的故障 率为 0.022 件/（台.年） ；小齿轮和轴承的事故较多；为此,随时监测旋转机器的轴承和风扇等主要设备的运行状况,准时排除故障,对提高运 行效率有很大帮忙；主轴轴承的故障较多,主要缘由是转动面的磨损和脱落；故障生成系统虽然 ）仍没有完全清楚；为此通过对主轴轴承的运行监测,可以解读故障缘由,防止事故 的发生；）故障的存在是有连续性的,对新的故障进行数据收集和准时分析,以及准时 排除,将会变得越来越重要；在机器设备中对信息的收集和分析以及综合治理运 用,可以降低故障发生的频率,提高运行的效率； 风力发电的课题 概述 风力发电中主要存在以下课题；1 发电成本过高 降低发电成本将是一个长久性的话题,通过降低设备故障发生的频率,可以提高设备的利用 率；另外通过最优化的检修,也可以提高设备运行效率；为开发出高性能的风机,把握风力 状况和合理配置风机变得非常重要；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2风力发电功率稳固性差,在与电网连接时,会给电网系统在电压及周波等方面造成影响,影响配送电质量；未解决这一难题,需要发电方和送电方共同努力；3 设置范畴的扩大 为普及风力发电,应加大在海洋和山间的建设力度；在山间由于地势复杂,需要建立起成熟 的风力猜测模式；另外在海上建设风机,不仅要留意天气条件和海洋条件,仍要将彼此的关 联和对风力发电的影响作出精确的分析；4 强化与环境的和谐 风车的造影,机鸟相撞的危害以及海洋生物的影响等,都是制约风力发电的负面因素；要 从技术上对次类与环境不适应的因素排除；提高风力发电与环境的适应性；风力发电存在的 主要课题及解决方法主要课题降低设备费用解决方法1 降低发电成本量产技术,规模化生产降低建设成本运输及安装技术的提高风机部件的轻量化小型化 耐久性的提高 新材料的开发 降低运行及检修费用 提高监测系统 设计寿命猜测及评估方法的精细化 增加发电量 提高设备运行率,防止故障产生 快速检修提高运行效率 提高掌握系系统技术 风力发电场的优化技术 低风速发电系统 高性能风机及部件的开发2 系统计策電力安定化功率的稳固性问题本方案着力改善的工程大规模集合式掌握系统高精度发电量猜测技术提高蓄电池性能3 扩大设置范畴山 间地势复杂地势风力猜测系统海洋复合振动解读技术气象 . 海洋猜测仿真技术 海洋变电站 4 环境和谐性 掌握风车噪音 低噪音风力发电系统 降低对生态环境的影响 鸟类及海洋生物监测系统风力发电用的优化系统将会在第 4 部分开发工程和第 6 部分开发内容做一具体介 绍；通过对风机运行健全性,风力情形,和发电量的集中监测,敏捷运用风机检修和发电管 理的相关信息和技术,实现发电设备的最优化配置及治理；风力发电中的重要课题有1 发电成本的降低2系统一体化计策；发电设备的最优化系统将为解决这些课题提出方案；12.事业规划名师归纳总结 本工程将以日本NEC株式会社和东京高校教授所在的公司为基础,在中国合作伙伴的帮助第 9 页,共 10 页下,逐步绽开；依据NEC的推算,本方案有很大的盈利空间；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - ）中国现有台风机,本醒目供应的相关设备一台售价在能在中国销售3500 台的话,营业额将会达到200 亿日元；570 万日元左右,假设）故障检测装置和功率优扮装置的使用,将会提高的运行效率；可以帮忙电力公司每年提高亿日元的收入；200 亿日元的投资在一年半就可以收回投资；）现在是以 3500 台作为基数进行的运算,假如数量提升的话,仍可以提高营业额；期望在 3 年内实现产品销售,技术主要依靠于 NEC技术和东大教授组所指导的 IIU 公司技术；）为此,期望融资规模 3 年间共计 10 亿日元；利润回报将会与投资方协商；暂定考虑在15 亿到 20 亿之间；利润回报时间在产品销售后5 年到 10 年以内；具体可以协商；）为实现上述目标,将会在中国成立合资公司；以此为契机,可以将销售范畴扩到到欧美 和其他国家；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页