由沈阳工业大学新能源研究院设计、生产的系列风力发电机组是参照IEC、GL、GB等风力发电机标准及相应行业标准完成。机组体现技术先进、制造成本低、运行可靠、工艺性好、易于安装、维护的设计优点。遵照工程化、标准化的设计、制造等各项要求,降低了机组的成本。风力发电机组与一般机械结构不同,整机所受载荷是随机交变载荷,机组结构设计不仅满足强度、刚度要求,还应将整机动力学特性放在重要位置,沈阳工业大学新能源研究院设计、生产的系列风力发电机组,对各受力构件及其组合部件经过严格的分析计算,能承受设计规范规定的各种状态载荷,经过反复计算分析,确定整机质量、刚度分布,使得部件、整机的固有频率避开激振力频率,降低动应力水平、提高部件以及整机的寿命、可靠性。机组选用气动效率高、阻力小、噪声小的叶片。机组结构的工艺性是与生产实际相结合,所设计的结构能在生产过程达到更经济合理。
核心科技成果“兆瓦级变速恒频风电机组”于2010年荣获国家科技进步二等奖;“复杂环境适应型系列风电机组研制”成果荣获辽宁省科技进步一等奖;“大功率风电机组研制与示范”成果获得中国机械工业科学技术特等奖。
成立于1983年,为我国从事风力发电技术研究的最早研发单位之一;拥有一支院士、千人、教授、博士、高工带队的先进技术团队,在技术研发实力上具国内首位。
科研成果方面:先后承担国家“七五”、“八五”、“九五”攻关、“十五”863、“十一五”支撑等国家级课题20余项、省市课题40余项、横向课题70余项、9项专利。攻克0.3~20kW离网型风力发电机、30~7000kW并网型风力发电机组、风力机测试设备、实验室演示设备等系列产品共计四大类18个品种的研发及成果推广,其中45个研究成果通过国家或省、部级技术鉴定,14项获政府科技进步奖,4项纳入联合国亚太区域新能源合作项目,有5种产品出口日本、蒙古、朝鲜、缅甸等国家。获多项技术鉴定成果、国家科技进步奖、省部级科技进步奖和发明专利多项。
科技成果推广与研究平台:研发出的1.0MW-3.0MW变速恒频机组已成功试运行,面向国内生产企业取得卓有成效的推广业绩。建有省级重大平台“2011先进能源协同创新中心”以及辽宁省风力发电技术重点实验室、辽宁省风力发电工程研究技术中心,辽宁省发改委“辽宁省多能源系统优化运行与控制技术工程研究技术中心”。
兆瓦级风电机组
研究方向
• 风力发电机组整机总体结构设计
• 风力发电用永磁和双馈新型电机设计
• 风力机组运行控制技术
• 风电并网与电力电子技术
• 风电电力消纳与储能技术
• 多能源综合利用技术

团队建设
设有电气工程部、机械设计部、分析技术部、工具软件部、学术部、重点实验室等研发部门。方向分为机械、电气、多能源三个方向。
软件开发部由10余名博士、硕士及高级软件研发人员组成;专业领域涵盖空气动力学、设计方法学、CAD/CAE/CG、软件工程、应用数学、计算数学、数值分析与计算、计算机科学与技术、数据分析与挖掘、管理工程等学科;业务领域:风电设计及分析软件研发、数据分析与处理、企业信息化、仿真实验教学等。

机组研发历程
SUT-1500 直驱风电机组,电动变桨距,陆上机组

SUT-2000 2MW直驱机组,独立电动变桨距,陆上机组

SUT-3000 3MW,双馈,变速,独立电动变距,海陆两用


SUT-3000外转子永磁直驱风电机组

8MW外转子直驱式风电机组,液压变桨系统,大型海上机组

5.0MW半直驱风电机组

CCWE-3000/122.HD 3.0MW半直驱风电机组,电动变桨距,陆上机组


技术能力
• 近40年风电研发历史及其工程经验
• 高素质技术研发团队
• 规范的系统集成设计方法和流程
• 高效的研发项目管理办法和制度
• 质量过硬的协同研发合作伙伴
1) 控制器开发
• 变桨-速度控制器
• 低通滤波器,陷波滤波器
• 塔架前后振动反馈控制
• 转矩-速度控制器
• 变桨控制与转矩控制的耦合
• 驱动链阻尼控制
• 运行控制:启动,停机,偏航对风控制,空转,过速故障,过功率故障,电网失电、偏航故障,变桨故障策略

控制器开发
• 变桨-速度控制器
• 低通滤波器,陷波滤波器
• 塔架前后振动反馈控制
• 转矩-速度控制器
• 变桨控制与转矩控制的耦合
• 驱动链阻尼控制
• 运行控制:启动,停机,偏航对风控制,空转,过速故障,过功率故障,电网失电、偏航故障,变桨故障策略

载荷仿真技术
• 陆上/海上/极端温度环境
• 遵照IEC61400-1/2/3/GL2010风电机组认证指南
• 极限载荷/疲劳载荷/传动链动力学分析/坎贝尔图分析
• 性能计算/叶片载荷/变桨驱动载荷/偏航驱动载荷
• 轴承载荷/齿轮箱载荷/发电机载荷
塔架载荷/地基基础载荷

结构分析技术
• 静强度分析
• 疲劳强度分析
• 模态分析,屈曲稳定性,多体动力学分析
• EuroCode ,DIN 18800,VDI2230,IIW
• 线弹性,弹塑性,大变形,边界非线性
• 法兰螺栓连接/焊接结构/铸造锻造结构/复合材料铺层/混凝土
• 轮毂/主机架/主轴/轴承座/电机定子转子/塔架/海上支撑结构/机舱罩体/工装吊具

• 主传动系统,变桨系统,偏航系统,制动系统,机舱导流罩等
• 轮毂,主轴,轴承座,主机架,塔架,法兰螺栓连接等
• 叶片,主轴轴承,偏航、变桨轴承,齿轮箱等外购件技术规范
• 三维Solidworks详细模型,二维AutoCAD工程图纸,ANSYS有限元强度和疲劳分析
• 子系统设计报告

电气系统设计
• 主控系统,变桨系统,安全系统,防雷接地系统,冷却及加热系统,液压系统,润滑系统设计
• 发电机,变流器,变压器,外围传感器等选型
• 子系统设计报告,调试,操作手册
• 电气原理图,电缆布线设计

计算分析技术
结构强度分析:轮毂静强度分析、塔筒静强度分析、机舱底盘静强度分析、主轴承座静强度分析、主轴静强度分析等。






中型智能风电机组
中型智能风电机组适合海岛、沿海、山区等条件恶劣、电网负荷小、电力缺乏的地区、微网,以及其他不适合安装大型风力发电机组的地区。
为企业、工厂提供电力实现节能减碳目标:机组发电可以直接并入工厂内部电网,为高能耗企业提供绿色能源。
以高性价比为用户提供高质量的风力发电设备:机组不需要配备蓄电池和其他电能存储设备,降低了机组的维护及制造成本。
机组结构及特点
机组由三叶片风轮,主轴及轴承,变距系统,永磁发电机,机舱底盘,偏航系统,塔架及电控系统等部分组成。主轴与发电机轴组成为一体化结构,无齿轮箱,结构简单,传动效率高,省去了较大的输入轴联轴器;采用滑靴式偏航阻尼器,偏航平稳,省去了液压站;采用成本低的紧凑型电动推杆装置。变距拉杆实现机械变距,其特点是拉杆短(因拉杆从电机轴中穿过),刚度大,并且顺桨是受拉,变距顺畅,拉杆不变形,受力合理。
机组主要功能
1) 机组具有采集风速、风向、发电机三相温度、两种风轮转速采样方式、直流电压、直流电流等系统参数数据采集功能;
2) 机组具有偏航自动解缆功能;
3) 机组具备低电压穿越和高电压穿越功能:
4) 风电机组配置温度升高保护、振动超限保护、转速升高保护、电缆纽绞保护等机械保护,保护超限发出故障信号,进行风电机组事故停机。
5) 机组能进行有功控制和无功控制;
6) 机组能够通过采集数据处理,监视风电机组的运行参数及运行状态,完成机组的最佳运行状态管理,使其能够安全、稳定、优化运行;
机组具远程控制功能, 通过因特网(或专网)对风电机组进行实时控制和监测;
1.1.1.3 机组性能指标
表1 机型性能指标一览表
机组型号 |
SUT-PM-50kW |
SUT-PM-100kW |
SUT-PM-200kW |
SUT-PM-300kW |
SUT-PM-500kW |
基本参数 |
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额定功率 |
50kW |
100kW |
200kW |
300kW |
500kW |
切入风速 |
3.5m/s |
3m/s |
3m/s |
3m/s |
3m/s |
额定风速 |
11.5m/s |
10.6m/s |
10.6m/s |
10.4m/s |
10.5m/s |
切出风速 |
25m/s |
25m/s |
25m/s |
25m/s |
25m/s |
功率调节 |
主动变距变速 |
主动变距变速 |
主动变距变速 |
主动变距变速 |
主动变距变速 |
运行温度 |
-30℃~+40℃ |
-30℃~+40℃ |
-30℃~+40℃ |
-30℃~+40℃ |
-30℃~+40℃ |
生存温度 |
-40℃~+50℃ |
-40℃~+50℃ |
-40℃~+50℃ |
-40℃~+50℃ |
-40℃~+50℃ |
设计寿命 |
20年 |
20年 |
20年 |
20年 |
20年 |
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|
|
|
|
|
风轮 |
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叶片数量 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
叶轮直径 |
19m |
22m |
27.55m |
37.48m |
49.5m |
叶片材料 |
FRP |
GFRP |
GFRP |
GFRP |
GFRP |
扫风面积 |
314m² |
397m² |
596m² |
1104m² |
1590m² |
变桨系统 |
电动变桨 |
电动变桨 |
电动变桨 |
电动变桨 |
电动变桨 |
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|
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发电机 |
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电机类型 |
永磁同步发电机 |
永磁同步发电机 |
永磁同步发电机 |
永磁同步发电机 |
永磁同步发电机 |
额定功率 |
50kW |
100kW |
100kW |
300kW |
500kW |
额定电压 |
400V AC |
400V AC |
400V AC |
690V AC |
690V AC |
额定电流 |
75.6A |
144.3A |
144.3A |
251A |
418.3A |
额定转速 |
60rpm |
60rpm |
48rpm |
35rpm |
30rpm |
防护等级 |
IP54 |
IP54 |
IP54 |
IP54 |
IP54 |
绝缘等级 |
F |
F |
F |
F |
F |
|
|
|
|
|
|
变频器 |
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|
|
|
|
型式 |
全功率 |
全功率 |
全功率 |
全功率 |
全功率 |
功率因数 |
-0.95~+0.95 |
-0.95~+0.95 |
-0.95~+0.95 |
-0.95~+0.95 |
-0.95~+0.95 |
输出电压 |
400V AC |
400V AC |
400V AC |
690V AC |
690V AC |
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|
|
|
|
|
制动系统 |
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主刹车 |
变桨刹车 |
变桨刹车 |
变桨刹车 |
变桨刹车 |
变桨刹车 |
辅助刹车 |
液压刹车 |
液压刹车 |
液压刹车 |
液压刹车 |
液压刹车 |
|
|
|
|
|
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偏航系统 |
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|
驱动类型 |
电动 |
电动 |
电动 |
电动 |
电动 |
控制方式 |
主动偏航 |
主动偏航 |
主动偏航 |
主动偏航 |
主动偏航 |
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|
|
|
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|
塔架 |
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|
|
类型 |
圆锥钢管塔架 |
圆锥钢管塔架 |
圆锥钢管塔架 |
圆锥钢管塔架 |
圆锥钢管塔架 |
轮毂高度 |
19.5m |
30m |
30m |
36.5m |
60m |