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首先我们进行了5GW海上风电机组的概念设计与分析研究,进行了5GW海上风电机组建模方法的研究。研究了组成式叶片,结构设计,研究了利用改进的自适应遗传算法进行了5GW叶片优化设计的基本理论和方法,研究了叶片疲劳载荷的选取原则,并获取了5GW叶片的极限载荷。研究了大型叶片铺层设计的理论方法,提出了复合材料层板理论的碳纤维和玻璃纤维混合叶片设计方法。
设计了组合式叶片的梁帽,腹板和蒙皮等各部位的连接接头的结构形式和尺寸,并利用有限元分析软件对接头结构强度进行了校验分析。
对比分析整体叶片和组合式叶片的承载条件下,叶片应变、位移、振动和稳定性变成特性。
另外又进行了海上风电机组传动链的技术研究,对国内外不同类型的传动链类型进行了研究,建立了传动链成分分析模型。
对轮毂、机舱、地盘、塔架等关键零部件进行了有限元分析计算和结构优化设计,完成了机组功率优化控制算法,以及低电压穿越的建模研究。
这是中船重工在江苏的照片。
下面我报告一下3GW海上风电机组的关键技术与研发。
3GW这个项目,首先来源是中韩国际重大科技合作项目,与韩国DMS公司合作。项目的委托单位是韩国的DMS公司。主持单位是华北电力大学,就是由我来负责这个课题组。合作单位德国的LDW公司。
这个项目根据IEC国际标准和GL认证的规范,考虑海上风速、波浪、海流等运动环境条件,自主完成了3GW海上风电机组的整机技术设计和全部零部件的集成优化设计。
这是我们做的载荷计算的内容,时间关系我就不详细说了。通过这个设计提出了风轮,主轴及发电机共用一个主轴承的设计方案,只有一个轴承整个机组。
第二个,研究了稀土永磁发电机分题式结构设计方案,对发电机可以分开,由多个分体进行组合,便于运输。
同时对叶片、塔架、轮毂等关键零部件进行了有限元分析计算和结构优化设计。
对球墨铸铁的轮毂S-N疲劳合成曲线进行了计算。研究优化了海上3GW海上风电机组的控制策略与方法。进行了整机电气系统的优化。本项目获得了德国DEWI-OCC海上风电机组的认证。以上就是我的报告内容。
下面我们请第二位嘉宾上台,欧洲委员会联合研究中心研究员Roberto Lacal-Arantegui先生。他的题目是在风能领域欧洲的研发状况。
Roberto Lacal-Arantegui:我们第一个要讲的项目,是由西班牙牵头的,它的整个预算是360万欧元,是由我所在子机构欧洲委员会拨出的款项,整个项目会持续四年时间。
在这个项目过程当中,主要是浮动式海上风电系统,它包括两种类型的浮动式的专利发电系统,在地中海地区。
大家可以看到,这两家提供商可以到网上去看,可以看到他们设备的外观。我背景上是其中一个,是一家法国公司做的,叫做IDO。另外一家公司是挪威的。
这是一个示范性的项目。会考虑到设计理念,在所有的项目当中都会加以体现。我们都是组织私有部门,欧盟的相关国家都参与到了其中,来共同提升他们开发的能力。
第二个项目更小一点了,这个预算差不多是400万欧元,也是欧盟委员会给予资助的,这是有关创新的工程,主要是材料的创新。
在这个项目当中,我们会包含设计配件、涂层所有的原型机,在相关的内容当中主要是应用新的材料,就是超级防水的涂层涂到叶片上去。这样一个过程当中,这个涂层本身就是一种新型的材料,我们在过程当中会进一步进行研发和实验,以看它的效果怎么样,因为这种新型涂层会帮助海上风电的时候,会应付海上特殊的要求。
涂层主要以纳米涂层为基础,重点主要是放在除冰的叶片上,因为叶片在大量冰的情况下会造成很多的问题,影响寿命,这是中国一些制造商非常关注的问题。
下面的一个项目的预算总额达到1100万欧元,是从2013年一直到16年。(英语)核心就是要证实我们的叶片,以及变流器,以及控制系统相关的一些技术进一步的来提升。以2GW的技术来测试不同组件性能提升的可能性。
下面一个项目是针对小型机,叫SWIP,预算650万欧元,是从2013年的10月,就是这个月启动的,持续到2017年。主要是解决一些风力资源的评估,预测,当然主要是针对城市地区风力资源利用的问题,当然主要针对小型的风力发电机。同时能够很好的降低小型风力发电机在城市当中产生的相关的噪音和振动。
大家看到两个项目是WALID,起到了牵头的项目。这个项目预算达到了650万欧元,13年2月份启动,到2017年结项。重点主要是设计材料、过程开发,主要针对热塑材料,同时可以能够循环利用,循环使用,可回收的叶片。重点也是放在近海的风力发电厂上,以传统的材料,特别是在叶根部,在叶片顶端,这样的一些材料。这样的话我们就可以得到更好的材料。
当然在开发的过程当中,我们不仅要有好的理念,我们还要知道制造的各个程度,这样我们才能更好的把我们新型的材料应用在生产过程当中,使这些材料在将来的风机上发挥更大的作用。所以这就是项目的主旨。
WALID的项目是重点在复合材料上。对于叶片对现有的材料是一个极大的提升性能。可以对叶片相关的性能起到极大的提升作用。
下一个项目的牵头国是芬兰,也是在今年10月份启动的。这个项目重点主要在新的创新型的生产过程方面,以便能够生产出更多的金属,以及高分子复合,纳米复合材料。
这个项目会向我们展示出,它是跨行业的项目,特别是使用高分子材料的时候。这个项目目标就是协同增效,行业协作共同的基础上来进行开发,在风力发电部门,这个项目本身的成果将会用于应动来自于转子所引起振动的问题,减少相关的振动。
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