.-MW海上风电机组的汇总————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：海上风电机组的概念设计目前，海上风力发电机组的主流机型是2.3～5MW双馈或半直驱机型，已交付或已有订单的机型主要如下表所示：公司名称机组型号已交付使用正在安装已有订单丹麦vestas V90 /3MW257台260台（含V112）西门子公司SWT-2.3311台90台西门子公司SWT-3.6151台593台德国REpower5M8台351台德国Multibrid M500027台245台德国Enercon E-126/6MW8台GE公司GE 3.6sl 7台130台华锐公司3MW 34台德国BARD VM5MW 5台80台德国Nordex2MW 8台德国Nordex 2.5MW 11台芬兰WinWind 3MW 10台由上表可见丹麦vestas 的V90 /3MW，西门子公司的SWT-3.6，德国REpower的5M，德国Multibrid的M5000，GE公司的GE 3.6sl和德国BARD公司的VM5MW机组被市场认可，由此可见3MW以上风电机组是最近几年海上风力发电机组的主力机型。
V90 /3MW机组是vestas在2002年5月开始试制的，右图为V90/3MW的示意图。
V90 /3MW机组是首台采用紧凑型结构的风力发电机组，可以认为是取消了低速轴。
2009年9月vestas又研制出了V112-3.0MW离岸型风力发电机组，这是V90-3.0MW的改进型，其安全等级为IECS，适于在平均风速9.5m/s的海上使用，这种机组采用三级增速齿轮箱，永磁同步发电机，短低速轴。
该机型应该是维斯塔斯准备大批量生产的产品，下图为V112-3.0MW的外形图。
V112-3.0MW机组计划安装在英国沃尔尼第二海上风力发电场，2011年年底交付使用。
V112-3.0MW技术参数如下表所示：序号部件单位数值1 机组数据1.1 制造厂家/型号V112－3.0MW1.2 额定功率kW 30001.3 轮毂高度（推荐方案）m 84.94/1191.4 切入风速m/s 31.5 额定风速m/s 121.6 切出风速（10分钟平均值）m/s 251.7 极端（生存）风速（3秒最大值）m/s 59.5(IECIIA)52.5（IECIIIA）1.8 预期寿命y 202 风轮2.1 叶片生产商2.2 叶片型号（54.6m）2.3 风轮扫掠面积m298522.4 功率调节方式变桨距2.5 转轮直径m 1192.6 根部弦长m 43 发电机MW 3永磁同步发电机4 变速箱三级行星齿轮传动/斜齿轮其内部结构如下图所示：西门子公司的SWT-3.6-107是海上和陆上两用型机组，SWT-3.6-107 技术参数如下表所示：序号部件单位数值1 机组数据1.1 制造厂家/型号SWT-3.6-1071.2 额定功率kW 36001.3 轮毂高度（推荐方案）m 801.4 切入风速m/s 3～51.5 额定风速m/s 13～141.6 切出风速（10分钟平均值）m/s 251.7 极端（生存）风速（3秒最大值）m/s 50(标准型)70（加强型）1.8 预期寿命y 202 风轮2.1 叶片生产商Siemens Wind Power A/S2.2 叶片型号B52（52m）2.3 叶片材料GRE（增强型玻璃纤维环氧树脂）2.4 叶片端线速度m/s 60.4～80.62.5 风轮扫掠面积m29,0002.6 风轮转速rpm 5～132.7 功率调节方式变桨距2.8 转轮直径m 1072.9 风轮倾角度6°2.10 根部弦长m 4.22.11 叶形NACA 63.xxx, FFAxxx2.12 光泽亚光面，＜30、ISO28132.13 颜色暗灰色，RAL 70353 齿轮箱3.1 制造厂家/型号Winergy AG/PZAB35403.2 齿轮级数3级行星3.3 齿轮传动比率1：1193.4 润滑油容量L 7503.5 与发电机的连接柔性轴连接4 发电机4.1 制造厂家/类型异步AMB 506L4A4.2 额定功率36004.3 额定电压V 6904.4 额定转数及转数范围R/min 15004.5 绝缘等级F/F4.6 防护等级IP544.7 冷却方式综合热交换器5 制动系统5.1 主制动系统叶片全翼展变桨距5.2 第二制动系统高速轴液压盘式制动器6 偏航系统6.1 控制方式主动对风6.2 偏航驱动6个电动减速齿轮6.3 偏航制动主动磨擦和6个电动减速齿轮6.4 远程控制WebWPS SCADA系统7 控制系统7.1 型号/设计KK WTC 3/微处理机8 重量8.1 机舱t 1258.2 风轮t 95下图为SWT-3.6-107结构示意图：图中1－整流罩，2－整流罩托板，3－桨叶，4－变桨轴承，5－轮毂，6－主轴承，7－主轴，8－齿轮箱，9－起重轨道，10－制动器，11－联轴器，12－发电机，13－偏航减速电机，14－塔架，15－偏航轴承，16－齿轮润滑油过滤器，17－冷却装置，18－机舱罩。
德国REpower公司的5M海上风力发电机组是2004年开发的，其核心技术是能在强风区或弱风区、平原或山脉、陆上或海上都能可靠地工作，LM Glasfiber公司参与了此机组的研制工作。
下图为5M机组的照片。
5M机组的主要技术参数如下表所示：序号部件单位数值1 机组数据1.1 制造厂家/型号5M1.2 额定功率kW 5000陆上风机117 米，海上约为85-95 1.3 轮毂高度（推荐方案）m米（取决于现场条件）1.4 切入风速m/s 3.51.5 额定风速m/s 131.6 切出风速（10分钟平均值）m/s 陆上25.0、海上30.0IEC Ib或德国船级社海上I级风场1.7 极端（生存）风速（3秒最大值）m/s要求1.8 风带达到DIBt 31.9 预期寿命y 202 风轮玻璃钢增强型纤维塑料（GFRP）外2.1 叶片生产商壳，预弯曲型2.2 叶片型号（61.5m）2.3 风轮扫掠面积m212,4692.4 功率调节方式电动独立变桨距2.5 转轮直径m 1262.6 转速范围rpm 6.9～12.1 (+15.0 %)3 偏航系统3.1 类型外齿型四点轴承3.2 驱动系统装有多个刹车盘的齿轮电机3.3 制动液压盘式制动4 齿轮箱2级行星(斜齿齿轮)加1级平行齿4.1 类型轮4.2 增速比约为975 发电机5.1 发电机类型6极双馈异步电机5.2 额定功率5,000kW5.3 转子额定电压660V5.4 定子额定电压950V5.5 额定转速rpm670 –1,170 (+15.0 %)5.6 发电机防护级别 IP 545.7 变流器类型脉冲调制式IGBT6 基础6.1 陆上风机加固混凝土地基，取决于现场条件6.2 海上风机建造符合现场实际条件7 安全系统7.1 温度和速度嵌入式冗余温度和速度传感器7.2 雷电保护全集成7.3 电缆铠装7.4 防火系统自动7.5 制动系统液压盘式制动加全翼展气动德国Multibrid的M5000机组，也是5MW机组，这种机组为半直驱式，这一设计综合了传统三级齿轮箱结构和直驱式技术的优点，即取消主轴，采用一级齿轮箱连接低转速永磁同步发电机，并且通过集成化设计，大大降低了机舱重量和尺寸，其主要技术特性如下：1.采用一级齿轮箱（传动比为1：9.92）和水冷式永磁同步发电机（最大转速为147rpm，出口电压3000V）。
与5M风机相比，大大地简化了传动系统结构，尺寸仅为5M的十分之一。
2.备用的数据采集设备减少了因这些设备的故障而导致的系统停机；传感器系统可提供维护预警。
3.良好的机舱密闭设计和空气过滤器使风机能够承受恶劣气候条件（如盐雾和潮湿空气侵蚀）的影响，适应于海上环境条件。
4.紧凑型设计使M5000风机相比于同级别特大型风机具有较轻的机舱和轮毂重量，便于运输和安装。
M5000的机舱总重量（包括轮毂和叶片）大约310吨，而Repower 5M为420吨，Enercon E-126则达到530吨。
当然，紧凑型设计同时也带来部件维修的困难。
5.采用碳纤维结构的叶片，降低重量。
6.四象限的全容量变流器改善了电能质量，功率因数调节范围为0.9（感性）－0.9（容性）。
2005年法国Atlantic coast海上风电场选用了其产品，这21台风机在2010年投入运行。
M5000机组的主要技术参数如下表所示：1 机组数据1.1 制造厂家/型号M50001.2 额定功率kW 50001.3 切入风速m/s 41.4 额定风速m/s 141.5 切出风速（10分钟平均值）m/s 25.01.6 极端（生存）风速（1秒最大值）m/s 351.7 极端（生存）风速（10分钟最大值）m/s 251.8 预期寿命y 202 风轮2.1 叶片生产商EuRos2.2 叶片型号（56.5m ）2.3 风轮扫掠面积m2105682.4 功率调节方式电动独立变桨距2.5 转轮直径m 1162.6 最小工作转速rpm 5.92.7 额定转速rpm 14.83 偏航系统3.1 类型外齿型四点轴承3.2 驱动系统装有多个刹车盘的齿轮电机3.3 制动液压盘式制动4 齿轮箱4.1 类型一级行星轮齿轮箱4.2 增速比9．92345 发电机5.1 发电机类型永磁同步5.2 额定功率5,315kW5.3 额定电压3000V5.4 额定转速rpm58．6~146.9 (+15.0 %) 5.5 发电机防护级别 IP 545.6 冷却方式水冷却5.7 变流器类型4象限、GTO变流6 重量6.1 叶片重量（含法兰）kg 165006.2 轮毂kg 582006.3 机舱（不含叶片、轮毂）kg 194090M5000机组的结构图示于下图。
其传动链是安装转子叶轮的双排园锥滚动轴承，一级行星齿轮箱和永磁同步发电机。
主轴承由法兰盘直接连接在齿轮箱的输入轴端，齿轮箱和发电机的外径完全相同，并且由同心法兰连接，这样减小了轴线不重合的风险。
这种传动链包括风轮在内仅有5个滚动轴承，齿轮箱输出端的最大转速为148rpm。
M5000风电机组的基本特点和传动链设计的直接效果是叶轮与机舱的总重量很小，仅有310t，与其它有很大机舱质量的风轮机相比（如REnower 5MW风轮机近400t），可显著减少塔架、基础与安装的费用。
为了适应近海的环境条件，M5000风电机组安装了空气净化系统，将盐粒子分离，并且塔架与机舱内建立较低的正压以阻止腐蚀性大气的进入，形成纯净的空气。