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摘 要

随着科技的进步和发展，风力发电以其资源无尽，成本低廉，安全、清洁，便于利用，成为目前再生新能源利用中技术最成熟、最具规模开发条件、发展前景看好的发电方式。风力发电机塔架是将风力发电机组、风叶举到一定高度，以保证风叶获取足够的风能，提高风力发电效率，承受风力载荷的主要设备。因此，塔架的质量直接关系机组能否安全、高效、稳定的运行。

大型风力机塔架占风力发电机整机成本的很大比重。另外，塔架是支撑机舱的结构件 ，塔架的振动传导到机舱上 ，导致机舱和叶片的振动增加。所以塔架的设计以及建模、装配对风机整机的成本和安全性能有着决定性的作用。

风力发电及并网技术相对于调整能源机构，减轻环境的污染，解决能源危机等方面有着重要的意义。近些年来，随着风力发电技术及产业的快速发展，风力发电已在由传统的火电、核电和水电构成的大规模电力系统中，占有了不可忽视的地位。塔架在风力机设备中是一个不可或缺的部件，它易于优化设计，但是塔架的成本在整个风力机成本中占了极大的比例，且因为其笨重的缘故，装配及其困难。为了分析风力发电机组在整个发电过程中的运行性能，建立一个比较合理的风力发电机塔架的暂态方针模型，并仿真分析其各种工作性能，对知道风力发电运行特征以及优化设计风机塔架有着非常重要的意义。

关键词：风力发电机塔架；风力发电；建模

Abstract

With the development of science and technology, wind-generated electricity has become the most advanced and prosperous powering mode in present new renewable energy, with its low cost, security, cleanness and convenient to use. Wind turbine tower is the main equipment that lifts the wind turbine, blade to a certain height, to ensure the wind leaf gets enough wind energy and improve the efficiency of wind power generation, supporting wind load. Therefore, the quality of tower directly decides whether the wind turbine can work safely, effectively and stably.

The large-scale wind turbine tower accounted for a large proportion of the cost of wind power generator. At the same time, the tower is a cabin supporting structure. The vibration is transmitted from tower to the cabin, causing the increase of vibration of cabin and leaves.

It is of great importance for wind-generated electricity and grid connected technology to the adjustment of energy structure, the release of environmental pollution and the solution to energy crisis. In recent years, with the rapid development of wind-generated electricity technology and industry, it has occupied an essential role in the traditional way of large-scale powering, such as thermal power, nuclear power and hydropower. Tower of the wind machine equipment is an indispensable component. It is easy to optimize its design, but the cost of the tower accounted for a great proportion in the whole wind turbine costs. It is difficult to assemble because of its bulk. In order to analyze the performance of wind turbine in the whole process of power generation, to establish a more reasonable wind turbine tower transient policy model, the simulation and analysis of the various working performance and to know the operational characteristics of the wind power generation and optimization design of the wind turbine tower is of a great significance.

Key words: wind turbine tower; wind-generated electricity; model

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1背景和意义 1

1.2 国内外现状 1

1.3 3MW风电机组塔架建模及装配面临的问题 2

1.4 预期成果 2

1.5 学习建模软件 2

第二章 3MW风机组塔架建模 4

2.1 塔架建模的目的 4

2.2 风机塔架建模总表 4

2.3 下段塔架各筒体建模 5

2.3.1 六段塔筒建模 5

2.3.2 下段塔架法兰建模 10

2.3.3 下段塔架门框建模 13

2.4中段塔架各筒体建模 17

2.4.1 十三段筒体建模 17

2.4.2 中段塔架法兰建模 20

2.5 上端塔架各塔筒建模 21

2.5.1 十四段筒体建模 21

2.5.1 螺栓建模 21

2.5.2 螺母建模 24

2.5.3 垫片建模 26

2.6 本章小结 27

第三章 3MW风电机组塔架装配 28

3.1 上段塔架装配 28

3.2 上段中段塔架连接法兰及紧固件装配 29

3.3 中段塔架装配 32

3.4 中段和下段塔架连接法兰及紧固件装配 33

3.5 总装配图 33

3.6 本章小结 34

第四章 结语 35

致 谢 36

参考文献 37

第一章 绪论

1.1背景和意义

随着科技的进步和发展，风力发电以其资源无尽，成本低廉，安全、清洁，便于利用，成为目前再生新能源利用中技术最成熟、最具规模开发条件、发展前景看好的发电方式。风力发电机塔架是将风力发电机组、风叶举到一定高度，以保证风叶获取足够的风能，提高风力发电效率，承受风力载荷的主要设备。因此，塔架的质量直接关系机组能否安全、高效、稳定的运行。

大型风力机塔架占风力发电机整机成本的很大比重。另外，塔架是支撑机舱的结构件 ，塔架的振动传导到机舱上 ，导致机舱和叶片的振动增加。所以塔架的设计以及建模、装配对风机整机的成本和安全性能有着决定性的作用。

1.2 国内外现状

美国和加拿大是北美利用风能最好的国家。在美国的 50个州中, 大约有 30 个州已经开始利用风能资源。在 1998～2004年期间, 美国风力发电的总装机容量已经超过 6740MW , 可以满足 160 万个中等家庭的日常用电需求。据介绍, 制约美国风力发电产业发展的主要约束是缺乏稳定的国家政策。为了鼓励利用风能, 美国 1992 年就制定了相关的法规, 风力发电可享受减免联邦产品税 1.5 美分 / 千瓦时。但是, 该法规曾先后 3 次被终止实施, 最终导致计划取消。美国风能委员会( AWEA )希望能够有一个长期持续的产品税减免的优惠政策。当电力公司在购买电力时, 必须匹配一定数量的可再生能源的电力产品。美国风能委员会( AWEA )期望近年美国的风力发电产业能够繁荣发展, 装机能力能够超过 20000MW 。该委员会认为, 如果美国风力发电能够保持稳定增长, 到 2020年, 美国风力发电的装机能力将达到 100000MW , 占全美国供电总量的 6% 以上。

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