附表1：
电力建设科学技术进步奖申报书
申报成果名称 柔性塔筒技术在大型风电机组中的推广 申报单位(公章)
华锐风电科技（集团）股份 申 报 时 间 2015-03-15
中国电力建设企业协会 制
成果名称 主要完成单位 主要完成人 证书需求数量 联系人 邮 箱 地 址 申报奖项等级 本成果主题词 成果的主要用途、技术原理简介 柔性塔筒技术在大型风电机组中的推广 华锐风电科技（集团）股份 力森 万保库 永军 庆 郭君海 手机 传真 邮编 研制起止时间 风力发电机组、柔性塔筒、轻量化 随着风电技术的不断发展，更大的叶轮直径和更高的塔筒已成为风电发展的主要趋势，兆瓦级风力发电机组的塔筒高度一般都在数十米以上，甚至超过一百米，随着高度的上升，塔筒的制造成本大幅增加。 大功率机组叶轮直径大，转速低，这就导致激励频率1倍频和3倍频均较低。塔筒高度增加会导致刚度降低，系统频率减小，按以往设计，需保证在机组运行区间系统频率介于1倍频和3倍频之间，并尽量远离1倍频和3倍频，以避免出现共振。这样设计出来的塔筒重量大成本高，针对此问题，本成果致力于研究一种方法，使机组可以采用制造成本低、轻量化设计的塔筒，即柔性塔，并能保证机组不会产生共振。该成果能大大降低塔筒成本，具有良好的经济效益。 关键技术和创新点概述 本成果在柔性塔筒技术和振动控制策略方面取得创新，具体如下： 1、塔筒结构优化及轻量化设计。考虑地基刚度、塔筒质量分布、塔筒结构尺寸、机舱及叶轮主要部件的重心分布等因素，通过专业软件对系统频率进行计算，在其他因素不变的前提下，通过调整塔筒直径、壁厚等结构参数，优化塔筒重量，降低制造成本； 2、机组振动控制策略。柔性塔筒刚度相对较小，系统频率低并可能与激励频率1倍频相交，此时需采取相应措施防止机组产生共振，通过调整控制策略，变桨和发电机电磁扭矩调整，可以使机组快速通过共振转速，从而避免了共振出现； 3、增加塔筒振动阻尼，可以使机组振动快速衰减，从而降低系统振动的振幅； 4、振动实时监测，通过增设加速度传感器，实时监测振动数据，并反馈控制系统，如出现振动过大，将触发安全链停机，保护机组安全。 本成果与同类先进成果技术指标比对分析情况简述 以叶轮直径113米，轮毂高度90米的3兆瓦风电机组SL3000/113-HH90为例，将其塔筒原设计与柔性塔筒的方案进行参数对比如下： 方案比较 系统一阶频率（Hz） 塔筒屈曲安全因子 塔筒强度安全因子 塔筒疲劳安全因子 塔筒底部直径 塔筒重量（吨） HH90原设计方案 0.31 0.657 0.900 0.857 4.7 279.5 HH90柔性塔筒 0.276 0.725 0.865 0.886 4.3 257 通过上表可以看出，采用HH90柔性塔筒与原设计方案相比，频率降低了11%，安全裕度均有所减小，重量减轻22.5吨，单台塔筒的综合制造成本将降低25万以上。塔筒直径由4.7米降到了4.3米，对运输道路的限制降低，此项优化对于一些山区及一些狭窄路面运输尤其重要，使一些运输道路由不可能变成了可能。 推广应用情况及前景简介 柔性塔筒技术已在多个机型上应用，尤其是在大功率机组的塔筒设计上，如SL3000/113-HH90、SL5000/128-HH100、SL6000/155-HH110等机型,其中SL3000/113-HH90机组的柔性塔筒已批量投产，SL5000/128-HH100机型样机已投运，机组运行状态良好，各项性能指标均满足要求，无过大振动出现，深受各项目用户好评。截至目前，本成果已装机约300台，实现工业产值40亿元。 经济及社会效益情况 近年全球能源需求紧迫，风力发电技术迅速发展，由原来的小型风力发电机组发展为现有的兆瓦级大型风力发电机组，风电设备也逐步大型化，造成风电设备的制造、运输、安装等许多现实问题。其中，塔筒是风力发电机组的主要承重结构，为机组提供所需的设计高度，发电机功率的增加使得机舱与叶片的总重量增加，设计高度增加，最终塔筒的直径、高度和重量有很大增加，这样带来了塔筒制造、运输及安装工艺和成本问题。 随着风电技术的成熟，市场竞争也在加剧，风电机组的成本优化需求越来越高，这就对塔筒的成本控制提出了更高的要求。而本成果提出的柔性塔筒技术可大幅降低塔筒的制造、运输、安装等成本，使得塔筒成本占整个风电机组成本的比重下降，从而提高风电机组的竞争力。在大型风电机组的推广中，柔性塔筒相对普通塔筒经济效益具有显著优势，因此具有广阔的市场前景。 必要的图表及照片 注：1.图表按DWG格式； 2.照片按jpg格式。 序号 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 部 件 塔筒基本技术数据 设计厂家/型号 极端（生存）风速（3秒最大值） 生存环境温度 运行环境温度 设计寿命 塔筒高度 塔筒分段 塔筒总重 基础形式 单位 数值 m/s ℃ ℃ 年 m 段 t t Sinovel/SL3000/113 52.5 -45℃～+45℃ -30℃～+45℃ 20 87.7 4 257 基础环 Q345E/整体锻造 Q345E 232.6 1.10 法兰材料及制作形式 1.11 钢板材料 2 2.1 塔筒详细参数 钢板重量 2.2 2.3 法兰重量 塔筒总重 t t 24.4 257 本成果获何种奖励 申报单位评审意见
柔性塔筒技术在大型风电机组中的推广
