风力发电机组轴承座结构强度分析（本科毕业论文设计）
1 绪论
1.1课题研究背景
风是一种永不枯竭的能源。地球上的风能大大超过水流的能量, 也大于固体燃料和液体燃料能量的总和。有人估计过, 地球上可用来发电的风力资源约有 l00 亿千瓦, 几乎是现在全世界水力发电装机的 l0 倍。目前世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此, 国内外都很重视利用风力来发电, 开发新能源。在各种能源中, 风能是利用起来比较简单的一种, 它不同于煤、石油、天然气, 需要从地下采掘出来, 运送到火力发电厂的锅炉设备中去燃烧; 也不同于水能, 必须建造坝, 来推动水轮机运转; 也不像原子能那样, 需要昂贵的装置和防护设备。风能的利用由于简单, 且机动灵活, 因此有着广阔的前途。特别是在缺乏水力资源、缺乏燃料和交通不方便的沿海岛屿、山区和高原地带, 都具有速度很高的风, 这是很宝贵的能源, 如果能利用起来发电对当地人民的生活和生产都会很有利的。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内外风力发电的现状
世界上第 1 台用于发电的风力机于 1891 年在丹麦建成,但由于技术和经济等方面原因, 风力发电一直未腀@晌缤械牡缭础Ｖ钡 1973 年发生石油危机, 美国、西欧等发达国家为寻求替代化石燃料的能源, 投入大量经费, 用新技术研制现代风力发电机组。20 世纪 80 年代开始建立示范风电场, 成为电网新电源。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。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。加拿大的风力发电产业发展迅速, 风力发电的增长率已经达到 27%, 其增长速度超过前 5 年。2004 年, 加拿大风力发电的装机容量为 122MW, 风力发电的总装机能力已达到 444MW。预计在 10 年中, 加拿大的风力发电能力将比现在提高 15 倍。2001 年, 随着联邦生产奖励基金的实施, 加拿大开始利用风能资源发电。随后, 加拿大的一些省份开始通过采取实施风力发电额度或者修改最初的标准等措施来扶持风电的发展。目前, 加拿大已有 6 个省开始利用风能发电。加拿大具有丰富的风能和水电资源, 利用风能资源发电至少可以满足国家电力需求的 20%, 风力发电的装机能力可达 50000MW。预计到 2010年, 加拿大风力发电能力将达到 10000MW, 可以满足全国电力需求量的 4%。
在亚洲, 利用风能资源最好的国家是印度。2004 年, 印度新装机的风力发电容量为 875MW, 风力发电能力达到 3000MW,位居世界第 5 位, 是世界最大的风力发电国家之一。据估计, 在印 度 风 能 资 源 大 约 为 45000MW, 可 利 用 的 风 能 大 约 为l3595MW。印度政府的有关部门正通过一定范围的财政支持鼓励多种经营方式进行可再生能源的生产。这包括鼓励大型私营企业与上市企业共同在印度本土投资风力发电工业, 鼓励以本土为基础开发制造风力发电设备。目前, 印度企业在本土生产的风力发电机部件已达 80%, 这不仅使风力发电装备生产厂家获得了丰厚的利益回报, 也为本国的就业提供了很大的机会。据印度政府有关部门预测, 到 2012 年印度经济增长将需要新增电力 240000MW, 其中 10%将来自于可再生能源, 新增可再生能源的 50%将由风力发电提供
我国地处亚洲大陆东部，濒临太平洋，位于东南季风带，海岸线长达1.8万公里，内陆多山，改变了气压分布。根据气象部门的资料, 可开发的陆地风能资源大约为 253GW, 可利用的海洋风能资源大约为 750GW。沿着东南沿海和附近的岛屿, 以及内蒙古、新疆、甘肃、青藏高原等地区都蕴藏着丰富的风能资源。年平均风速 6m/s 以上的内陆地区约占全国总面积的 1%, 仅次于美国和俄罗斯, 居世界第 3 位。我国风能资源开发利用较早, 但早期主要是以分散、小规模试验和示范形式, 规模化风力发电场的建设始于 20 世纪 90年代。经过20多年的科技攻关，在国家有关部门和地方政府的支持下，我国风能利用技术有了很大提高，积累不少成功的经验。2004 年, 我国新装机的风力发电容量为 197MW, 风力发电总能力超过 760MW。我国利用风能较好的省份是辽宁、新疆和内蒙古。由于辽宁省地方政府支持, 而且当地风力资源较好,该省共建设 11 个风电场, 装机容量居全国第一位。其次是新疆、内蒙古。我国自 1985 年在海南东方风电场安装首台 Vestas55kW风力发电机组以来, 目前已经基本掌握了风力发电机组及主要部件的设计和制造技术, 具备了 200kW、250kW、600kW、750kW风力发电机组批量生产能力。“十五”期间, 我国完成 MW 级风力发电机组的研制, 为风电产业参与常规能源市场竞争奠定基础, 这将对我国的生态环境保护, 能源结构调整, 实现国民经济可持续发展起到积极的促进作用。我国风电场安装最多的机型是 600kW 风力发电机组。随着风电技术水平的不断提高, 单机容量大型化成为风力发电的趋势。现国内正在研制开发 1.5MW和2.0MW的风力发电技术和装备。到目前为止，我国小型独立运行风力发电机组已推广20万台，居世界第一位，为电网不及的偏远地区农牧民解决生活和部分生产用电起到了重要作用，深受当地群众的欢迎。并网风力发电到2002年底，全国已建设风电场32处，总装机容量46.8万kW。通过科技攻关、“国家863计划”、“乘风计划”和“国债风电”项目的实施，目前我国已掌握了200～600kW大型并网风力发电机组的制造技术，主要零部件如：风轮叶片、变速箱、发电机、控制系统及偏航系统等已实现了国内批量生产，新疆金风科技股份有限责任公司生产的600kW风力发电机组国产化率已达96％，投入运行效果很好，目前正在开发750kW和MW级风力发电机组。西安维德风电设备有限公司，美德（洛阳）风电设备有限公司都具备了批量组装600kW风力发电机组的能力，浙江运达风力发电工程有限公司自行研制的250kW风力发电机组已批量供货，750kW机组近期可安装调试，北京万电有限责任公司的变桨距600kW风力发电机组已可进行小批量生产。
