風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述1.1國(guó)外現(xiàn)狀在2018年，能源相關(guān)的排放量的占比在全球的二氧化碳的排放量中達(dá)到了一個(gè)新高，其中化石燃料的相關(guān)發(fā)電量仍然占到了發(fā)電總量的大約66%。在全球的能源體系電氣化推進(jìn)的進(jìn)程中，全球各國(guó)的風(fēng)電行業(yè)目前都是在快速持續(xù)的發(fā)展著。在2018年，全球的海上風(fēng)電發(fā)展如下，裝機(jī)容量增加4.3GW，全球的總裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到了23GW。全球的裝機(jī)容量從2010年算起，每一年的增長(zhǎng)有大約30%。圖42010~2018年各國(guó)每年海上風(fēng)電裝機(jī)容量增加量在如今的情況下，風(fēng)力發(fā)電正在逐漸成為在全球范圍內(nèi)能源發(fā)電的一個(gè)重要的來(lái)源。到2018年為止，全球的發(fā)電總量已經(jīng)達(dá)到了600GW以上。然而全球的風(fēng)電發(fā)展并不都是穩(wěn)步增長(zhǎng)的情況，在歐洲的風(fēng)力發(fā)電量與2017年相比，2018年的風(fēng)力發(fā)電量減少了有32%。圖52012-2017年來(lái)全球風(fēng)電年增裝機(jī)總量美國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘课痪邮澜绲诙绕涫窃陉懮巷L(fēng)發(fā)電這一方面，美國(guó)更是處于世界領(lǐng)先地位。整個(gè)世界上排名前十的陸上風(fēng)發(fā)電場(chǎng)就有六個(gè)位于美國(guó)，世界上第二大的陸上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)Alta風(fēng)能中心就坐落于美國(guó)的加利福尼亞州，容量達(dá)到了1548MW。在美國(guó)，風(fēng)力發(fā)電總量的四分之一來(lái)自于得克薩斯州，僅其一州的裝機(jī)容量就達(dá)到約24.9GW。來(lái)自美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）發(fā)布的技術(shù)報(bào)告之中的內(nèi)容表示，美國(guó)的可開(kāi)發(fā)的風(fēng)電開(kāi)發(fā)潛力巨大，美國(guó)的海上風(fēng)電技術(shù)開(kāi)發(fā)潛力約為42.23億千瓦，海上風(fēng)能總資源潛力為108億千瓦。這些海上風(fēng)電所在的區(qū)域大部分處于美國(guó)大陸的外大陸架上。[6]美國(guó)的風(fēng)力發(fā)電行業(yè)與全世界的主流趨勢(shì)一樣，都是在一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)期，美國(guó)在2017年的新增裝機(jī)量7017MW也是處于世界第二的位置，在全球總新增容量的占比到達(dá)了13.37%。目前，美國(guó)海上風(fēng)力發(fā)電發(fā)展比較好的地區(qū)主要集中在東部的弗吉尼亞州——馬薩諸塞州的大西洋沿海的部分。此外在五大湖、太平洋沿岸也有一些新的海上風(fēng)帶你項(xiàng)目。根據(jù)美國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)（AWEA）的報(bào)告顯示，到2019年為止，美國(guó)東部沿海的區(qū)域處于規(guī)劃的風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到了2286.8萬(wàn)千瓦。圖6美國(guó)分區(qū)域海上風(fēng)電資源儲(chǔ)量在2021年全球風(fēng)能協(xié)會(huì)（GWEC）公布的世界五大風(fēng)電機(jī)組設(shè)備制造商的排名中，美國(guó)的通用電氣可再生能源公司（GE）的成績(jī)位于第二。圖7美國(guó)GE的海上發(fā)電機(jī)GE可再生能源公司于2019年年末將GEHaliade-X12MW原型機(jī)安裝在了荷蘭的鹿特丹港，隨后在2021年將其優(yōu)化升級(jí)為13MW版本，并正式獲得DNV的型式認(rèn)證。圖8美國(guó)的GEHaliade-X12MW海上風(fēng)電機(jī)組據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲占據(jù)的海上風(fēng)電機(jī)組在全球的占比達(dá)到了90%以上，在歐洲的各大海域，尤其是英吉利海峽、波羅的海以及北海等地較多。德國(guó)作為風(fēng)電裝機(jī)總量在歐洲地區(qū)最多的國(guó)家，有59.3GW。他的國(guó)家的最大的海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)是Gode風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)總?cè)萘繛?82MW。依據(jù)來(lái)自于WindEurope方面的數(shù)據(jù)顯示，整個(gè)2018年歐洲總共安裝了11.7GW的風(fēng)能。在這之中，德國(guó)獨(dú)自占據(jù)了29%，其中陸上風(fēng)能有2.4GW。德國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)在積極的倡導(dǎo)和實(shí)踐著可再生能源的發(fā)展，根據(jù)來(lái)自DeutscheWindguard的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表示，截至到2020年底，德國(guó)共有約1500臺(tái)海上風(fēng)電機(jī)組正在運(yùn)行，總?cè)萘繛?800MW。根據(jù)德國(guó)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，可再生能源在德國(guó)電網(wǎng)中的發(fā)電量和供電量中的占比已經(jīng)由2019年的42.3%上升至了2020年的47.0%。其中2020年德國(guó)全國(guó)的風(fēng)力發(fā)電總量占比達(dá)到了25.6%，首次超過(guò)了煤炭發(fā)電的占比——煤炭發(fā)電總量占比已下降為24.8%。圖9德國(guó)buettstedt風(fēng)電場(chǎng)德國(guó)的西門(mén)子歌美颯公司所擁有的的MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，如SG5.8-155風(fēng)機(jī)，額定功率可高達(dá)6.6MW。自2019年4月西門(mén)子歌美颯推出了5.XMW最大陸上風(fēng)機(jī)以來(lái)，現(xiàn)銷(xiāo)售額已經(jīng)超過(guò)了2.3GW.圖10西門(mén)子歌美颯SG5.8-155風(fēng)機(jī)在2021年與EnergieKontorUKLtd簽訂了50MW的協(xié)議，這是西門(mén)子歌美颯5.X風(fēng)機(jī)平臺(tái)在英國(guó)的首個(gè)訂單。雖然西門(mén)子歌美颯在2020年在31個(gè)市場(chǎng)有吊裝記錄，但在全球制造商中的排名依舊下降了三位，降至第五位。即便如此西門(mén)子歌美颯仍然是世界上最大的海上風(fēng)電機(jī)組供應(yīng)商。丹麥?zhǔn)窃陲L(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先位置的風(fēng)電強(qiáng)國(guó)，維斯塔薩公司更是在丹麥乃至世界上處于領(lǐng)先地位的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)制造商。維斯塔薩憑借自身的地理多元化的戰(zhàn)略，成為了全球最大的風(fēng)電機(jī)供應(yīng)商。2018年，在英國(guó)電網(wǎng)慶祝英國(guó)的二氧化碳排量減半的同時(shí)，根據(jù)來(lái)自于Energinet.dk的數(shù)據(jù)，2017年丹麥全國(guó)發(fā)電量的43.6%為風(fēng)力發(fā)電，該年全年丹麥的風(fēng)力發(fā)電總量為14.7TWh。由RenrwablesNow報(bào)道，丹麥的風(fēng)能發(fā)電量從2001年至今完成了翻倍。而且丹麥在同一時(shí)期的風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際數(shù)量下降了20%，這意味著丹麥有了更加高效的風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率，這才使得風(fēng)力發(fā)電量占比保持提升。到了2019年丹麥的風(fēng)力發(fā)電占據(jù)了全國(guó)的用電量的47%。早在2016年，當(dāng)時(shí)世界最大容量MHIVestasV164-8.0MW海上風(fēng)電機(jī)組在英國(guó)完成安裝，這是海上風(fēng)電正式進(jìn)入8MW時(shí)代的標(biāo)志。圖11MHIVestasV164-8.0MW更高效、可靠性更高、大功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是現(xiàn)代的各個(gè)國(guó)家對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要研究和發(fā)展方向。經(jīng)過(guò)幾十年間的技術(shù)發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)已經(jīng)從以前的百瓦、千瓦級(jí)提升到現(xiàn)在的兆瓦級(jí)甚至十兆瓦級(jí)，這對(duì)于風(fēng)力發(fā)電所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)收益有極大的提升。目前，在國(guó)際上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，已經(jīng)是以兆瓦級(jí)及以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)型為主流。1.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀我國(guó)所擁有的風(fēng)能資十分豐富，這些風(fēng)能資源主要集中在我國(guó)的兩大區(qū)域：一是“三北”，即西北地區(qū)、東北地區(qū)、華北地區(qū)這三個(gè)地區(qū)的合稱(chēng)，這一區(qū)域包括了西北部的新疆、青海、甘肅、西藏，華北的河北省、以及東北三省等地，在這一區(qū)域所存在的可開(kāi)發(fā)的、可用于發(fā)電的風(fēng)能占到了全國(guó)的可開(kāi)發(fā)總量79%，高達(dá)2億KW。且這一區(qū)域的風(fēng)勢(shì)平穩(wěn)，常年風(fēng)大，用來(lái)大規(guī)模發(fā)電是很有利的。二是東南的沿海地區(qū)以及附近的島嶼和近岸的海域，在這一片區(qū)域，沿海及附近的島嶼區(qū)域都有可能會(huì)受到季風(fēng)和臺(tái)風(fēng)的影響。[7]雖然我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電的相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相對(duì)于歐美的各大發(fā)達(dá)國(guó)家起步時(shí)間較晚，但因?yàn)槲覈?guó)的風(fēng)能資源豐富、分布廣泛，從2007年開(kāi)始我國(guó)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)一直處于一個(gè)較高的速度發(fā)展，全國(guó)的裝機(jī)總?cè)萘恳苍诔掷m(xù)上升。自2006年以來(lái)，我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電就處于一個(gè)快速發(fā)展的軌道上。到2007年底，我國(guó)己完成了對(duì)全國(guó)的152個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)，并且風(fēng)力發(fā)電機(jī)的總裝機(jī)容量超過(guò)了丹麥，成為了世界第五大風(fēng)電大國(guó)。全國(guó)的總裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到了6.03×105KW，2007年一年到2008年底，隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)超過(guò)印度成為世界第四大風(fēng)電大國(guó)。全國(guó)的總裝機(jī)容量超過(guò)1x10^7KW。截至到2012年6月，我國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電達(dá)到5.258x10^7KW，首次超過(guò)美國(guó)，達(dá)到世界第一。[9]在這些年我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的道路上，一并涌現(xiàn)出了像金風(fēng)、華銳、明陽(yáng)、國(guó)電動(dòng)力等一批世界級(jí)的企業(yè)。[10]其中金鳳科技更是在2021年全球風(fēng)能協(xié)會(huì)（GWEC）公布的世界風(fēng)電機(jī)組設(shè)備制造商的排名中位列第三，占據(jù)了中國(guó)整機(jī)商吊裝置第一的位置。圖12中國(guó)新增裝機(jī)容量趨勢(shì)圖中國(guó)擁有世界風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘康娜种唬钥梢哉f(shuō)在世界的風(fēng)能領(lǐng)域這一方面中國(guó)目前已經(jīng)是處于領(lǐng)導(dǎo)地位。世界上最大的陸上風(fēng)電場(chǎng)坐落在中國(guó)的甘肅省，裝機(jī)總?cè)萘?倍于第二大陸上風(fēng)電場(chǎng)，有7965兆瓦。雖然我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)漸漸的形成了不小的規(guī)模，并且具有了有效的技術(shù)體系，但是因?yàn)槲覈?guó)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)起步較晚，相關(guān)的風(fēng)電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)還沒(méi)能徹底掌握風(fēng)電系統(tǒng)中的一些核心技術(shù)，如：變槳技術(shù)和增速齒輪箱等。然而在我國(guó)的某一些地區(qū)，因?yàn)榇嬖陲L(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速較低的問(wèn)題，若用較小功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電并不能獲取足夠的收益，甚至?xí)o企業(yè)或政府造成虧損。因此研發(fā)大功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)就成了一項(xiàng)備受重視的研究。因此設(shè)計(jì)與研究大功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)就成了當(dāng)下我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的目標(biāo)。2015年10月18日，中核匯能有限公司山東濰坊濱海一期49.5MW風(fēng)電項(xiàng)目全部風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)試完成。一期項(xiàng)目風(fēng)電項(xiàng)目安裝單機(jī)容量為1.5MW的風(fēng)力發(fā)電組33臺(tái)，年發(fā)電量約為12000萬(wàn)千瓦。[11]圖13中核集團(tuán)山東濰坊風(fēng)電項(xiàng)目順利并網(wǎng)發(fā)電金風(fēng)科技作為中國(guó)乃至全世界上在清潔能源風(fēng)能這一領(lǐng)域的領(lǐng)頭者，在全球都擁有著科技業(yè)務(wù)。目前，金風(fēng)科技全球的風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)總?cè)萘恳猿?3GW。發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)核心部件,其設(shè)計(jì)技術(shù)是促進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。我國(guó)在大功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)研究上距離世界一流水平還存在著一定的差距。參考文獻(xiàn)高學(xué)敏.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)的研究[D].華北電力大學(xué)（北京）,2007.吳迪,張建文.變速直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的研究[J].大電機(jī)技術(shù),2006(06):51-55.陳紅.7MW內(nèi)置式永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué),2015.李崇燁.基于實(shí)物期權(quán)的風(fēng)電項(xiàng)目投資決策研究[D].華北電力大學(xué),2019.宋聚眾,蘭杰,林淑,莫爾兵.基于K-均值聚類(lèi)分析的風(fēng)力機(jī)功率曲線統(tǒng)計(jì)應(yīng)用[J].東方汽輪機(jī),2017(02):46-50.美國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀[J].玻璃鋼/復(fù)合材料,2015(01):115-117.李政璋.2MW風(fēng)電機(jī)組變槳系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].西南交通大學(xué),2014.何思源.2.64MW級(jí)半直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析[D].湖南大學(xué),2016.黃素文.發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式[N].中國(guó)能源報(bào),2010-03-15(006).賈健.3.2MW高速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].西南交通大學(xué),2013.顧海東.蘇州:堅(jiān)定不移走綠色循環(huán)低碳發(fā)展之路[J].中國(guó)經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊,2016(19):54-55.張軍楷,鐘鋼,羅承毅,沈濤.一種旋轉(zhuǎn)軸密封裝置[P].重慶：CN102022538A,2011-04-20.鄧秋玲.電網(wǎng)故障下直驅(qū)永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行與變流控制[D].湖南大學(xué),2012.周金霞.基于風(fēng)力發(fā)電增速器機(jī)組的研究[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2018,