选题背景及意义【1】

在全球生态环境恶化和化石能源逐渐枯竭的双重压力下，对新能源的研究和利用已成为全球各国关注的焦点。除水力发电技术外，风力发电是新能源发电技术中最成熟、最具大规模开发和最有商业化发展前景的发电方式。由于在改善生态环境、优化能源结构、促进社会经济可持续发展等方面的突出作用，目前世界各国都在大力发展和研究风力发电及其相关技术。

风能很早就被利用，主要用来风车抽水、风车磨面等，风能是一种清洁的可再生能源，其蕴藏的能量巨大，全球的风能约为2.74亿MW，其中可利用的部分约为2百万MW，它比地球上可开发利用的水能总量要大十倍，是每年全世界燃烧煤获得能量的三倍；我国每年依靠煤发电占了80%，产生了大量的温室气体，大力发展风力发电实现了低碳环保；风能不需要成本，也不造成辐射或空气污染，可带来巨大的经济效益；还有我国的风力资源是相当雄厚的，也为风能来源提供充足的保障。

就全球外风力发电的情况来看，其未来各方面的效益是相当可观的。全球风力能源在2008年增长28.8%，美国2008年新建了8.35GW的风力发电产能，总产能为25.1GW占全球风力发电的五分之一；欧盟在2008年末，风力发电总装机容量为64.94GW；2009年，虽然金融危机引起的全球经济秩序的动荡仍在持续，但风电行业发展势头迅猛，全球年度市场增长率达41%，行业市场格局基本没有发生实质性的改变，美国、欧盟和亚洲仍处于全球风电发展的主要领导地位，明显的变化是中国超越美国，成为了2009年新增装机容量全球第一的国家。根据全球风能理事会GWEC统计报告显示，截止2009年，全球风电装机容量累计已达1.58亿kW，增长率累计达31.9%，产出总值为450亿欧元，从业人数约50万，该产业已经成为世界能源市场的重要组成部分。到2009年底，全球已有100多个国家涉足风电领域，目前17国累计装机容量超过百万千瓦[1]。

对于中国，我国在2009年风能装机容量为25GW，与美国相差了1000万kW；2009年中国风电新增装机容量1380万kW，居全球第一；中国风电累计装机容量2580万kW，仅次于美国的3506万kW；风电机组装备与制造能力居全球第一。2010年新增和累计风电装机容量双居全球第一位；2020年的风电累计装机可达2.3亿kW，相当于13个三峡水电站的规模，年总发电量约4649亿kW·h，风电总装机容量占15%左右，可取代200个火电厂，减少二氧化碳排放量4.1亿t/a，节约标准煤近1.5亿t/a[1]。

传动系统是风力发电机的关键部件，它决定了风力发电机的一系列重要性能指标。传动系统用来连接风轮与发电机，将风轮产生的机械转矩传递给发电机，同时实现转速的变换。其包括风轮主轴（低速轴）、增速齿轮箱、高速轴（齿轮箱输出轴）及机械刹车制动装置等部件。尤其是风电齿轮箱的设计条件比较苛刻，同时也是机组的主要故障源之一。风电齿轮箱属于大传动比、大功率的增速传动装置，且需要承受多变的风载荷作用及其他冲击载荷；由于维护不便，对其运行可靠性和使用寿命的要求较高，通常要求设计寿命不少于20年；设计过程往往难以确定准确的设计载荷，而结构设计与载荷谱的匹配问题也是导致其故障的重要诱因。因此传动结构设计是研发风力发电机的重要组成部分。

2调研报告

2.1传动系统的驱动方式分类【2】

2.1.1直驱型

直驱式风力发电机（Direct-drivenWindTurbineGenerators），是一种由风力直接驱动发电机，亦称无齿轮风力发动机，这种发电机采用多极电机与叶轮直接连接进行驱动的方式，免去齿轮箱这一传统部件。由于齿轮箱是目前在兆瓦级风力发电机中属易过载和过早损坏率较高的部件，因此，没有齿轮箱的直驱式风力发动机，具备低风速时高效率、低噪音、高寿命、减小机组体积、降低运行维护成本等诸多优点。