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風是風電發展中最重要的環節，也是風電項目中最大的不確定因素，它影響風力發電機組的設計成本，決定風電機組的最終運行狀況。因而準確地捕捉風況，從而為風機的運行提供有效的參考至關重要。

因此實現齒輪箱的狀態監測和故障診斷功能，對風電機組安全運行有著重要的意義。圖1 齒輪箱結構目前國內外關于風電機組故障診斷方法的研究，根據方法類別，可以劃分為經驗方法，機理建模和智能分析三類。

王霽雪：目前，我國已成為世界第一大風電整機裝備生產國，產量占全球的一半以上，風電機組目前具備實現整機90%以上的國產化水平，在風機制造、風電場開發建設、運行維護等方面形成了完整的產業體系，大功率機組主軸軸承、超長葉片等關鍵部件不斷取得突破，在機組大型化、漂浮式風電等方面甚至實現了對國外先進水平的反超。

&nbsp;[1]</p><h2 class="ql-align-justify"><strong>&nbsp;&nbsp;02 CAE技術在風電機組設計中的應用</strong></h2><p class="ql-align-justify">&nbsp;&nbsp;風電機組作為高技術密集型產品，是風電技術的核心，其性能直接影響到風電場的發電效率和經濟效益，在設計過程中涉及到力學、自動控制、機械設計

那是因為2018年大型風電機組行業還屬于新領域，很多技術依然是借鑒國外做法。也因此，那時候國內首家做兆瓦級風電機組的廠商需要先做德國GL國際認證（即使現在國內標準相對也比較健全了，風電行業GL也依然是國際權威），廠商向認證機構詢問做傳動鏈仿真的最優方法，德國的認證機構自然推薦德國的Simpack軟件，進而帶來了Simpack在國內風電行業的廣泛應用。

3.風機數字化仿真與優化 風電機組開發和現有機組性能提升過程中，往往會出現一些部件或系統參數由于受到多個系統或學科的耦合影響，單從某個方向來考慮無法滿足需求或找到最優值，成為設計瓶頸。 數字化仿真平臺的建立和應用，實現風電機組的結構、氣動、熱學、噪聲、多體等學科的優化，可以耦合結構部件、塔架、控制參數、葉片參數、載荷的相互影響，自動迭代尋優，確定關鍵參數的靈敏度和最優值。

加快推動海上風電產業技術進步和成本降低，打造全產業鏈體系，實現海上風電產業高質量可持續發展，已成為全行業的共識。海上風電發展趨勢為：l 風電機組容量大型化：大葉輪——應對海上風電平價，國內的整機商紛紛拋出大葉輪機型，風輪直徑由150m、180m到200m+。大兆瓦——從機組容量出發，單機容量從5MW、6MW，直接跳到了現今的10MW+的水平。

[1]CAE技術在風電機組設計中的應用 風電機組作為高技術密集型產品，是風電技術的核心，其性能直接影響到風電場的發電效率和經濟效益，在設計過程中涉及到力學、自動控制、機械設計、電機學等多門學科，是一個及其復雜的系統工程。目前，在風電機組的設計中廣泛使用CAE仿真技術，實現全三維數字設計和整機特性的有限元分析。

風電增速箱鍛件的制造要求 ⑴由于風電機組工作條件的苛刻和特殊性，主機廠往往要求其無大修使用壽命為20 年，對其運行可靠性要求極高。目前已投入運行的增速箱，故障率十分高，輪齒折斷、斷軸、軸承失效、漏油等屢屢發生，其20 年的運行壽命令人擔憂。

雖然容量系數受逐年風力條件的影響，但其明顯的上升趨勢也反映出風電機組技術的進步，以及目前正在建設的深遠海風電場風力條件的改善。2022年，英格蘭與威爾士的風速低于長期平均水平，這兩個地區的海上風電場平均容量系數為38%，新建項目通常會比平均值高出5%~10%。盡管容量系數有所下降，但因在運風電機組數量進一步增加，海上風電的發電量仍創下歷史新高。

大型海上風電機組是大力發展風電、有效利用近海風能資源的核心技術，為提高機組的發電功率，風機尺寸通常較大，要求基礎擁有較強的結構承載能力。大直徑單樁基礎、導管架基礎以及負壓筒基礎因其優異的受力特性成為了海上風電工程常用的基礎形式，它們不僅要滿足豎向承載力的要求，更要在風、波浪以及洋流等循環橫向荷載作用下保持結構穩定。

制造風電機組所需的原材料也是個關鍵問題。“對于能源轉型所需的關鍵金屬和稀土元素，法國石油和新能源研究所[8]和一些其他機構正在研究潛在供應來源。但風力發電機中的永磁鐵僅占全球稀土資源市場的一小部分。”此外，漂浮式風力發電（安裝在水深超過50米的海域）存在較多不確定性。在對未來風能發電量的預判中，有70%取決于漂浮式風力發電的增長。相關技術尚不成熟，且現暫無漂浮式風力發電站實現市場化運營。

而針對風電，由于風力的不可預測性，導致風電的出力波動較大，需要將其平滑，因而以功率型應用為主。

金沙江上，白鶴灘水電站16臺機組全部投產，每一天就發出1億多度電。 青藏高原上，德令哈國家大型風電光伏基地里，又有70萬千瓦的光伏裝機并網發電。 騰格里沙漠旁，60臺剛剛投產的風電機組開始迎風旋轉，每轉一圈，就能發出480度電。

?本次研討會圍繞風電裝備研發過程中涉及到的整機性能、風環境、葉片流場、氣彈流固耦合，葉片復合材料、結構強度、電磁、振動噪聲、齒輪傳動、多體疲勞，機組熱管理、儲能、區域能源、數字化運維等領域，結合西門子工程咨詢在風電行業最佳實踐，分享 Simcenter 仿真與測試技術在風電領域的前沿應用。

半直驅傳動鏈：永磁同步發電機方案設計開發流程、關鍵技術 大型半直驅風電機組傳動鏈速比與發電機轉速和電磁方案匹配

而最后的批發電價將由最后出清的機組報價來決定。在這樣的機制下，發電機組可以按照發電的邊際成本進行報價。而對于可再生能源（風電光伏）來說，由于發電的邊際成本幾乎為0，機組可以根據發電出力預測全時段報0價格，從而保證發電出清的機會。報價為0，又不意味著最終電價為0。這要出清就能盈利，這絕對是一門絕好的生意。澳大利亞的可再生能源發電因此蓬勃發展。

圖3 我國不同能源年發電量變化趨勢Fig.3 Annual power generation trends of different energy sources in China然而，大量風電機組及光伏電站的并網發電使得系統出力波動增大，需要火電機組降低機組負荷來進行調峰，這會影響火電機組的碳排放強度[20]。2001—2020年我國火電裝機容量及發電量變化趨勢如圖4所示。