风力发电的塔架设计.docVIP

目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 第一章 绪论 2 1.1 引言 2 1.2 世界风能开发现状与展望 2 1.3 我国风能开发现状与展望 3 1.3.1 我国风电行业的发展历程 3 1.3.2 我国风电行业发展现状及预测 4 1.4 选题的意义 5 第二章 20kW多转子风力发电系统塔架方案的拟定 7 2.1 塔架作用 7 2.2 塔架类型 7 2.3 塔架组成 7 第三章 塔架及悬索横梁设计 9 3.1 整体设计 9 3.2悬索横梁的结构设计 9 3.2.1 极限风速选择 9 3.2.2水平推力的计算公式的选择 10 3.2.3 水平推力的计算 10 3.2.4 悬索横梁的其他力学性能 13 3.3 钢丝绳设计 14 3.3.1 钢丝绳1力学分析 14 3.3.2 钢丝绳2力学分析 16 3.3.3 钢丝绳3力学分析 17 3.4 独立式桁架塔架假设方案计算 19 3.5 独立式桁架塔架假设方案建模分析 20 3.5.1 Ansys建模中所需的参数计算 20 3.5.2 Ansys建模中命令流编写 20 3.5.3 Ansys建模中命令流运行及结果 51 第四章 优化设计 51 4.1优化设计原因 51 4.2 最优方案拟定 51 4.3 最优方案选择 57 第五章 结论 58 第一章 绪论 1.1 引言 能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题之一。作为常规能源的煤、石油、天然气，不仅蕴藏有限、不可再生，而且还造成了严重的大气污染。人类要实现可持续发展，在开发利用常规能源的同时，不得不寻求对可再生能源的开发利用，如风能、太阳能、水能、潮汐能、生物质能等。 十六大提出2020年我国国内生产总值(GDP)要实现比2000年翻两番的总目标，以多大的能源代价实现这个总目标引起广泛关注。如果能源消费也随之翻两番的话，到2020年我国能源消费总量将达到每年近60亿吨标准煤，而我国常规能源的剩余可采总储量仅为1500亿吨标准煤，仅够我国使用25年。解决能源和电力短缺的战略途径有两个：其一是节能，但节能只能缓解紧缺问题；其二是大力增加新能源的供给。资料表明，我国的煤炭资源仅能维持20年使用；2009年，中国共进口石油1.99亿万吨，而国内石油开采量为1.89亿万吨，这样计算，中国51.3%的石油需求依赖于进口。根据专家分析，中国石油依赖进口的情况还将会继续增长；我国水能资源经济可开发量为3.9亿kW，年发电量1.7万亿kWh；我国能源紧张，电力供需矛盾突出，面临能源供需缺口加大、石油后备资源不足、以煤为主的能源结构带来严重环境污染三大矛盾，利用常规能源不能解决我国的能源和电力短缺。加之我国初级能源消费主要依靠煤炭和石油，改善能源结构，保护环境，扩大可再生能源的应用，已成为国家整体发展战略的一个重要组成部分。风能作为一种无污染、可再生、零成本、资源十分丰富的清洁能源，大规模开发利用风力发电对解决环境保护、能源短缺及节能等。所以，对于我国的电力工业来说，加快发展风电是解决我国能源和电力短缺的重要的现实战略选择之一，是我国发展电力工业可持续发展的必要手段，如何充分合理地开发风能资源来解决电力供应紧张状况，应受到重视。 1.2 世界风能开发现状与展望 传统电力开发造成了巨大的环境负担，如环境污染、酸雨、气候异常、放射性废物处理、石油泄露等等。而以风能为资源的电力是典型的清洁能源。在四级风区(20～21.4km/h)，一座750kW的风电机，平均每年可以减少热电厂1179吨的CO，6.9吨的SO，和4.3 全球风能资源极为丰富，技术上可以利用的资源总量估计每年约53 x 106亿kWh。作为可再生的清洁能源，受到世界各国的高度重视。近20年来风电技术有了巨大的进步，根据世界风能协会对全世界风力发电的装机容量的统计：2008年新增27GW（2697万kW），累计超过121GW （约1.2亿kW），2009年新增38GW（3831万kW），累计超过159GW（约1.6亿kW），发展速度惊人。而风能售价也已能为电力用户所承受：一些美国的电力公司提供给客户的风电优惠售价已达到2～2.5美分/kWh，此售价使得美国家庭有25％的电力可以通过购买风电获得。 2004年欧洲风能协会和绿色和平组织签署了“风力12”—— 《关于2020年风电达到世界电力总量的1 2％ 的蓝图》的报告，“风力12％”的蓝图展示出风力发电已经成为解决世界能源问题的不可或缺的重要力量。按照风电目前的发展趋势，预计为201