结 论 30

致 谢 31

参考文献 32

第一章 绪论

1。1 研究背景

随着经济的发展、不可再生能源危机的加剧以及对环境的保护，风能作为可 再生及环保的清洁能源越来越被各国所重视和发展，但是考虑到我国的大型风电 系统起步较晚，与国外发达国家相比，在单机容量和自主生产等方面有较大差距， 在 2000 年后 MW 级风电系统已成为世界主流的机型，而 600kw 仍然是我国的主 导机组，一直到 2002 年，我国自主生产机组各年所累积的市场份额仅为 11。8%左 右，导致我国风电系统的投资及运行远高于其他国家[1]。

随着国家的重视及政策，我国的许多科研和企业单位的不懈努力初步掌握了 中等功率风电系统的技术，但由于起步较晚加之国外技术发展的进步以及更大功 率更先进技术的开发，我国依旧落后，刚刚掌握的理念和技术和快被新的科研所 淘汰，因此加大投入对风电系统的研究才能提高经济效益[2]。

当今世界风电系统的发展规律为：第一，单机的容量逐渐变大；第二，传动 技术上从齿轮箱构造向直接启动发展；第三，由原来的定桨矩演变为变桨矩；第 四，有大陆发电移向海风发电；第五结构设计更加紧凑轻盈[3]。但是伴随着单机 容量的变大，风电机组的散热量也变大了，于是必须有相匹配的冷却系统才能保 证机组的正常运行，因此风电系统冷却器的设计与研究对我国自主研发更大功率 的发电机组具有重大的意义。

目前我国风电系统的研究多集中在操控系统塔架机身等领域，文献中对风电 系统冷却器的研究与设计内容少、浅，发表日期较早，只是简单介绍了冷却器的 基本原理和构造，与世界风电系统冷却器的发展存在较大的差距。

1。2 研究内容

在上述背景下，研究了当前世界的风电系统的冷却技术，介绍了水冷系统的 选型计算和优化方案，分析了影响水冷系统的各个因素，对未来风电冷却系统进 行了展望。介绍了三种新采用的风电系统的冷却技术。

本文的第一章介绍了风电冷却技术的研究意义及我国的研究现状。

第二章介绍了风力发电机的构造和运行原理，风力发电机发热的原因和主要 热量来源并介绍了当前主流采用的风冷、水冷技术的优缺点。

第三章设计了针对对兆瓦级的风力发电机的冷却系统，且对内部主要的部件 进行了选型，并对选择的部件进行相关的计算。

第四章对未来的风电冷却系统的发展趋势进行了可能的分析，介绍了三种新 型的风力发电冷却系统。并分析各自优缺点。

第二章 风力发电机的散热和冷却

2。1 风力发电机的工作原理

风力发电机的运转原理简单的来说就是：风的能量转变成发电机转子的能量， 转子的能量接着转变成电的能量。当代的风力发电机就像飞机的机翼同样利用空 气动力学原理。风并不是直接让风轮叶片转的，而是吹来的风在叶片两面形成大 小不同的压力，这样两个大小不等的力量会产生升力，令风轮转动且接连不断的 横切风流。风力发电机并不能完全提取风的全部功率。在理想状态下，由 Betz 定 律可以导出风力发电机能够提取的功率为风的功率的 59。3%。实际上只提取风的 功率的 39%或者更低是绝大多数在工作时候的风力发电机[4~6]。一台风力发电机 的主要部分为：叶轮、机舱、塔架。接下来就他们的工作原理和作用进行简单地 介绍。