垂直轴风轮涡轮式风力发电机组技术说明书DOC.docx
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垂直轴风轮涡轮式风力发电机组技术说明书DOC
垂直轴风轮涡轮式风力发电机组
技术说明书
二〇一一年五月二十六日
一、项目概述
硕普智能科技有限公司是一家具有国际背景的高科技企业集团。
其团队由国内外的高级技术专家所组成。
集团主要研发、生产具有国际水平的风力发电设备和风力发电场建设。
硕普公司法人连志敏先生是从新西兰回国的技术专家，是新西兰研制垂直轴涡轮风电机组和智能控制技术的发明人。
连志敏先生长期致力于垂直轴涡轮风力发电设备的研究，拥有国际发明专利一项，国内发明专利五项：
国际专利：
智能垂直轴增压集风式风力发电机组
（专利申请号：
PCT/CN2008/071744）
国内专利：
1、分布复合式能源系统
（专利号：
200610063278.9）
2、智能全天候风力发电机组
（专利号：
200610157277.0）
3、智能复合式发电能源塔
（专利号：
200610157273.0）
4、智能垂直轴助吹式风力发电机组
（专利号：
200710075268.1）
5、智能垂直轴增压集风式风力发电机组
（专利号：
200710075267.1）
二、垂直轴涡轮式发电机组介绍
垂直轴涡轮式风力发电机组涉及了一种利用风力、涡轮效应、烟囱效应、集风体产生的正负压差、旋转气流的瞬间爆发力来推动传动系统的垂直轴风轮涡轮式风力发电机组做功发电，该机组包括由控制系统、组合钢架、多台发电机组、双层机房、垂直轴、联轴器、可转集风体&整流板、组合式风腔、垂直风轮、水平桨叶、支撑组合架、轴承。
该机组以风力的大小、电机转速来同步控制进风百叶及出风百叶的角度及控制多电机的联动，以使风力发电机组全风况、最大化的发电。
垂直轴涡轮式风力发电机组具有以下特点：
1、体积小
采用多层、统一的结构和桨叶，模块式组装，标准构件体积小，易运输和安装。
2、效率高
应用集风、整流、磁悬浮风电系统，由于采用智能程控多发电机联动工作，可根据风机的转数及风力大小增减电机并机数量，并有多重蓄能方式。
可根据多风况调节发电，从1级风到12级风都可以运行。
将风能利用率从传统风电的28%提高到80%以上，每年发电小时数可以提高到6500小时（传统风电每年只能发电2500小时左右）。
3、造价低
由于该机组从传统机型的单立柱改为3柱/6柱和多结构体，制造难度大大减小，设备可以在现场组装，大大减少运输成本，缩短施工周期，按照单位发电的造价比将比传统风电造价降低50%以上。
4、占地面积小
由于风电机组是手拉手联排布置、节省土地、减少基础、道路、管线的投入、机组可联排布置在无法种植的山顶荒地，比传统的风电场少占农田、节约土地60%以上。
5、运行成本低
机房布置在机组底部，可减少停机检修时间，减少维护成本。
每度电成本可以降低到0.15元以下。
风场投资回收期可以缩短到4年左右（传统风电回收期为8——10年以上）。
6、直驱发电
采用永磁直驱发电机机组，省掉增速齿轮箱，每分钟转速11转就可以发电。
高速至5000转，做到一级风至无限制大风宽广发点范围。
7、发电机效率高
采用永磁直驱发电机采用永磁材料和磁悬浮轴承制造，发电效率可成倍提高。
8、应用范围广
硕普公司发明的专利产品，不但可以应用到自然风的发电，且可和建筑、水电站进行风、水复合式发电，这项独创技术得到湖南贺龙水电站的青睐，将在湖南首先应用此项技术。
三、项目背景及市场前景
1、我国风能资源丰富
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。
其蕴藏量巨大，全球风能资源总量约为2.74×109兆瓦，其中可利用的风能为2×107兆瓦。
中国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。
地区
陆地面积（km2）
风力为3～7级所占的面积（km2）
风力为3～7级所占的面积比例（%）
北美
19339
7876
41
拉丁美洲和加勒比
18482
3310
18
西欧
4742
1968
42
东欧和独联体
23049
6783
29
中东和北非
8142
2566
32
撒哈拉以南非洲
7255
2209
30
太平洋地区
21354
4188
20
（中国）
9597
1056
11
中亚和南亚
4299
243
6
总计
106660
29143
27
随着世界经济的发展，风能市场也迅速发展起来。
2010年底，全球风电总装机容量达199,520兆瓦，发电量超过4099亿千瓦时，占世界电力总发电量的1.92%。
传统市场发展缓慢，新兴市场却蓬勃向上。
中国风电2010年新增装机容量达到18,928兆瓦，占全球新增装机容量48%，超过美国，成为世界第一大风电市场。
“十一五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。
2007年以来，中国风电产业规模延续暴发式增长态势。
内蒙古、新疆、辽宁、山东、广东等地风能资源丰富，风电产业发展较快。
2010年10000兆瓦的发展目标在2008年就已达到，《可再生能源中长期规划》中2020年30000兆瓦的风电装机目标也在2010年提前实现。
风能资源比较丰富的省区
省区
风能资源（10000KW）
省区
风能资源（10000KW）
内蒙古
6178
山东
394
新疆
3433
江西
293
黑龙江
1723
江苏
238
甘肃
1143
广东
195
吉林
638
浙江
164
河北
612
福建
137
辽宁
606
海南
64
作为节能环保的新能源，风电产业赢得历史性发展机遇，近年来发展势头迅猛。
2010年全国累计风电装机容量已突破40000兆瓦，海上风电大规模开发正式起步。
国内风电市场竞争形势日趋激烈，使得企业在满足国内需求的基础上，积极拓展海外市场。
中国风力发电行业发展前景广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。
“十二五”期间，我国风电产业仍将持续每年10000兆瓦以上的新增装机速度，风电场建设、并网发电、风电设备制造等领域成为投资热点，市场前景看好。
2、风电设备市场前景乐观
近年来，风电大开发有力带动了相关设备市场的蓬勃发展。
在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国风电设备制造业迅速崛起，已经成为全球风电投资最为活跃的场所。
国际风电设备巨头竞相进军中国市场，Gamesa、Vestas等国外风电设备企业纷纷在中国设厂或与我国本土企业合作。
经过多年的技术积累，中国风电设备制造业逐步发展壮大，产业链日趋完善。
风电机组自主化研发取得丰硕成果，关键零部件市场迅速扩张。
本土风电设备制造商中，除市场份额较大的金风、华锐、湘电外，还有不少企业发展势头较快，如天威保变、华仪电气、银星能源等。
内资和合资企业在2004年前后还只占据不到三分之一的中国风机市场，到2009年，这一市场份额已超过了6成。
中国对风电的政策支持由来已久，政策支持的对象由过去的注重发电转向了注重扶持国内风电设备制造。
随着国产风电设备自主制造能力不断加强，2010年国家取消了国产化率政策，提升准入门槛，加快风电设备制造业结构优化和产业升级，进一步规范风电设备产业的有序发展。
中国正逢风电发展的大好时机，遍地开花的风电场建设意味着庞大的设备需求。
除了风电整机需求不断增长之外，叶片、齿轮箱、大型轴承、电控等风电设备零部件的供给能力仍不能完全满足需求，市场增长潜力巨大。
因此，中国风电设备制造业发展前景乐观。
硕普公司发明的专利产品垂直轴涡轮风电机组在新西兰应市后，得到了同行的一致推崇，认为是新能源的一场革命。
在国内市场硕普已和重庆市忠掣风力发电设备制造有限公司、内蒙古索力德工贸有限公司等签订合作制造协议，在天津、鞍山地区政府都有在当地建立风电生产基地的计划。
硕普已和内蒙古乌拉特后期朝阳风电有限责任公司、新疆咏远实业有限责任公司、北京市中人风能有限公司等签订了风场投资合作协议，已签约风场有200万千瓦左右，全部采用硕普风电产品。
并和丹东东港市昌宏新能源开发有限公司签订了东港大鹿岛风场、大洋河风场风电机组订购协议。
四、专有技术介绍
垂直轴风轮涡轮式风力发电机组已申请国家发明专利（专利号：
200810217044.4）
垂直轴风轮涡轮式风力发电机组是集风、整流、磁悬浮风电系统，其配置垂直井筒，多层桨叶同时做工，采用多发电机串联系统，缩小了桨叶尺寸，智能集风体根据风力的大小，自动改变集风体的面积和角度，进风口开闭的高度，可改变风力的密度和强度，将风能利用率从传统风电的28%提高到80%以上。
多发电机组配置保持全风况做功（低风速单机、高风速自动并机）保持了额定功率最大输出，提高了风机系统的效率和效益。
由于该机组从传统机型的单立柱改为3柱/6柱和多结构体，并联排布置、节省土地、减少基础、道路、管线的投入，缩短施工周期，大大增强结构抗灾能力。
同时标准散件可以在现场采用高强螺栓组装，减少运输成本。
由于垂直桨叶改为水平桨叶，结构尺寸及制造难度大大降低，节省桨叶造价。
减低大型起重设备投入成本。
机组可联排布置在无法种植的山顶荒地，可少占农田、节约土地60%以上。
机房布置在机组底部，可减少停机检修时间、减少维护成本。
该风力发电机组采用智能程控多发电机联动工作，可根据风机的转数及风力大小增减电机并机数量，并有多种蓄能方式。
可以多风况做功发电，从1级到12级风都可以运行。
风力发电原理：
风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能。
发电机在风能轴的带动下旋转发电。
风力发电原理示图如下：
垂直轴风轮涡轮式风力发电机组布局
风塔塔架安装
风电机组吊装
垂直轴涡轮式风力发电机组采用模块式组装，标准构件体积小，易运输和安装。
设备可以在现场组装，大大减少运输成本，缩短施工周期，按照单位发电的造价比将比传统风电造价降低50%以上。
控制系统
垂直轴风轮涡轮式风力发电机组组采用智能程控多发电机联动工作，可根据风机的转数及风力大小增减电机并机数量，并有多种蓄能方式。
可根据多风况调节发电，从1级风到12级风都可以运行。
将风能利用率从传统风电的28%提高到80%以上，每年发电小时数可以提高到6500小时（传统风电每年只能发电2500小时左右）。
主控柜
主控柜紧凑、小巧，可根据具体需要放置于机舱中或塔架底部，可减少停机检修时间、减少维护成本；本地监控面板全部汉化处理，交互友好，易于操作。
由于机房布置在机组底部，可减少停机检修时间，减少维护成本。
每度电成本可以降低到0.15元以下。
风场投资回收期可以缩短到4年左右（传统风电回收期为8——10年以上）。
垂直轴风轮涡轮式风力发电机组可以根据地形联排设置
1、增大风力，节约土地60%
2、可以向空中发展，加大发电能力
3、采用涡轮增压技术，加大气流在风腔的流动速度
4、可以制造龙卷风增加气流爆发力
5、单机发电3-5兆瓦
风机结构设计
变流器简介
变流器采用较之焦点压型拓扑机构，功率器件采用了具有高可靠性的大功率IGBT模块，并采用高速DSP进行数字控制。
变流器散热结构
在塔底处有效地冷却
进气口
70米高
空气干爽
冷却排气
1、变流器2、电抗器3、变压器
4、冷却风扇5、塔内部的空气
永磁发电机直驱机构
永磁发电机直驱机构具有以下特点：
1、系统结构简单，体积小、质量轻、
2、故障率低、维护简单
3、变速运行范围宽、机组风能捕获效率高
传动系支撑
直驱式机组的低速轴
——连接叶轮轮毂和发电机转子
——中空结构被机舱底板的伸出部分悬臂支撑。
从电机效率上来看，永磁电机的效率比双馈电机效率高3%-5%，在40%——80%额定功率区优势更为明显（见上图），因此，从电机效率上来看，永磁电机的效率是较优的。
偏航系统构成
所有水平轴风力发电机必须偏航实现对风；
偏航运动由偏航机构实现；
偏航速率较低，以避免陀螺力过大。
偏航类型：
主动偏航——用于上风向机组，利于电机驱动。
自由偏航——通常用于下风向机组，利用空气动力驱动。
永磁直驱同步发电机组及控制系统
较低的电压带
时间毫秒
故障发生时间
电压
电网故障风电机组低电压穿越能力
五、经济效益分析
（一）国家对风电企业的有关政策
1、国税政策
增值税优惠政策
根据财税【2008】156号文件规定，风力发电企业享受增值税即征即退50%的优惠政策。
企业所得税优惠政策
根据《中华人民共和国企业所得税法》第27条及《中华人民共和国企业所得税法实施条例》第87条规定，2008年1月1日以后开工立项的享受三免三减半，即自项目取得第一笔生产经营收入所属纳税年度起，第一年至第三年免征企业所得税，第四年至第六年减半征收企业所得税。
2、地税政策
土地使用税为实际占用土地2元/㎡，耕地占用税按实际使用面积14元/㎡。
（一次性征收）
建安营业税收：
此税由承建单位缴纳。
一般情况涉税投资占总投资的10%；涉税投资（土建、安装）的5%缴纳建安营业税；按缴纳营业税额的5%缴纳城建税，3%缴纳教育费附加，1%缴纳地方教育费附加。
印花税为销售合同金额0.3‰。
（二）风电项目效益分析
从经济效益看，2009年某地9家并网发电企业累计发电量129665万千瓦时，应入库税金7405.4万元，其中增值税6271.95万元，企业所得税1133.45万元。
增值税转型后固定资产进项税抵顶税额59100万元。
2009年影响税额7998.15万元，留抵税金51102.4万元（下年度可继续抵扣，5-6年可抵扣完）。
税收优惠政策执行情况
1、2009年度，4户符合优惠政策的企业共办理增值税退税2218.75万元。
2、外商投资企业采购国家设备退税2202万元。
3、企业所得税优惠政策，3户享受了两免三减半；3户享受了三免三减半政策，共减免3246万元；有部分企业正在申请所得税优惠政策。
2009年度执行优惠政策共给企业退税7660.75万元，从数字分析看，企业2009年度应缴税金7405.4万元，退还企业税金达7660.75万元。
由此可见，风力发电项目在前五年内所能产生的经济效益主要表现在增加我市的固定资产投入，增加GDP产值。
在享受国家对风电项目的优惠政策后，直接的财政收入甚微，但在国家优惠政策结束后，即5—6年以后可有直接效益。
经测算，在正常运行情况下，每度风电可给地方带来0.03-0.04元的税收。
从社会效益来看，风电项目对当地农民生活水平的提高产生积极的影响。
特别是引进了风电设备制造厂家，在今后一个时期对增加地方财政收入、解决就业问题，推动第三产业及旅游业的发展产生重要的影响。
从生态效益来看，风电是环境效益最好的电源之一，也是我国支持开发的一种新能源。
风电场建成后，既可以提供一定的电力，又不会增加环境压力。
据测算一个5万千瓦的风电场，每年发电按2800小时计算，年发电量1.4亿度，与同等规模的火力发电厂相比，每年可以节约标煤5.3万吨，同时每年可减少有害气体排放约14.5万吨，减排二氧化硫约4300吨，氮氧化合物约2000吨、二氧化碳约18.5万吨，风电是最具竞争力的低碳能源之一。
开发建设风电项目具有较显著的社会效益和环境效益。
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