초록 ▼

핵심기술
고효율 영구자석형 발전기 및 블레이드를 적용한 2MW급 직접구동형 풍력발전시스템
최종목표
- 2MW급 저풍속 직접구동형 풍력발전시스템 개발
- 2MW급 고효율 저풍속 블레이드 국산화 설계 및 제작
- 2MW급 직접구동형 영구자석형 고효율 동기발전기 개발
개발내용 및 결과
- 2MW 저풍속 직접구동형 풍력발전시스템 제작, 조립(1set)
- 2MW 직접 구동형 발전기 설계, 제작, 인증시험 완료
- 2MW급 고성능 블레이드 설계, 제작, 인증시험 완료
- 안정성과 신뢰성을

핵심기술
고효율 영구자석형 발전기 및 블레이드를 적용한 2MW급 직접구동형 풍력발전시스템
최종목표
- 2MW급 저풍속 직접구동형 풍력발전시스템 개발
- 2MW급 고효율 저풍속 블레이드 국산화 설계 및 제작
- 2MW급 직접구동형 영구자석형 고효율 동기발전기 개발
개발내용 및 결과
- 2MW 저풍속 직접구동형 풍력발전시스템 제작, 조립(1set)
- 2MW 직접 구동형 발전기 설계, 제작, 인증시험 완료
- 2MW급 고성능 블레이드 설계, 제작, 인증시험 완료
- 안정성과 신뢰성을 고려한 터빈 제어 시스템 개발완료
- 국제 설계인증서 획득
기술개발배경
독자적인 고효율 발전기 및 블레이드개발을 통해 시스템 설계기술력을 확보하고, 풍력발전기의 유지보수 비용을 감소시키고, 운전신뢰성을 높일 수 있는 기어박스를 제거한 직접구동형 풍력발전기를 국내 개발함으로써 국내외 시장경쟁력 확보가 필요함.
핵심개발기술의 의의
고효율 블레이드, 영구자석형 발전기, 전력변환장치, 제어시스템 등으로 구성된 “2MW급 직접구동형 풍력발전시스템” 국내 전문인력 및 기관들과 공동으로 국산화 개발을 성공하여 시장경쟁력 확보 및 대용량 풍력발전시스템개발을 위한 기반을 구축하였다는 의의가 있음.
또한 실증연구 및 양산화 개량을 통하여 세계시장에 진입할 수 있는 기반을 구축함.
적용분야
신재생에너지분야 풍력발전사업

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 8
• 요 약 문 ... 13
• 목 차 ... 19
• 제 1 장 개발과제 개요 ... 23
• 제 1 절 개발기술의 필요성 및 파급효과 ... 23
• 제 2 절 연구개발 목표 및 추진체계 ... 25
• 제 3 절 국내․외 관련기술 현황 ... 30
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 32
• 제 1 절 개발 기본사양 ... 32
• 1. 터빈 운전 환경 조건 ... 32
• 2. 터빈 기본 사양 ... 33
• 제 2 절 터빈 시스템 개념설계 ... 35
• 1. Turbine Basic Dimension ... 35
• 2. General Arrangement ... 39
• 3. 동력전달장치 ... 44
• 4. 발전기 개념 설계 ... 57
• 5. 블레이드 개념 설계 ... 59
• 제 3 절 터빈 기본 설계 ... 62
• 1. 동력 전달장치 및 발전기 구조 ... 62
• 2. 발전기 구조 기본 설계 ... 63
• 3. Nacelle Arrangement 및 Styling ... 66
• 4. 주요 구성품 및 부품 ... 67
• 5. 냉각 시스템 기본설계 ... 70
• 6. Main Component ... 73
• 7. 블레이드 기본설계 ... 73
• 8. 하중 계산 ... 75
• 9. 동력전달 계통 동특성 평가 ... 77
• 10. 제어 및 전력/전장 시스템 ... 78
• 11. 개발시스템 제원 ... 82
• 제 4 절 시스템 하중계산 ... 84
• 1. 개 요 ... 84
• 2. 하중계산 프로그램 ... 85
• 3. 좌표 시스템 ... 85
• 4. 시스템 주요 사양 ... 88
• 5. 하중조건 정의 ... 94
• 6. 시스템 특성 및 하중계산 결과 ... 97
• 제 5 절 블레이드 개발 ... 106
• 1. 블레이드 공력 설계 ... 106
• 2. 블레이드 구조 설계 ... 114
• 3. 블레이드 구조 해석 ... 120
• 4. 블레이드 제작 ... 136
• 5. 블레이드 시험 ... 142
• 제 6 절 HR-2000G 발전기 개발 ... 156
• 1. 개발 개요 ... 156
• 2. 발전기 기본설계 사양 ... 156
• 3. 발전기 해석 ... 157
• 4. 발전기 제작 및 시험 ... 168
• 제 7 절 전력변환장치 개발 ... 193
• 1. 개요 ... 193
• 2. 전력변환 시스템 설계 ... 193
• 3. 전력변환장치 제작 ... 209
• 4. 전력변환장치 시험 ... 211
• 제 8 절 기계장치 및 요소부품 설계 ... 225
• 1. 기계구조물 ... 225
• 가. 로터 허브 ... 225
• 나. 로터 샤프트 ... 230
• 다. 엑슬 핀 ... 231
• 라. 메인 프레임 프론트 ... 232
• 마. 메인 프레임 리어 ... 237
• 2. 요소부품 ... 239
• 가. 메인 베어링 ... 239
• 나. 피치시스템 ... 240
• 다. 요 시스템 ... 249
• 라. 유압시스템 ... 253
• 마. 윤활 시스템 ... 257
• 바. 냉각 시스템 ... 262
• 사. 브레이크 ... 265
• 아. 로터 락 ... 270
• 제 9 절 제어기 및 전장시스템 개발 ... 275
• 1. 제어시스템 개발 ... 275
• 가. 제어시스템 개요 ... 275
• 나. 제어시스템 설계 ... 276
• 다. 제어시스템 제작 ... 279
• 라. 제어시스템 공장시험 (Shop test) ... 285
• 2. 전장 시스템 설계 ... 289
• 가. 전력 송전을 위한 전력계통 ... 290
• 나. 풍력터빈 운영을 위한 전력계통 ... 291
• 다. 변압기 ... 292
• 라. 낙뢰보호 및 접지시스템 ... 295
• 제 10 절 타워 구조물 설계 ... 300
• 1. 구조물 설계 ... 300
• 2. 구조물 해석 ... 305
• 3. 타워 제작 ... 309
• 제 11 절 스피너 및 나셀 커버 개발 ... 310
• 1. 설계 ... 310
• 2. 제 작 ... 314
• 제 12 절 HR-D86 풍력 발전시스템 총조립 ... 318
• 1. 로터 조립체 ... 318
• 2. 낫셀 조립체 ... 322
• 3. 풍력 발전기 대조립 ... 327
• 제 13 절 개발시스템 설계인증 ... 335
• 1. 풍력발전시스템의 인증 ... 335
• 2. HR-D86 풍력발전시스템의 설계인증 ... 339
• 제 14 절 SCADA 시스템 개발 ... 341
• 1. 시스템 개요 ... 341
• 2. SCADA 시스템 개발 ... 341
• 3. SCADA 시스템 제작 ... 343
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 350
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 350
• 1. 2MW급 직접구동형 풍력발전시스템 설계 기반구축 ... 350
• 2. 국제 설계인증 획득 ... 351
• 3. 시제품 제작 및 Shop-Test 완료 ... 351
• 4. SCADA 시스템 개발 ... 352
• 제 2 절 사업화 계획 ... 352