风电机组数字化感知与运行状态评估方案 目 录 1 背景 2 数字化感知 3 运行状态评估 4 研究展望 背景 海上风电气候条件更为恶劣 ， 运行维护成本高 ， 占到海上风电总投资 40% 以上 可采集 多 源 传 感 与 监 测 云技术 6 设备数字孪生 对风电机组进行状态监测实现故障预警 ，是提升机组运行可靠性 的有效手段之一。 • 目前 ，塔筒、 叶根、机舱、传动链等状 态 监测为重点， 尚无法覆盖叶片整体 • 现有监测技术： 发 中 心 7 风电机组监测方案示例 机组关键部件 疲劳监测 机组基础冲刷 机组位移监测 机组振动监测 数字化感知与运行状态评估

前言 《2025 智能移动机器人电机与减速机产品发展蓝皮书》是新战略移动机器人产业研究所 根据 CMR 产业联盟统计数据研究的最新成果，蓝皮书调研统计了国内外超 30 家电机及减速 机企业相关业务数据，同时结合移动机器人本体企业应用现状进行了综合分析。 根据新战略移动机器人产业研究所统计，2024 年中国智能移动机器人电机市场规模约为 11.6 亿元，销售数量约 105 万台（不含家用扫地机器人 亿元，销售数量约 105 万台（不含家用扫地机器人 / 农业机器人 一 般而言，减速机与电机配置数量基本一致。） 电机与减速机市场将呈现 “人形机器人引领增长、工业 AGV/AMR 稳健扩容、商用服务 机器人快速渗透”的格局。预计到 2030 年，人形机器人将占据绝大部分市场。这一格局的形 成主要源于人形机器人对电机数量与性能的双重高需求。 未来智能移动机器人动力系统将呈现“更高效、更聪明、更绿色”的特征，通过材料革新、 仓储物流、商用服务等场景的泛在化应用。 其中，作为动力系统核心的电机与减速机，其发展也将围绕效率革命、智能重构、生态协同三 大核心方向展开，技术创新与产业变革将深度融合，推动机器人从 “工具” 向 “智能体” 进化。 《2025 智能移动机器人电机与减速机产品发展蓝皮书》旨在为本体企业提供选型思考， 为投资方提供参考，为电机及减速机相关厂商提供发展方向、路径及模式的参考依据。 -----

面向新型电力系统的 数字孪生技术 电机工程与应用电子技术系 Department of Electrical Engineering Digital Twin Technology for a New Type of Power Systems 沈 沉 1 02 传统电力系统仿真与数字孪生 03 构建电力系统数字孪生的关键技术 01 目录 CONTENTS 04 04 电力系统数字孪生技术实践 电机工程与应用电子技术系 Department of Electrical Engineering 对数字孪生概念的解读 2 01 对数字孪生概念的进一步解读 3 • 数字孪生到底是什么 —— 模型、仿真、系统工程？ • 数字孪生最关键的特征是什么？ • 提出数字孪生概念的目的是什么？ 对数字孪生概念的进一步解读 Department of of Electrical Engineering 电机工程与应用电子技术系 4 • 数字孪生概念的起源 • 数字孪生（ Digital Twin ） DT 一词，业界一般认为，最早是密西根大学 Michael Grieves 教 授于 2002 年针对产品全生命周期管理（ PLM ）提出的一个概念，当初并不叫 Digital Twin ， 而是叫 镜像空间模型（ Mirrored

年度电池更换成本/万元 251 全生命周期电池更换成本/万 元 5013 全生命周期电池平均成本40万 电机更换成本 全生命周期电机更换次数 4 电机寿命/h 6000 电机设计寿命6000小时 年度电机更换成本/万元 64 全生命周期电机更换成本/万 元 1280 全生命周期电机成本40万 机体维护成本 机体维护成本/万元 360 参考直升机，假设飞2000个小时 evtol机体维护费用60万 鲁棒性。电推进系统包括动力产生装置（螺旋桨或涵道 式风扇）和驱动电机系统（电机和电机驱动器）两部分组成。动力系统结构得到简化降低了操作和维护成本，多电机冗余极大提高安全性。 ◥ 电推进涉及低噪音、高升力螺旋桨、高功率密度电机、一体化紧凑型电驱技术、动力管理技术、航空级动力模块、整机布线技术等多个底层关键 技术。高功率密度电机是eVTOL分布式电推进系统的核心，直接决定了电推进系统的能源利用率和推进效能。 DEP推进效率达95%-97%，比先进的涡扇发 动机高出20% • 电机功率重量比可达其他发动机的6倍 • 功率不因高海拔或炎热天气而衰减 • 多个电机的几余设计提升安全性 • 纯电飞机运行全过程零排放 • 大幅度降低社区噪声水平15dB以上 效率 安全 可持续 eVTOL电机和新能源汽车电机比较  驱动电机技术要求: ✓ 安全性：紧急情况下冗余50%功率输出，第一指标;

前言：数字化赋能风电发展创新蓝图 ...................................... 中国风电产业发展现状及趋势 .................................... 大功率风电机组发展提 速 ................................................................................... 4 海上风电实现跨越式发 其中，风电产业数字化转型最令人期待。人工智能、物联 网、 AR/VR 、 5G 等数字技术的快速发展，将成为风电企 业 转型的强大助力，进而推动风电行业的现代化，为清 洁能 源的未来发展注入强大的支撑和动力。 我们相信，随着全球风电机组装机容量的不断提高，数字 孪生技术将赋能风电行业向更高效、更可靠、智能化的方 向发展，为实现“双碳”目标作出更大的贡献。 01 02 第一章：中国风电产业发展现状及趋势 当下，加快推进碳减排已经成为全球共识，中国明确提出 ”目标的重要手段之一。 大功率风电机组发展提速 当前中国风电产业不仅具备大兆瓦级风电整机 自主研发能力，而且形成了完整的风电装备产 业制造链，制造企业的整体实力与竞争力大幅 提升，在大容量机组研发、长叶片、高塔架应 用等方面处于国际领先水平。 数据显示， 2020 年，中国新增装机所用陆上 风 电机组平均单机容量仅为 2.6 兆瓦左右，海 上风 电机组平均单机容量约为 4.8 兆瓦。随后两

地理位置和容量位置 ) 和作用，本期 工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中 性点接地方式等。 主变压器和发电机中性点接地方式是一个综合性 问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电 压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘 水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和 发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。 18 一、对原始资料分析 (2) 电力系统情况，包括电力系统近期及远景发展 及以下电压电力系统采用中性 点非直接接地系统 ( 中性点不接地或经消弧线圈 接地 ) ，又称小电流接地系统；对 110kV 及以上 高压电力系统，皆采用中性点直接接地系统，又 称大电流接地系统。发电机中性点都采用非直接 接地方式，目前，广泛采用的是经消弧线圈接地 方式或经中性点接地变压器接地。 19 一、对原始资料分析 (3) 负荷情况，包括负荷的性质及其地理位置、输 电电压等级、出线回路数及输送容量等。 负荷情况，包括负荷的性质及其地理位置、输 电电压等级、出线回路数及输送容量等。 发电厂承担的负荷应尽可能地使全部机组安全满 发，并按系统提出的运行方式，在机组间经济合 理地分配负荷，减少母线上电流流动，使发电机 运转稳定和满足电能质量要求。 21 一、对原始资料分析 (4) 环境条件，包括当地的气温、湿度、覆冰、污 秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素， 对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均

行业的发展趋势，GGII 认为，未来几年，协作机器人在各行业的渗透率将持续提升，整体需求将会延续增长态势。 本蓝皮书以协作机器人为核心，重点阐述了重点核心零部件的发展态势，其中包含减速器、无框力矩电机、关节模 组、力传感器等，结合协作机器人产业链各环节的技术特点，剖析协作机器人市场和技术脉络，同时对协作机器人的 应用行业、应用场景和应用趋势进行分析，旨在厘清协作机器人的发展脉络，帮助协作机器人产业链相关企业及投资 谐波减速器产品结构 10 图表 8 2016-2028 年中国协作机器人用减速器需求量及预测(单位:万台，%) 11 图表 9 无框电机产品 12 图表 10 2016-2028 年中国无框电机市场规模及预测(单位:亿元，%) 13 图表 11 扭矩传感器产品 14 图表 12 六维力传感器产品 15 图表 13 用户认知度的提升，协作机器人在非工业领域的渗透率将持续增 长，成为推动社会各领域智能化转型的重要力量。 第二章 协作机器人产业链分析 协作机器人作为工业机器人的分支，其产业链上游主要为电机、伺服驱动、减速器、编码器、传感器等零部件。 随着对于安全性、灵活性、柔性化的要求逐渐提升，同时复杂的下游场景不断对协作机器人提出新的应用要求，促使 协作机器人在提升性能的同时，还需要提高产品兼

在大众视野。基于下游细分行业的发展趋势，GGII 认为，未来几年，协作机器人在各行业的 渗透率将持续提升，整体需求将会延续增长态势。 本蓝皮书以协作机器人为核心，重点阐述了重点核心零部件的发展态势，其中包含减速 器、无框力矩电机、关节模组、力传感器等，结合协作机器人产业链各环节的技术特点，剖 析协作机器人市场和技术脉络，同时对协作机器人的应用行业、应用场景和应用趋势进行分 析，旨在厘清协作机器人的发展脉络，帮助协作机器人产业链相关企业及投资机构了解当前 2016-2028 年中国协作机器人用减速器需求量及预测(单位:万台，%) .... 11 图表 9 无框电机产品 .................................................... 12 图表 10 2016-2028 年中国无框电机市场规模及预测(单位:亿元，%) ........... 13 图表 11 扭矩传感器产品 ........ 在非工 业领域的渗透率将持续增长，成为推动社会各领域智能化转型的重要力量。 9 第二章 协作机器人产业链分析 协作机器人作为工业机器人的分支，其产业链上游主要为电机、伺服驱动、减速器、编 码器、传感器等零部件。随着对于安全性、灵活性、柔性化的要求逐渐提升，同时复杂的下 游场景不断对协作机器人提出新的应用要求，促使协作机器人在提升性能的同时，还需要提 高产

划和工业应用提供参考和指导。 1 风光储多能互补能源系统结构与能 量模型 1.1 系统结构 本文针对北方地区供暖供电需求提出了风光储 多能互补能源系统，如图1所示。该系统包含光伏 发电机组、风力发电机组、燃气轮机、储电单元、 槽式太阳能集热系统、蓄热单元、电加热器、余热 锅炉、燃气锅炉以及集成控制系统。系统运行时， 采用以热定电的运行模式，在全方位保障供电和热 量供应的前提下充分利用风光等可再生能源。 器、蓄热单元产生的热量供给不足时，由燃气锅炉 补充。 1.2 能量模型 为了开展能源系统容量配置优化研究，本文建 立了风光储多能互补能源系统的能量模型，主要包 括以下部分。 1.2.1 光伏发电模型 光伏发电机组输出功率通常取决于当地太阳辐 射强度，因此结合太阳辐射强度的数据进行精确计 算，其计算公式方法见式(1)~式(2) [23]。 3876 第 11 期 智筠贻等：风光储多能互补能源系统容量配置优化 fPVPPVcap It ISTC [1 + aPV(Tc - TSTC)] (2) 式中，Tc为光伏发电机组实际工作温度；TNOCT 为额定运行条件下光伏发电机组表面温度，一般取 45～48 ℃；tNOCT 为额定运行条件下光伏发电机组 环境温度，一般取 20 ℃；INOCT 为额定运行条件下 光伏发电机组的太阳辐射强度，一般取800 W/m 2； ηmpSTC为在标准测试条件下的最大功率位置的效率，