2023年風(fēng)力發(fā)電機(jī)課程設(shè)計(jì) 風(fēng)力發(fā)電課程設(shè)計(jì)方案(5篇)

方案是從目的、要求、方式、方法、進(jìn)度等都部署具體、周密，并有很強(qiáng)可操作性的計(jì)劃。那么我們該如何寫一篇較為完美的方案呢？下面是小編為大家收集的方案策劃范文，供大家參考借鑒，希望可以幫助到有需要的朋友。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)課程設(shè)計(jì) 風(fēng)力發(fā)電課程設(shè)計(jì)方案篇一

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。風(fēng)很早就被人們利用--主要是通過風(fēng)車來抽水、磨面等，而現(xiàn)在，人們感興趣的是如何利用風(fēng)來發(fā)電。風(fēng)是一種潛力很大的新能源，十八世紀(jì)初風(fēng)力發(fā)電圖，橫掃英法兩國的一次狂暴大風(fēng)，吹毀了四百座風(fēng)力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多條帆船，并有數(shù)千人受到傷害，二十五萬株大樹連根拔起。人估計(jì)過，地球上可用來發(fā)電的風(fēng)力資源約有100億千瓦，幾乎是現(xiàn)在全世界水力發(fā)電量的10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風(fēng)力在一年內(nèi)所提供能量的三分之一。因此，國內(nèi)外都很重視利用風(fēng)力來發(fā)電，開發(fā)新能源。利用風(fēng)力發(fā)電的嘗試，早在二十世紀(jì)初就已經(jīng)開始了。三十年代，丹麥、瑞典、蘇聯(lián)和美國應(yīng)用航空工業(yè)的旋翼技術(shù)，成功地研制了一些小型風(fēng)力發(fā)電裝置。這種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，廣泛在多風(fēng)的海島和偏僻的鄉(xiāng)村使用，它所獲得的電力成本比小型內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電成本低得多。不過，當(dāng)時(shí)的發(fā)電量較低，大都在5千瓦以下

風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置，稱作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，大體上可分風(fēng)輪(包括尾舵)、發(fā)電機(jī)和鐵塔三部分。

優(yōu)點(diǎn)

1、清潔，環(huán)境效益好；

2、可再生，永不枯竭；

3、基建周期短；

4、裝機(jī)規(guī)模靈活。

缺點(diǎn)

1、噪聲，視覺污染；

2、占用大片土地；

3、不穩(wěn)定，不可控；

4、目前成本仍然很高。

5、影響鳥類。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)課程設(shè)計(jì) 風(fēng)力發(fā)電課程設(shè)計(jì)方案篇二

1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)及風(fēng)葉：主要發(fā)電核心，通過風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)帶動風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)切割磁力線，從而把旋轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)化成電能。

2.控制器：通常風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電為不穩(wěn)定三相交流電，如果直接使用會造成用電器的損壞，控制器的作用除了把風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的不穩(wěn)定三相電通過整流輸出可以給蓄電池充電的直流電，同時(shí)控制器也實(shí)時(shí)檢測風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄電池的電壓，避免風(fēng)力發(fā)電機(jī)在大風(fēng)時(shí)電壓過高導(dǎo)致?lián)p壞，也防止蓄電池由于過充導(dǎo)致?lián)p壞。

3.蓄電池：儲存風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力以便在需要時(shí)使用。

4.逆變器：把蓄電池里的直流電轉(zhuǎn)換成交流電供給交流負(fù)載使用。（直流負(fù)載不需要逆變器，可以直接接蓄電池使用）

5.塔架：幫助支撐及固定風(fēng)力發(fā)電機(jī)到地面或任何足夠牢固能安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)的介質(zhì)。

6.太陽能板（選配）：由于風(fēng)力資源屬于不穩(wěn)定的自然資源，在部分地區(qū)單單依靠風(fēng)能發(fā)電不能完全滿足客戶的用電需求。此時(shí)客戶可以按照需求結(jié)合太陽能發(fā)電，把系統(tǒng)打造成風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，科學(xué)使用各種自然資源有效增加系統(tǒng)發(fā)電量。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)課程設(shè)計(jì) 風(fēng)力發(fā)電課程設(shè)計(jì)方案篇三

引言：我國是一個(gè)風(fēng)能資源比較豐富的國家據(jù)探明風(fēng)能理論儲量為32.26億kw，而陸地可開發(fā)利用風(fēng)能為2.53億kw，近?？衫蔑L(fēng)能為7．5億kw，居世界前列．隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長，對能源的需求與傳統(tǒng)化石能源對環(huán)境污染的矛盾越來越突出，發(fā)展新 的清潔可再生能源成為解決矛盾的有效方法．在目前許多新能源的開發(fā)利用中，風(fēng)力發(fā)電憑借其技術(shù)的優(yōu)勢和單機(jī)容量的高速增長使得風(fēng)能成為目前世界上增長速度最快最具有競爭力的可利用新能源。[1]本文主要介紹風(fēng)電場并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響。

一、對調(diào)峰、調(diào)頻與備用的影響

大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的重要制約因素是電網(wǎng)可為風(fēng)電提供的調(diào)峰能力，必須利用全網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻能力進(jìn)行統(tǒng)一平衡，時(shí)，常規(guī)機(jī)組減少出力為風(fēng)電提供空間。電接入電網(wǎng)功率。風(fēng)電的反調(diào)峰特性，例如，東北電網(wǎng)受冬季火電機(jī)組供熱影響，反調(diào)峰特性，使得系統(tǒng)調(diào)峰異常困難，進(jìn)入制風(fēng)電出力，最多時(shí)限制近

二、對電壓與無功功率控制的影響風(fēng)電機(jī)組類型不同，無功功率特性差異很大。早期的風(fēng)電場多采用的是固定轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組—異步發(fā)電機(jī)，吸收系統(tǒng)無功且無功不可控，功控制。風(fēng)機(jī)的無功功率不可控，必然導(dǎo)致電壓忽高忽低，無功補(bǔ)償裝置頻繁投切。風(fēng)電對系統(tǒng)的電壓要求很高（電壓偏差不得超過應(yīng)用的變速風(fēng)電機(jī)組—雙饋異步電機(jī)和直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組在1.0，不向系統(tǒng)吸收無功，解決了部分無功電壓問題，但不具備恒電壓調(diào)節(jié)能力。區(qū)域性無功電壓調(diào)節(jié)問題還需要通過安裝svc等動態(tài)無功補(bǔ)償裝置、輸電通道動態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備以及頻繁投切的低容低抗來實(shí)現(xiàn)。[5]風(fēng)電功率波動影響主網(wǎng)潮流分布，同時(shí)電壓波動使無功補(bǔ)償設(shè)備頻繁投切。風(fēng)電場的利用小時(shí)數(shù)很低一般在電場送出線路長時(shí)間會處于輕載狀態(tài)，電壓必然偏高，低抗將長時(shí)間投入運(yùn)行。

三、對電能質(zhì)量的影響有相當(dāng)一部分風(fēng)電機(jī)組直接并入配電網(wǎng)，由此帶來的電能質(zhì)量問題尤為突出。電壓波動和閃變：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大多采用軟并網(wǎng)方式，但是在啟動時(shí)仍會產(chǎn)生較大的沖擊電流。當(dāng)風(fēng)速超過切出風(fēng)速時(shí)，乎同時(shí)動作，這種沖擊對配電網(wǎng)的影響十分明顯。都會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出力的波動，而其波動正好處在能夠產(chǎn)生電壓閃變的頻率范圍之內(nèi)（低于hz），因此，風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)也會給電網(wǎng)帶來閃變問題，影響電能質(zhì)量。電給系統(tǒng)帶來諧波的途徑主要有兩種。接和電網(wǎng)相連的固定轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組，定的諧波，不過過程很短，發(fā)生的次數(shù)也不多，通常可以忽略。但是對于變速風(fēng)電機(jī)組則不然，變速風(fēng)電機(jī)組通過整流和逆變裝置接入系統(tǒng)，諧波的范圍內(nèi)，則會產(chǎn)生很嚴(yán)重的諧波問題，逐步得到解決。另一種是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并聯(lián)補(bǔ)償電容器可能和線路電抗發(fā)生諧振，行中，曾經(jīng)觀測到風(fēng)電場出口變壓器的低壓側(cè)產(chǎn)生大量諧波的現(xiàn)象。才能保證全額接受風(fēng)電和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。風(fēng)電功率具有不確定性，將導(dǎo)致負(fù)荷峰谷差增大，使得系統(tǒng)調(diào)峰異常困難?；痣姍C(jī)組固有的調(diào)峰能力大為下降，2008 年冬季以后，多次因低谷調(diào)峰問題被迫限400 mw。[6]

需后期改造以配備相應(yīng)的補(bǔ)償裝置來進(jìn)行無10%），但它本身就是一個(gè)無功干擾源。目前普遍—永磁同步機(jī)能夠保證風(fēng)機(jī)功率因數(shù)avc 等系統(tǒng)手段來實(shí)現(xiàn)。風(fēng)電場提高電壓控制手段一般通過2 100～2 400 h，機(jī)組出力小于額定功率

如果整個(gè)風(fēng)電場所有風(fēng)機(jī)幾不但如此，風(fēng)速的變化和風(fēng)機(jī)的塔影效應(yīng)一種是風(fēng)力發(fā)電機(jī)本身配備的電力電子裝置。軟啟動階段要通過電力電子裝置與電網(wǎng)相連，如果電力電子裝置的切換頻率恰好在產(chǎn)生隨著電力電子器件的不斷改進(jìn)，當(dāng)風(fēng)電功率增加5%的概率最大，所以風(fēng)[6]諧波污染：風(fēng)這一問題也在[4][2]

[5]25 對于直會產(chǎn)生一在實(shí)際運(yùn)系統(tǒng)調(diào)峰裕度必須大于風(fēng)加之風(fēng)電的風(fēng)機(jī)會從額定出力狀態(tài)自動退出運(yùn)行。

四、對發(fā)電計(jì)劃與調(diào)度的影響

風(fēng)能的不可控性使得對風(fēng)電不可能像對其他傳統(tǒng)電源一樣可以進(jìn)行可靠預(yù)測。風(fēng)電場并 網(wǎng)以后，電網(wǎng)的可用調(diào)峰容量減去用于平衡負(fù)荷波動的備用容量后，剩余的可用調(diào)峰容量都能夠用于為風(fēng)電調(diào)峰，但如果整個(gè)電網(wǎng)可用于風(fēng)電的調(diào)峰容量有限，則風(fēng)電場的實(shí)際運(yùn)行就會受到一定的限制，在電網(wǎng)無法完全平衡風(fēng)電場的功率波動時(shí)，需要限制風(fēng)電注人電網(wǎng)的功率。[4]由于當(dāng)前我國電網(wǎng)中風(fēng)電的比例不高，因此在電網(wǎng)調(diào)度工作中一般不把風(fēng)電納入電網(wǎng)調(diào)度．且由于尚未開展風(fēng)電功率預(yù)測的研究與應(yīng)用，因此風(fēng)電功率的波動對于電網(wǎng)而言完全是隨機(jī)的，最嚴(yán)重的情況就等于整個(gè)風(fēng)電裝機(jī)容量大小的風(fēng)電功率在短時(shí)間內(nèi)的波動，雖然發(fā)生這種情況的概率較小，但是在實(shí)際運(yùn)行中仍無法排除發(fā)生這種情況的可能性由于系統(tǒng)需要有與風(fēng) 電場額定容量相當(dāng)?shù)膫溆萌萘?，在風(fēng)停時(shí)替代風(fēng)電場，這使得風(fēng)電上網(wǎng)成本增加。目前，我國相關(guān)省區(qū)電網(wǎng)調(diào)度根據(jù)風(fēng)由各省自行平衡，基本上不安排風(fēng)電的發(fā)電調(diào)度計(jì)劃。

結(jié)語

隨著氣候的變遷，環(huán)境的惡化資源的短缺發(fā)展新的清潔可再生能源已成為一種趨勢合理地開發(fā)和利用風(fēng)能成為解決矛盾的一種方法，的成果，對我國電網(wǎng)進(jìn)一步的改造和開發(fā)新技術(shù)以支撐風(fēng)電的大規(guī)模并網(wǎng)．的快速穩(wěn)步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]裴哲義，董存，辛耀中。我國風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行最新進(jìn)展[2]張洋，風(fēng)電場無功補(bǔ)償容量及其控制方法的研究[3]陳向民，姚強(qiáng)。風(fēng)力發(fā)電前經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析[4]胡斌，楊鵬舉。關(guān)于風(fēng)電接入系統(tǒng)若干問題的思考[5]吳雄飛。大型風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性研究[6]電監(jiān)會．我國風(fēng)電發(fā)展情況 調(diào)研報(bào)告

只要結(jié)合我國的實(shí)際情況，[j] 新能源 [d]．長春[j] 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)[j] 中國電力教育[j ]宣稱供電公司[d]．北京 ：國家電力監(jiān)管委員會借鑒國外已有以支持國民經(jīng)濟(jì) 第11期

：東北電力大學(xué)，2010 no.35

2010，2005． 36期 2009．

電場實(shí)際發(fā)電出力對網(wǎng)內(nèi)其他電廠出力進(jìn)行調(diào)整，年第，

風(fēng)力發(fā)電機(jī)課程設(shè)計(jì) 風(fēng)力發(fā)電課程設(shè)計(jì)方案篇四

風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理

是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動力機(jī)械，又稱風(fēng)車。廣義地說，它是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)動機(jī)。風(fēng)力發(fā)電利用的是自然能源。相對柴油發(fā)電要好的多。但是若應(yīng)急來用的話，還是不如柴油發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電不可視為備用電源，但是卻可以長期利用。力發(fā)電的原理:是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。

現(xiàn)狀:風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國風(fēng)能資源十分豐富，我國也在西部地區(qū)大力提倡,管理滯后影響風(fēng)電“進(jìn)步”首先，我國對風(fēng)能資源的普查、評價(jià)、規(guī)劃管理嚴(yán)重滯后，資源分散，缺少整合，沒有形成全國統(tǒng)一的國家級風(fēng)電產(chǎn)業(yè)研機(jī)機(jī)構(gòu)，缺少對產(chǎn)業(yè)資源的集中和整合。

其次，單位kw造價(jià)高，火電平均4500元/kw，風(fēng)電平均每8000~9000元/kw，平均造價(jià)高于火電?；痣娖骄妰r(jià)0.36元/千瓦時(shí)，風(fēng)電平均電價(jià)為0.56元/千瓦時(shí)，在我國南方地區(qū)電價(jià)，還要略高于北方地區(qū)。影響電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電的積極性。第三，目前市場和產(chǎn)業(yè)化基本上沒有形成，風(fēng)電機(jī)組和系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)備性能、效率以及技術(shù)工藝水平與歐洲相比存在很大差距。國產(chǎn)風(fēng)電關(guān)鍵部件，如液壓系統(tǒng)、聯(lián)合器、電控等可靠性差，技術(shù)不夠成熟。

改善“環(huán)境”加快風(fēng)電步伐

前景:它的優(yōu)勢不需要燃料、不占耕地、沒有污染，運(yùn)行成本低。；風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景非常廣闊，為風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。

我國風(fēng)能資源十分豐富，它是一種干凈的可再生能源；風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景非常廣闊，優(yōu)缺點(diǎn):它的優(yōu)勢不需要燃料、不占耕地、沒有污染，運(yùn)行成本低,我國風(fēng)力資源豐富,缺點(diǎn),效率低,造價(jià)昂貴,技術(shù)有待改進(jìn),管理不夠完善

風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國也在西部地區(qū)大力提倡。小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個(gè)發(fā)電機(jī)頭組成的，而是一個(gè)有一定科技含量的小系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電機(jī)＋充電器＋數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風(fēng)力并通過機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；

機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的是13～25v變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護(hù)電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220v市電，才能保證穩(wěn)定使用。機(jī)械連接與功率傳遞水平軸風(fēng)機(jī)槳葉通過齒輪箱及其高速軸與萬能彈性聯(lián)軸節(jié)相連,將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機(jī)的傳動軸,此聯(lián)軸節(jié)應(yīng)按具有很好的吸收阻尼和震動的特性，表現(xiàn)為吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移，并且聯(lián)軸器可阻止機(jī)械裝置的過載。另一種為直驅(qū)型風(fēng)機(jī)槳葉不通過齒輪箱直接與電機(jī)相連風(fēng)機(jī)電機(jī)類型

風(fēng)力發(fā)電機(jī)課程設(shè)計(jì) 風(fēng)力發(fā)電課程設(shè)計(jì)方案篇五

1．風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的現(xiàn)狀

1.1世界風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀

近20年風(fēng)電技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步。1995—2006年風(fēng)力發(fā)電能力以平均每年30%以上的速度增長，已經(jīng)成為各種能源中增長速度最快的一種。今年來歐洲、北美的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量所提供的電力2成為僅次于天然氣發(fā)電電力的第二大能源。歐洲的風(fēng)力風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)開始從“補(bǔ)充能源”向“戰(zhàn)略替代能源”的方向發(fā)展。

到2008年，世界風(fēng)能利用嘴發(fā)達(dá)的國家是德國、美國和西班牙，中國名列世界第四位。丹麥?zhǔn)鞘澜缟鲜褂蔑L(fēng)能比例最高的國家，丹麥能源消費(fèi)的1/5來自于風(fēng)力。

歐洲在開發(fā)海上風(fēng)能方面也依然走在世界前列，其中丹麥、美國、愛爾蘭、瑞典和荷蘭等國家發(fā)展較快。尤其是在一些人口密度較高的國家，隨著陸地風(fēng)電場殆盡，發(fā)展海上風(fēng)電場已成為新的風(fēng)機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域而受到重視。丹麥、德國、西班牙、瑞典等國家都在計(jì)劃較大的海上風(fēng)電場項(xiàng)目。目前海上風(fēng)電機(jī)組的平均單機(jī)容量在3mw左右，最大已達(dá)6mw。世界海上風(fēng)電總裝機(jī)容量超過80萬千瓦。

有余風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)相對成熟，因此許多國家對風(fēng)發(fā)電的投入較大，其發(fā)展較快，從而使風(fēng)電價(jià)格不斷下降。若考慮環(huán)保及地理因素，加上政府稅收優(yōu)惠政策和相關(guān)支持，在有些地區(qū)風(fēng)力發(fā)電已可與火力發(fā)電等展開競爭。在全球范圍內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電已形年產(chǎn)值超過50億美元的產(chǎn)業(yè)。

1.2我過風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀

我國風(fēng)力發(fā)電從20世紀(jì)80年代開始起步，到1985年以后逐步走向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。

自2005年起，我國風(fēng)電規(guī)模連續(xù)三年實(shí)現(xiàn)翻倍增長。風(fēng)電新增容量每年都增加超過100%，僅次于美國、西班牙，成為世界風(fēng)電快速增長的市場之一。根據(jù)國家能源局2009年公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止2008年底，我國風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)1271萬千瓦，居世界第4位，但是風(fēng)電在我國整個(gè)電力能源結(jié)構(gòu)中所占的比重仍然比較低。

我國將在內(nèi)蒙古、甘肅、河北、吉林、新疆、江蘇沿海等省區(qū)建設(shè)十多個(gè)百萬千瓦級和幾個(gè)千瓦級風(fēng)電基地。根據(jù)目前國內(nèi)增長趨勢，預(yù)計(jì)到2020年，中國風(fēng)電總裝機(jī)容量將達(dá)到1.3億~1.5億千瓦。風(fēng)力發(fā)電機(jī)

2.1恒速恒頻的籠式感應(yīng)發(fā)電機(jī)

恒速恒頻式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，特點(diǎn)是在有效風(fēng)速范圍內(nèi)，發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行轉(zhuǎn)速變化范圍很小，近似恒定；發(fā)電機(jī)輸出的交流電能頻率恒定。通常該類風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組為鼠籠式感應(yīng)發(fā)電機(jī)組。

恒速恒頻式發(fā)電機(jī)組都是定槳距失速調(diào)節(jié)型。通過定槳距失速控制的風(fēng)力機(jī)使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持在恒定的數(shù)值，繼而使風(fēng)電機(jī)并網(wǎng)后定子磁場旋轉(zhuǎn)頻率等于電網(wǎng)頻率，因而轉(zhuǎn)子、風(fēng)輪的速度變化范圍較小，不能保持在最佳葉尖速比，捕獲風(fēng)能的效率低。

2.2變速恒頻的雙饋感應(yīng)式發(fā)電機(jī)

變速恒頻式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，特點(diǎn)是在有效風(fēng)速范圍內(nèi)，允許發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行轉(zhuǎn)速變化，而發(fā)電機(jī)定子發(fā)出的交流電能的頻率恒定。通常該類風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組為雙饋感應(yīng)式異步發(fā)電機(jī)組。

雙饋感應(yīng)式發(fā)電機(jī)結(jié)合了同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)。這種發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子都可以和電網(wǎng)交換功率，雙饋因此而得名。

雙饋感應(yīng)式發(fā)電機(jī)，一般都采用升級齒輪箱將風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速增加若干倍，傳遞給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速明顯提高，因而可以采用高速發(fā)電機(jī)，體積小，質(zhì)量輕。雙饋交流器的容量僅與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差容量相關(guān)，效率高、價(jià)格低廉。這種方案的缺點(diǎn)是升速輪箱價(jià)格貴，噪聲大、易疲勞損壞。

2.3變速變頻的直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機(jī)

變速變頻式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，特點(diǎn)是在有效風(fēng)速范圍內(nèi)，發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)組定子側(cè)產(chǎn)生的交流電能的頻率都是變化的。因此，此類風(fēng)力 需要在定子側(cè)串聯(lián)電力變流裝置才能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。通常該類風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組為永磁同步發(fā)電機(jī)組。

直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直接耦合，而不經(jīng)過齒輪箱，“直驅(qū)式”因此而得名。由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速一般較低，因此只能采用低速的永磁式發(fā)電機(jī)。因而無齒輪箱，可靠性高；但采用低速永磁發(fā)電機(jī)，體積大，造價(jià)高；而且發(fā)電機(jī)的全部功率都需要交流器送入電網(wǎng)，變流器的容量大，成本高。

如果將電力變流裝置也算作是發(fā)電機(jī)組的一部分，只觀察最終送入電網(wǎng)的電能特征，那么直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機(jī)組也屬于變速恒頻的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

3介紹相關(guān)風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)

3.1風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的目的由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是復(fù)雜多變量非線性系統(tǒng)，具有不確定性和多干擾等特點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的基本目標(biāo)分為4個(gè)層次：保證可靠運(yùn)行，獲取最大能量，提供良好電力質(zhì)量，延長機(jī)組壽命?？刂葡到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下具體功能:

(1)運(yùn)行風(fēng)俗范圍內(nèi)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)低風(fēng)速時(shí)，跟蹤最優(yōu)葉尖速比，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲。

(3)高風(fēng)速時(shí)，限制風(fēng)能捕獲，保持風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的額定輸出功率。

(4)減少陣風(fēng)引起的轉(zhuǎn)矩峰值變化，減少風(fēng)輪機(jī)械應(yīng)力和輸出功率波動。

(5)控制代價(jià)小。不同輸入信號的幅值應(yīng)有限制，比如槳距角的調(diào)節(jié)范圍和變槳距速率有一

定限制。

(6)抑制可能引起機(jī)械共振的頻率。

(7)調(diào)節(jié)機(jī)組功率，控制電網(wǎng)電壓、頻率穩(wěn)定。

3.2風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)

除了風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)這兩個(gè)核心部分，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組換包括一些輔助部件，用來安全、高效的利用風(fēng)能，輸出高質(zhì)量的電能。

（1）傳動機(jī)構(gòu)

雖說用于風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)代水平軸風(fēng)力機(jī)大多采用高速風(fēng)輪，但相對于發(fā)電的要求而言，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速其實(shí)并沒有那么高?？紤]到葉片材料的強(qiáng)度和最佳葉尖速必的要求，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速大約是18~33r/min。而常規(guī)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速多為800r/min或1500r/min。

對于容量較大的風(fēng)電機(jī)組，由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機(jī)發(fā)電的要求，因而可以通過齒輪箱的增速作用來實(shí)現(xiàn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱也稱增速箱。在雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，齒輪箱就是一個(gè)不可缺少的重要部件。大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的傳動裝置，增速比一般為40~50。這樣，可以減輕發(fā)電機(jī)質(zhì)量，從而節(jié)省成本。

也有一些采用永磁同步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)時(shí)由風(fēng)輪直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，而省去齒輪箱，以減輕質(zhì)量和噪聲。

對于小型的風(fēng)電機(jī)組，由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速比較接近，通?？梢詫l(fā)電機(jī)的軸直接連到風(fēng)輪的輪轂。

（2）對風(fēng)系統(tǒng)（偏航系統(tǒng)）

自然界的風(fēng)方向多變。只有讓風(fēng)垂直地吹向風(fēng)輪轉(zhuǎn)動面，風(fēng)力機(jī)才能最大限度地獲得風(fēng)能。為此，常見的水平軸的風(fēng)力機(jī)需要配備調(diào)向系統(tǒng)，使風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)面經(jīng)常對準(zhǔn)風(fēng)向。

對于小容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，往往在風(fēng)輪后面裝一個(gè)類似風(fēng)向標(biāo)的尾舵，來實(shí)現(xiàn)對風(fēng)功能。對于容量較大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，通常配有專門的對風(fēng)裝置——偏航系統(tǒng)，一般由風(fēng)向傳感器

和伺服電動機(jī)組合而成。大型機(jī)組都采用主動偏航系統(tǒng)，即采用電力或液壓拖動來完成對風(fēng)動作，偏航方式通常采用齒輪驅(qū)動。

一般大型風(fēng)力機(jī)在機(jī)艙后面的頂部有兩個(gè)互相獨(dú)立的傳感器。當(dāng)風(fēng)向發(fā)生改變時(shí)，風(fēng)向標(biāo)登記這個(gè)方位，并傳遞信號到控制器，然后控制器控制偏航系統(tǒng)轉(zhuǎn)動機(jī)艙。

（3）限速裝置

風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和功率隨著風(fēng)速的提高而增加，風(fēng)速過高會導(dǎo)致風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過高和發(fā)電機(jī)超負(fù)荷，危及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全。限速安全機(jī)構(gòu)的作用是使風(fēng)輪單位轉(zhuǎn)速在一定的風(fēng)速范圍內(nèi)基本保持不變。

（4）液壓制動裝置

機(jī)組的液壓系統(tǒng)用于偏航系統(tǒng)剎車、機(jī)械剎車盤驅(qū)動，當(dāng)風(fēng)速過高時(shí)使風(fēng)輪停轉(zhuǎn)，保證強(qiáng)風(fēng)下風(fēng)電機(jī)組安全。

機(jī)組正常時(shí)，需維持額定壓力區(qū)間運(yùn)行。液壓泵控制液壓系統(tǒng)壓力，當(dāng)壓力下降至設(shè)定值后，啟動油泵運(yùn)行，當(dāng)壓力升高至某設(shè)定值后，停泵。

4風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢的展望

4.1風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方向

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是目前可再生能源利用中技術(shù)最成熟的、最具商業(yè)化發(fā)展前景的利用方式，也是本世紀(jì)最具規(guī)模開發(fā)前景的新能源之一合理利用風(fēng)能，既可減少環(huán)境污染，有可減輕目前越來越大的能源短缺給人類帶來的壓力。

未來風(fēng)力發(fā)電技術(shù)將向著以下幾個(gè)方向發(fā)展。

（1）單機(jī)容量大。主流的新增風(fēng)力機(jī)的單機(jī)容量將從750kw~1.5mw向2mw甚至更大的容量發(fā)展。目前世界上單機(jī)容量最大的風(fēng)機(jī)，為5mw風(fēng)力發(fā)電機(jī)，海上風(fēng)力發(fā)電的6mw風(fēng)電機(jī)組也已研制成功。

（2）風(fēng)電場規(guī)模增大。將從10mw級向100mw、1000mw級發(fā)展。

（3）從陸地向海上發(fā)展。

（4）生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低。

4.2未來風(fēng)力發(fā)電的展望

據(jù)專家們測估，全球可利用的風(fēng)能資源為200億千瓦，約是可利用水力資源的10倍。如果利用1%的風(fēng)能能量，可產(chǎn)生世界現(xiàn)有發(fā)電總量8%~9%的電量。“風(fēng)力12”、歐洲風(fēng)能聯(lián)合會、能源和發(fā)展論壇以綠色和平組織于2002年聯(lián)合發(fā)表了一篇報(bào)告，以上述估計(jì)值作為基礎(chǔ)，制定了風(fēng)能的目標(biāo)：到2020年，風(fēng)力發(fā)電將占到全球發(fā)電總量的12%。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，需要建立總?cè)萘看蠹s為1260gw的風(fēng)能裝置，每年可發(fā)電3000tw·h左右。這相當(dāng)于現(xiàn)在歐盟的用電量。世界風(fēng)能協(xié)會預(yù)計(jì)，從世界范圍來看，預(yù)計(jì)2020年，風(fēng)電裝機(jī)容量會達(dá)到1231gw。年發(fā)電量相當(dāng)于屆時(shí)世界電力需求的12%，與上述報(bào)告的結(jié)論一致。風(fēng)電會向滿足世界20%電力需求的方向發(fā)展，相當(dāng)于今天的水電，有研究顯示到2040年大致可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。屆時(shí)將創(chuàng)造179萬個(gè)就業(yè)機(jī)會，風(fēng)電成本下降40%，減少排放100多億噸二氧化碳。因此，在建設(shè)資源節(jié)約型社會的國度里，風(fēng)力發(fā)電已不再是無足輕重的補(bǔ)充能源，而是最具有商業(yè)化發(fā)展前景的新興能源產(chǎn)業(yè)。