UGE北京-风力发电培训

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1、 UGE UGE（北京）（北京） 风力发电培训课风力发电培训课件件 金 燚 编写一一-风资源的基础知识风资源的基础知识l风的种类l风的变化l风的特性l风能l风的等级l我国的风能资源1-风的种类风的种类l贸易风l旋风和反旋风l地区性风l轻风l季节风l平原和山岳风2-风的变化风的变化l风随时间变化l风随高度变化u *为摩擦系数，K卡门系数，Z0为粗糙度，Z为高度l风变化的随机性 0*zzInKuzu3-风的特性风的特性l风速： 通常我们指一段时间内各瞬时风速的算术平均值，即平均风速。l风频：1. 风速的频率2. 风向的频率4-风能风能l风能： 就是空气的动能，是指风所负载的能量，风能的大小取决于风

2、速和空气的密度。l风机吸收的风能： 风机不可能将风叶旋转的风能全部转化。故风轮的实际效率为右边的公式。321VWP=(1/2)V3A*Cp风能的好坏（用风能密度风能的好坏（用风能密度W评估）评估）lW 700 W/m2 great 很好5-风的等级风的等级6-我国的风能资源我国的风能资源二二-风力发电机机组的分类风力发电机机组的分类l按风力机功率分类l按风力机收集风能的结构形式分类l按风轮转速分类l安装风力机接受风的方向和塔架位置分类l按照浆叶数量分类l按桨叶和形式分类l按桨叶受力方式和工作原理分类l按功率传递的机械连接方式分类1-按功率分类按功率分类l微型（1KW以下）l小型（1-10KW）

3、l中型（10-100KW）l大型（100KW以上）2-按风力机收集风能的结构形式分类按风力机收集风能的结构形式分类l水平轴: 风轮轴线的安装位置与水平面夹角不大于15的风力机称为水平轴风力发电机。l垂直轴： 风轮不随风向改变而调整方向，它的风轮围绕一个垂直轴旋转，风轮轴与风向垂直。垂直轴与水平轴风力发电机垂直轴与水平轴风力发电机3-按风轮转速分类按风轮转速分类l定速型风力发电机：定速风力机一般采用时速控制的桨叶控制方式，使用直接与电网相连的异步感应电机。l变速风力机：变速风力机一般配备变桨距功率调节方式。风力机必须有一套控制系统来调节，限制转速和功率。4-风力机接受风的方向和塔架位置分类风力机

4、接受风的方向和塔架位置分类l上风向和下风向型l塔架式风力机：国内及国外绝大数风力发电机组采用塔筒式结构，这种结构的优点是刚性好，冬季人员登塔安全。l桁架风力机：桁架式采用类似电力塔的结构形式。这种结构风阻小，便于运输。但组装负责，需要每年对螺栓进行紧固，工作量大，而且冬季爬塔架的条件恶劣。5-按照浆叶数量分类按照浆叶数量分类l单叶片l双叶片l三叶片l多叶片6-按桨叶和形式分类按桨叶和形式分类l定桨距失速风机：。桨叶于轮彀固定连接，桨叶的迎风角度不随风速变化。l变桨距调节：风速低于额定风速时，保证叶片最佳攻角状态，以获得最大风能；当风速超过额定风速后，变桨系统减小叶片攻角，保证输出功率在额定范围

5、内。l主动失速调节：风速低于额定风速时，控制系统根据风速分几级控制，控制精度低于变桨距控制；当风速超过额定风速后，变桨距系统通过增加叶片的攻角，使叶片失速，限制风轮吸收功率增加。l独立变桨控制风力机：由于叶片尺寸较大，对三个叶片独立控制，可以大大减小风机叶片负载的波动及转矩的波动。7-按桨叶受力方式和工作原理分类按桨叶受力方式和工作原理分类l升力型风力发电机l阻力型风力发电机8-按功率传递的机械连接方式分类按功率传递的机械连接方式分类l无齿轮箱的风力机：将叶轮和发电机直接连接在一起结构的风力发电机成为无齿轮箱风力发电机。l有齿轮箱风力机：由于叶尖速度的限制，风轮旋转速度一般较慢。l混合驱动型风

6、力机：混合驱动风力发电机采用一级齿轮进行传动，齿轮箱结构简单效率高三、风力发电机组系统三、风力发电机组系统举例说明：举例说明：小型风力发电机组系统组成部分小型风力发电机组系统组成部分l风轮l发电机l回转体（轴承）l调速机构（水平轴）l限速保护l调向机构（水平）l传动系统l手刹车机构l塔架1、风轮简介、风轮简介l风轮一般由叶片、轮彀、盖板、连接螺栓组件和导流罩组成。l风轮是风力发电机的最关键的部件，是它把空气动力能转变成机械能。l大多数的小型风力发电机的风轮由3个叶片组成。l叶片的材质：木头，铝合金，GRP，CFRP, 尼龙等等。叶片的结构叶片的结构2、发电机、发电机l交流发电机（优）l直流发电

7、机l按照功率分为10种：100W、150W、200W、300W、500W、1KW、2KW、3KW、5KW、10KW。直流发电机与交流发电机的对比直流发电机与交流发电机的对比交流发电机与直流发电机相比，具有以下等优点：l体积小l质量小l结构简单l低速发电性能好l对周围无线电设备的干扰要比直流发电机小得多交流发电机的组成部分交流发电机的组成部分l定子l转子（内转子或外转子)l机壳l整流器(模块化集成于控制器中）定子定子l定子由铁芯和定子线圈组成。l铁芯：由硅钢片制成，在铁芯槽内绕有三组线圈，按星形法连接，发电机工作时线圈内产生三相交流电。转子和机壳、整流器转子和机壳、整流器转子：为犬齿交错形的磁极

8、，永磁式发电机的转子磁极由永久磁铁制成。机壳：机壳是发电机的外壳，由金属制成，具有保护、防磁功能。整流器：整流器由6个硅整流二极管组成桥式全波整流线路，作用为将三相交流电转变为直流电，可以方便的存储。3、回转体（轴承）、回转体（轴承）l对于水平轴来说，它是风轮、发电机和尾翼的载体，是一个安装在塔架顶部的轴承结构。回转体和尾翼是实现风轮调向（对风）、调速的必要部件。l对于垂直轴来说，就是安装在主轴两端的轴承结构，主要起转动，承载作用。4、调速机构、调速机构1、风轮侧偏调速法（小风机普遍采用）侧翼调速法偏心调速法2、桨叶变浆距调速法（大风机普遍采用）5、限速保护、限速保护1、机械限速以某种机构使风

9、轮偏离风向，减小风轮迎风面积，从而减小风能的吸收。以某种机构利用风轮叶片的离心力改变浆距，减低风轮的风能利用率，从而达到减小风能吸收的效果2、磁电限速保护磁电限速保护技术的要点在于当风力发电机处于过功率状态时给发电机一个反向磁阻力矩，大幅增加发电机所消耗的功率，使之大于风轮输出的功率，从而使风轮转速下降。降低了转速，降低了尖速比，降低了风能利用率，从而产生连锁反应，实际效果是减速而不是限速。磁电限速保护的优点磁电限速保护的优点l由于放弃了机械减速结构、是小型风力发电机仅保留了两个必要的运行部件，机组的结构稳定性和可靠性大大提高。l由于不受机械限速结构的限制，机组的造型可以做的更加美观，多样化。

10、l磁电限速可采用的手段多，可靠性高，而且可以实现多级控制，也可根据不同的风资源情况设定不同的有效工作风速范围，提高了供电系统的可靠性。6、调向机构、调向机构1、水平轴大型风力发电机组为电子电器液压智能控制小型风力发电机组为尾翼2、垂直轴不需要7、传动系统、传动系统l叶轮叶片产生的机械能由机舱的传动系统传递给发电机（非直驱动），它包括一个齿轮箱、离合器和一个能使风力发电机在紧急情况下复位的刹车系统。8、手刹车机构、手刹车机构l手刹车机构的用途是使风轮临时性的停车，如遇到特大风时刻紧急使风轮停转、检修风力发电机和为了使风力发电机和有计划的停止转动等。l小型风力发电机手刹车一般都是钢丝绳牵拉式。9、塔架、塔架l塔筒l塔架l拉索