风力发电讲座3.ppt

风力发电讲座风力发电讲座目录

一.国内外风力发电发展概况
1.新能源的崛起
2.世界风电发展概况
3.我国风电发展概况

二.风力机的类型、机构和组成
1.风力机的类型
2.风力机的构造和组成

三.风力机的工作原理和气动力特性
1.空气动力学的基本知识
2.风力机的工作原理
3.风力机的气动力特性
4.风力机的输出功率
四.风力发电用的发电机及风力发电系统
1.对发电机及发电系统的一般要求
2.恒速恒频发电机系统
3.变速恒频发电机系统
4.小型直流发电系统

五.风力发电机组的运行方式
1.风力发电机的并网运行
2.风力发电机的独立运行及与其他发电装置的互补运行

六.风力发电机组的防雷保护
1.防雷系统的基本知识
2.风力发电机组的防雷措施
3.其他设施的防雷措施1.新能源的崛起
（1）能源历史的回顾
（2）当前的能源结构和存在的问题
（3）未来的能源

2.国外风力发电发展概况
（1）风电装机容量迅速扩大
1996年以后全球风电年均增长率超过30%，成为发展最快的清洁能源。
表1-11981-2003年世界风电装机容量预计，如果2002-2007年风电平均装机容量增长率为25%,2008-2012年为20%,2013-2016年为15%,2017-2020年为10%,则2010年风电装机2.3亿kW，风电年发电量5120亿kWh；2020年份电装机12.6亿kW，风电年发电量3.1万亿kWh，约占2020年世界发电总量的12%。（2）风电机组单机容量逐年增大表1-41999年至2001年当年装机MW级机组比例的增长表1-52001年世界风电市场中主要的商业化MW级机组(3)风电场效率提高和发电成本下降(4)近海风电的发展图1-2近海风力发电机组3.国内风电发展概况表1-6全国风电场装机情况(2002年)图1-3中国已建及部分拟建风电场分布图二.风力机的类型、机构和组成图2-2垂直轴风力机
a)S型风轮b)达里厄型风力机2.风力机的结构和组成
风力机主要由以下部分组成：风轮、传动机构(增速箱)、发电机、机座、塔架、调速器或限速器、调向器、停车制动器、控制系统等。
（1）风轮

图2-5叶片的构造
（2）传动机构
（3）调速或限速装置
偏离风向超速保护
②利用气动阻力③变桨距调速（4）调向装置
①尾舵

②侧风轮③电动机驱动的风向跟踪系统
整个偏航系统由电动机及减速机构、偏航调节系统和扭缆保护装置等部分组成。

(5)塔架
主要可分为管柱型和桁架型两类。

(6)控制及监控系统
主要功能：
顺序控制启动、并网、停机以及报警和运行信号的监测
偏航系统的低速闭环控制
桨距装置(如果是变桨距风力机)快速闭环控制
与风电场控制器或远程计算机的通讯三.风力机的工作原理和气动力特性（2）影响升力系数和阻力系数的因素

①翼型的影响

②攻角的影响
③雷诺数的影响
雷诺数Re=vL/ц
v-风速,L-弦长，
ц=μ/ρ，
μ为粘性系数

雷诺数增加，翼型附面层气流粘性减小，最大升力系数增加，最小阻力系数减小，升阻比增加。
④翼型表面粗糙度的影响2.风力机的工作原理2.风力机的工作原理图3-10叶片不同截面处的安装
角（螺旋桨型叶片）3.风力机的气动力特性E=mV²/2-mV2²/2=½ρAV1(V²-V2²)
E=FV1
F=½ρA(V²-V2²)
F=mV-mV2=ρAV1(V-V2)
V1=(V+V2)/2
E=¼ρA(V+V2)(V²-V2²)

求其导数dE/dV2，并使之为零，则得
V2=V/3
Emax=(8/27)ρAV³
风能利用系数Cp=E/Em
式中，Em=½ρAV³,当V2=V/3时，得到
Cpmax=16/27≈0.593
(2)风能利用系数
四.风力发电用的发电机及风力发电系统Zs=Rs+jXs
△U=Eo－U
I=△U/Zs（2）异步发电机（3）异步发电机与同步发电机的比较b)异步发电机的缺点3.变速恒频发电机系统（2）连续变速系统
①同步发电机交流/直流/交流系统

②磁场调制发电机系统③双馈发电机系统4.小型直流发电系统五、风力发电机组的运行方式②异步发电机的并网运行
a.异步发电机的并网条件
·转子转向应与定子旋转磁场转
向一致，即两者相序相同
·发电机转速应尽可能接近同步
速时并网

b.并网运行时的功率输出
c.无攻功率及其补偿

C=(QC/2πfU2)103

（2）变速恒频风力发电机的并网运行
①同步发电机交/直/交系统的并网运行②磁场调制发电机系统的并网运行③双馈发电机系统的并网运行2.风力发电机组的独立运行及与其他发电装置互补运行
（1）风力/柴油联合发电系统图5-12风力发电机与柴油发电机
并联运行图5-14交