第一篇：風電文獻綜述報告

文獻綜述報告

（2015屆本科）

學 院：工程學院

專 業(yè)：電氣工程及其自動化

班 級：電氣2班

姓 名：張越

學 號：1127226

指導教師：謝嘉

2015年月 小型風力發(fā)電系統(tǒng)研究與設計

前言：

隨著近年來地球溫室效應加重，傳統(tǒng)化石燃料供應愈發(fā)緊張，人們開始進行新能源的尋找和開發(fā)。而風能作為一種無污染的可再生能源，其利用簡單、取之不盡用之不竭的特點使其在新能源領域脫穎而出。據研究，如果全球風能總量的1%被利用，那么世界3%的能源就可以被節(jié)省下來。風能的利用在未來也許會取代傳統(tǒng)化石燃料以及核能等能源方式。世界各國均把風力發(fā)電作為應對能源短缺、大氣污染、節(jié)能減排等問題的有效解決措施。而小型發(fā)電系統(tǒng)在日常生活中如何應用也受到越來越多的關注。風力發(fā)電研究的背景和意義

風力發(fā)電是電力可持續(xù)發(fā)展的最佳戰(zhàn)略選擇。清潔、高效成為能源生產和消費的主流，世界各國都在加快能源發(fā)展多樣化的步伐。從 20 世紀 90 年代開始，世界能源電力市場發(fā)展最為迅速的已經不再是石油、煤和天然氣，而是太陽能發(fā)電、風力發(fā)電等可再生能源。世界各地都在通過立法或不同的優(yōu)惠政策積極激勵、扶持發(fā)展風電技術，而中國是風能資源較豐富的國家，更需要開發(fā)利用風電技術。技術創(chuàng)新使風電技術日益成熟。目前，在發(fā)達國家風電的年裝機容量以 35.7%高速度增長。一個重要原因是各國積極以科學的發(fā)展觀，采取技術創(chuàng)新，使風電技術日益成熟。目前單機容量 50kW、600kW、750kW 的風電機組已達到批量商業(yè)化生產的水平，并成為當前世界風力發(fā)電的主力機型，兆瓦級的機組也已經開發(fā)出來，并投入生產試運行。同時，在風電機組葉片設計和制造過程中廣泛采用了新技術和新材料，風電控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)廣泛應用電子技術和計算機技術，有效地提高風力發(fā)電總體設計能力和水平，而且新材料和新技術對于增強風電設備的保護功能和控制功能也有重大作用。技術進步使風電成本具有市場競爭能力。長期以來，人們以風電電價高于火電電價為由，一直忽視風電作為清潔能源對于能源短缺和環(huán)境保護的意義，忽視了風電作為一項高新技術產業(yè)而將帶來的巨大前景。近10 年來，風電的電價呈快速下降的趨勢，并且日趨接近常規(guī)發(fā)電的成本。世界風力發(fā)電能力每增加一倍，成本就下降 15%。按照這一規(guī)律計算，近幾年的風電增長率一直保持在 30%以上，這就意味著每隔 30 個月左右，成本就會下降 15%。風力發(fā)電將能迅速緩解我國能源急需和電力短缺的局面，近兩年中國出現大面積的缺電，風能發(fā)電對于緩解缺電具有非同尋常的意義。風電的諸多優(yōu)勢中，一個重要特點是風電上馬快，不像火電、水電的建設需要按年來計算，風電在有風場數據的前提下其建設只需要以周、月來計算，即風場是可以在短時間內完成的。世界風電正在以 33%甚至在部分國家以 60%以上的增速發(fā)展，我國完全有可能以迅速發(fā)展風電的模式來解決我國燃眉之急的電力短缺。世界風電發(fā)展現狀

進入 21 世紀，全球可再生能源也在不斷發(fā)展，而在可再生能源中風能始終保持最快的增長態(tài)勢，并成為繼石油燃料、化工燃料之后的核心能源，目前世界風能發(fā)電廠以每年 32%的增長速度在發(fā)展，2008 年初，全球風力發(fā)電機容量達 5000 萬MW。由此可見，風電正在以超出預期的發(fā)展速度不斷增長。如今在全球的風能發(fā)展中，歐洲風能發(fā)電的發(fā)展速度很快，預計 15 年之后歐洲人口的一半將會使用風電。歐洲是目前全世界風力發(fā)電發(fā)展速度最快，同時也是風電裝機最多的地區(qū)。2007年底歐洲地區(qū)累計風電裝機容量為 2930 萬千瓦，約占全球風電總裝機容量的 73%。盡管 2007 年歐洲風電裝機增長幅度有所放緩，年增幅由 2006 年的 35%降為 23%，不過隨著一些歐洲國家海上風電項目的發(fā)展，預計歐洲地區(qū)風電裝機仍將維持快速增長的勢頭。美洲地區(qū)風電裝機容量達 690 萬千瓦，占全球風電總裝機的 17%。亞洲地區(qū)風力發(fā)電與美歐相比還比較緩慢，除印度一支獨秀以外，其它國家風電裝機容量均很小。風電累計裝機容量居前五位(到 2003 年底)的國家依次是：德國(14612 MW)、西班牙(6420 MW)、美國(6361 MW)、丹麥(307 MW)和印度(2120 MW)。

到 2007 年底，全球風力發(fā)電裝機容量已突破四千萬千瓦，風力發(fā)電占全球電力供應的 0.5%。2007 年全球新增風電裝機容量便超過 830 萬千瓦，而過去 5 年來全球風電裝機容量年均增長速度超過 26.3%。目前全世界風電工業(yè)規(guī)模約為 120 億美元，預計到2020 年可望達到 1200 億美元。

在歐洲，德國的風電發(fā)展處于領先地位。在近期德國制定的風電發(fā)展長遠規(guī)劃中指出到 2025 年風電要實現占電力總用量的 25%，到 2050 年實現占總用量的 50%的目標。其中丹麥風能產業(yè)年營業(yè)額在 30 億歐元左右，并網發(fā)電機組達 312 萬千瓦，風能發(fā)電量占全國電力總量的 22%，居全球首位；而在該國的西北部地區(qū)，這個比例甚至已經達到 100%，預計 2030 年，丹麥全國 40%的電力都將來自風能。

同時亞洲的風電也保持較快的發(fā)展勢頭，印度則是發(fā)展中國家的典型。2006 年印度風力發(fā)電裝機容量達 298.5 萬千瓦，位居全球第五，而且建立了風電設備產業(yè)，能生產70%的風機零部件及 1000 千瓦以上級別的風機整機，風機及部件出口歐美。印度政府積極推動風能的發(fā)展，鼓勵大型企業(yè)進行投資發(fā)展風電，并實施優(yōu)惠政策激勵風能制造基地，目前印度已經成為世界第 5 大風電生產國。

丹麥 BTM 咨詢公司 2005 年 5 月所做的市場預測報告稱，全球 2005 年至 2009 年新安裝機組容量年平均增長率為 16.6%；預計 2009 年的增長率高達 26%，這么高的預期值是因為美國市場和亞洲主要市場的增長；2009 年之后預計 2010-2014 年的年增長率為10.4%。

隨著全球風能的快速發(fā)展，風能將會成為 21 世紀全球經濟發(fā)展所需的重要能源。同時我們相信其他可再生能源也將會持續(xù)發(fā)展并得到充分利用，以滿足人類對能源的不斷增長的需求。我國風電發(fā)展現狀

中國陸地 10 米高度層實際可開發(fā)的風能儲量為 2.53 億千瓦，風能資源豐富的地區(qū)主要集中在北部、西北和東北的草原、戈壁灘以及東部、東南部的沿海地帶和島嶼上?？紤]到近海風能，總儲量應該不止 2.53 億千瓦。風電項目通常要求年利用小時數高過2000 小時，目前中國已經建成的風電場平均利用小時約 2300 小時，主要位于“三北”地區(qū)(西北、東北和華北)及東南沿海。2003 年底，我國并網風電投產規(guī)模最大的省份依次為：遼寧(22.3%)、新疆(18.2%)、內蒙古(15.7%)、廣東(15.2%)、浙江(5.9%)等。中國風電真正開始有較大規(guī)模的發(fā)展是從 1996 年、1997 年開始的。截至 2004 年底，中國有43 家風電場，安裝 1291 臺風力發(fā)電機組，并網風力發(fā)電裝機容量為 76 萬千瓦，名列世界第十，亞洲第三。由于化石能源(石油、煤炭等)價格上漲、供電形勢緊張、國家政策鼓勵等原因，近年來我國風電建設再次加速。2004 年全國在建、擬建項目的裝機容量約 150 萬千瓦，其中正在施工的約 42萬千瓦，可研批復的 68 萬千瓦，項目建議書批復的 45 萬千瓦；其中，包括 5 個 10 萬千瓦特許權項目。類似的特許權項目，國家還將陸續(xù)推出 20 余個。

由于發(fā)展時間尚短，我國風力發(fā)電存在一些不足。目前，我國尚未建立風資源數據庫，現有的全國風資源分布圖很粗，無法滿足現在風電場選址的要求，迫切需要進一步細化。我國海岸線較長，發(fā)展海上風電場也是一個方向，但目前我國尚未進行近海風資源調查。我國對風資源的測量和分析方法不夠完善，尤其是對復雜地形，在選擇測風點和風資源分析方面缺少先進的技術和經驗。風電場優(yōu)化設計方面技術比較落后，缺乏先進的工具和系統(tǒng)的方法。我國風電場的運行和維護水平與國外風電場及國內火電生產和運行相比，也有明顯的差距，缺乏對運行過程中出現的問題的詳細記錄和分析。2002年，中國電科院的調查發(fā)現，我國很多風電場建成后實際年均發(fā)電量比預測值低20－30%，極少數風電場甚至低達 40%；很多風電場的年平均容量系數只有 0.21－0.24(年利用小時數 1840－2100)，少于 0.3 的期望值。原因之一即是籌建前的測量與評估時存在問題。有的是因為在測風階段重視不夠，還有的是因為目前風能分析軟件依賴進口，國外地形、氣候與中國有一定差異。

雖然技術上存在著差距,但是經過一些年的迅猛發(fā)展,也取得了一定成效我國陸續(xù)研制出兆瓦級風力發(fā)電機組,并且成功在風場運行發(fā)電,海上風力發(fā)電機的研發(fā)也在有條不紊地進行。不僅大型風力發(fā)電機發(fā)展趨勢好,小型風力發(fā)電機也得到了迅猛發(fā)展。由我國自行研制開發(fā)的小型風力發(fā)電機組具有啟動風速低、低速性能好、限速可靠、具有較寬的工作范圍,而且成本低,價格便宜,可在我國廣大地區(qū)使用。目前,廣大農牧區(qū)內的用戶已經可以通過小型風力發(fā)電機組看電視和照明。一些邊防島均上以前用柴油發(fā)電機的用戶,也逐漸改變用小型風力發(fā)電機發(fā)電。此外,公園、別壁庭院、高速公路旁、江邊等地方,也都安裝了小型風力發(fā)電機組,作為一道道亮麗的風景,供人們欣賞。小型風力發(fā)電機簡介

風力發(fā)電機種類很多,但總的來說可以分為兩類。一類是水平軸風力發(fā)電機,即風輪的旋轉軸與風向平行。大多這類風力發(fā)電機配備有偏航裝置,使得風機機船能根據需要來轉動。其中,小型風力發(fā)電機一般依靠尾舵被動對風,而大型風力發(fā)電機一般通過風向傳感器以及電動機來實現主動對風。另一類是垂直軸風力發(fā)電機,即風輪的旋轉軸垂直于地面或氣流方向。這類風力發(fā)電機無需對風,相對于水平軸風力發(fā)電機,這是一大優(yōu)點,它還有著結構設計簡單等等優(yōu)點。

風力發(fā)電機組由運行方式主要分為兩類。一類是獨立式風力發(fā)電機組,即發(fā)電機發(fā)出的電能不并網,而通過蓄電池儲存起來,負載直接從蓄電池中用電。當風速很小或為零時,蓄電池還負責向風力發(fā)電機供電,保持控制系統(tǒng)正常的運行。這種風力發(fā)電機組的單機容量很小,這一類風機一般使用在用電量很小的場合,或者混合其他能源形成互補供電系統(tǒng)。另一類是并網型風力發(fā)電機組,它們和電網并聯運行,即使把發(fā)出的潔凈能源送到電網上去,是一種相當經濟的模式。當風速很小或為零時,風機從電網得電來保持控制系統(tǒng)的正常運行。目前大型風力發(fā)電機多采用這種運行方式,既可以單臺并網,也可以上百臺組成風力發(fā)電廠并網,成為電網的常規(guī)能源。并網型風力發(fā)電機組中有時還附帶蓄電池,這樣使得風力發(fā)電機組更加靈活,當電網故障掉電的時候,也能通過蓄電池供電保證風力發(fā)電機組的正常運行。并網型風力發(fā)電機組的整體框圖如圖所示

圖4-1并網型風力發(fā)電機組的整體框圖

圖中,箭頭表示電能的流動方向。電網正常情況下,風機主發(fā)電機發(fā)出的電能,經過變流器,最后傳送到電網上。變流器的控制能源一直由電網提供,變流器控制器和電網之間接有一個AC/DC轉換器,能夠將電網的電能轉換成24V直流電,以供變流控制器工作,當風力不足以發(fā)電時,變流器不但不能給電網輸送電能,反而要消耗電網電能,因此,長時間檢測到風速過低時,要停止變流器工作,以減少功耗。蓄電池一直由電網充電,保證其蓄能滿,從而保證控制系統(tǒng)的控制電能穩(wěn)定。當電網出現故障的時候,變流器不工作,控制系統(tǒng)的電能由蓄電池保證。顯而易見,這種類型的風機機組更加安全和靈活。因此,這種類型的風機機組目前用的更多。本文所研究的小型風力發(fā)電機就是這種類型的機組。

風力主發(fā)電機的控制技術主要分為兩種,即恒速控制和變速控制。恒速控制出現的比較早,早期的風機大多釆用這種控制方式,顧名思義,恒速控制即保持風機的轉速不變,這意味著無論風速怎么變,風力發(fā)電機的轉子速度是固定的,并且決定于電網的頻率,齒輪比和電機的設計。恒速控制的風機配備了感應發(fā)電機(鼠籠式和繞線轉子)直接連接到電網,伴隨著軟起動器和一個減少無功功率補償的電容器。恒速控制的風機被設計出來在一個特定的風速達到最大的效率。為了提高電力生產,一些恒速控制風機的發(fā)電機有兩個繞組:一個用于低風速(通常是8極),另一個用于中等風速和高風速(通常4-6極)。恒速控制的風機有著簡單,安全和可靠的優(yōu)點,這是能被多年地實踐應用證明的。同時電氣部分成本部分低。它的缺點包括無功功率消耗無法控制,機械應力的問題和有限的電能質量控制。由于風機恒速控制,所有風速波動會被傳播成機械轉矩的波動,最后轉換為電網上電能的波動。對于弱電網,電力波動會導致大的電壓波動,這極其不利。由于發(fā)電機輸出的電能沒有經過變流器,而直接并網,為保證輸出電能的頻率和電網的頻率一樣固定不變,由公式f=n p/60(式中,f為主發(fā)電機輸出電能的頻率,P為電機極對數,n為電機轉速)可知,要使主發(fā)電機輸出電能的頻率不變,就要維持主發(fā)電機的轉速不變。所以,需要調節(jié)風力發(fā)電機對風能的吸收效率來使主發(fā)電機的轉速保持不變,這樣做就降低了風能的利用效率。

變速控制,即風機的主發(fā)電機的轉速是受控制變化的,這些年來,變速控制方式已經成為主導的控制方式。變速控制的風機是為了在一定范圍的風速內,獲得最大的空氣動力學效率。伴隨著變速操作,風機轉速不斷變化,以此來適應不斷變化的風速,通過這種方式,來保證葉尖速比保持在一個恒定值,這個值是預先設定好的,以保證風機獲得最大功率系數。與恒速控制相比,變速控制風機的控制系統(tǒng)比恒速控制風機的更加復雜。它通常配有一個感應或同步發(fā)電機,并且通過變流器連接到電網。變流器控制發(fā)電機轉速,風速變化時,風機改變發(fā)電機的轉速來改變功率的吸收。變速控制風力發(fā)電機的優(yōu)點是增加了能量捕獲的能力,改善了電能質量和減少了在風機上的機械應力。相對恒速控制,變速控制的缺點就是,采用了更多的組件,增加了設備的成本。變速控制風力發(fā)電機類型的引入增加了可用發(fā)電機類型的數量,發(fā)電機類型和功率轉換器類型也可以更加自由的結合?？偨Y

隨著全球溫室效應加重，氣候變暖，化石能源日益枯竭，傳統(tǒng)能源方式的弊端逐漸顯現。人類在發(fā)展的同時，開始重視對環(huán)境的保護。而風力發(fā)電這種無污染、可再生的能源方式被視為取代化石能源的最有效的方式之一。

對風能的開發(fā)與利用慢慢受到重視，風能在轉化為電能的過程中，不會產生任何有害氣體和廢料，不會污染環(huán)境，有利于減少二氧化碳等溫室氣體排放，保護人類賴以生存的地球。同時與太陽能、生物能等可再生能源技術相比，風力發(fā)電技術比較成熟、同時成本更低，對環(huán)境幾乎沒有破壞。

風力發(fā)電是未來世界電力發(fā)展最可能的方式。風電在世界一些國家已經成為了一種主流能源，風力發(fā)電是當今世界上發(fā)展速度最快的一種資源利用方式。雖然風電場需要占據較多土地資源，但是風力發(fā)電機組的基礎使用面積不大，不會影響農業(yè)和牧業(yè)的用地。而且建設風電場所需時間較短，投資規(guī)模較小，運行維護簡單、成本低。現在隨著技術的成熟以及各種科技在風力發(fā)電技術中的應用，風力發(fā)電越來越可靠以及穩(wěn)定。而且我國風力資源豐富，且海岸線長，風能儲備居世界第一。把風能的利用作為一項基本的能源政策能夠幫助實現可持續(xù)發(fā)展以及解決偏遠地區(qū)發(fā)展的問題。參考文獻

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第二篇：風電 風機調試 報告

蘇司蘭公司調試報告

1、調試范圍及主要調試項目：

蘇司蘭調試人員負責對昌邑二期風電項目的33臺風機進行調試工作，主要內容如下： ? 控制電纜的連接：包含風速儀、機艙燈、航空燈、光纖、滑環(huán)加熱器及輪轂動纜和控纜等接線，接線時要將電纜整理好

? 程序載入： 將程序分別考入主控制模塊、SFS模塊、變頻器，注意更改參數，設好整定值。

? 檢查所有電控柜的接線情況（此接線在工廠已完成）：包括頂部控制柜、底部控制柜、SFS柜，電容柜，輪轂控制柜。同時還要檢查發(fā)電機定子輸出接線柜，轉子輸出接線柜，電阻箱，滑環(huán)接線盒，碳刷柜接線情況。

? 電機基本檢查（并非帶電測試）：包括接線盒所有線路檢查，剎車線圈間隙檢查，干燥劑是否取出，端子是否連接牢固，雜物取出等等，其中包括偏航電機、變槳電機、齒輪箱油泵電機、齒輪箱冷卻風扇電機，潤滑電機，發(fā)電機及機艙冷卻風扇電機等等。? 傳感器的安裝及調節(jié)：包括轉子速度傳感器、FR傳感器、震動傳感器、震動測試儀、震動開關、偏航指北傳感器、偏航傳感器、發(fā)電機轉速傳感器、發(fā)電機編碼器、輪轂鎖傳感器、剎車磨損傳感器、解纜控制開關等等。其中，傳感器與被測物體的間距嚴格調節(jié)為4mm。

? 齒輪箱油位及剎車液壓站的檢查：主要對齒輪箱的油位進行檢查，多退少補，同時觀察油的質量，并取出固定量油樣，之后送交相關機構報檢。對剎車液壓站也要進行油位油品檢查，同時對剎車系統(tǒng)進行手動和電動測試。

? 變槳電池的檢查： 要求對每塊電池進行電壓測試，要求為12~13Vdc，確保接線緊固無誤，對溫控開關進行調節(jié)，檢查電池盒內的PT-100阻值。

? 潤滑工作： 包括對發(fā)電機軸承、偏航軸承、變槳軸承、主軸承、偏航齒圈、變槳齒圈的潤滑工作，同時對所有潤滑系統(tǒng)的油管連接部位進行檢查，發(fā)現漏油情況立即處理。? 發(fā)電機對中：安裝齒輪箱到發(fā)電機的聯軸器，用激光儀器對二者的同軸度進行精密檢測及調整，誤差應小于0.07mm，最后打上連接螺栓力矩。

? 葉片標定： 要對葉片角度進行調整，通過輸入變槳程序，調節(jié)葉片編碼器，使系統(tǒng)記錄當前正確葉片角度。之后測試葉片的動作是否正常，包括斷電測試，拍急停測試，-5度測試，CAN Fail測試,時間延時測試。。? 所有電機功能測試（此步驟部分需要電網帶電測試）：包括偏航電機、變槳電機、齒輪箱油泵電機、齒輪箱冷卻風扇電機，潤滑電機，發(fā)電機及機艙冷卻風扇電機等等。? 并網元器件測試（此步驟必須電網帶電測試）：包括風機手動運轉1500轉測試、電容測試、發(fā)電機并網接觸器測試、軟啟動測試、BYPASS接觸器測試、電池電測電壓帶負載測試、葉片變槳斷電測試、風速儀風向標測試等等。

? 清理清潔：徹底檢查清理輪轂內所有雜物，做好機艙衛(wèi)生工作，整理好外露的所有電纜接線，多余的用綁扎帶固定。

? 記錄及資料填寫：填寫調試報告，記錄所有重要部件的序列號及所有控制柜的圖紙版本號，記錄遺留問題，之后及時處理或尋求指導意見。

2、調試目標：

最短的時間內滿足客戶要求，順利并網運行

3、調試原則：

本著安全的原則，保證工程進度，保證風機運行順利。

4、質量目標：

力求風機安全運行無故障，維持以后可利用率達97%以上

5、質量控制措施：

? 嚴格執(zhí)行圖樣會審、技術交底等技術管理制度。? 搞好宣傳教育，提高全體工作人員的質量意識

? 調試過程中做好質量記錄技術資料的填寫、收集、整理、歸檔工作。

6、調試項目及驗收情況：

目前調試正在順利緊張的進行中，已完成對A回路的基本調試工作，等待電網送電，做最終的并網運行測試。

7、遺留問題及處理措施：

現處于發(fā)電機調試過程，不具備某些設備的測試能力，例如偏航系統(tǒng)，變槳系統(tǒng)，以及與并網相關的元器件無法測試，等待電網供電后一起進行。

第三篇：風電基礎知識

葉輪

風電場的風力機通常有２片或３片葉片，葉尖速度50～70ｍ／ｓ，具有這樣的葉尖速度，3葉片葉輪通常能夠提供最佳效率，然而2葉片葉輪僅降低2～3％效率。甚至可以使用單葉片葉輪，它帶有平衡的重錘，其效率又降低一些，通常比2葉片葉輪低6％。盡管葉片少了，自然降低了葉片的費用，但這是有代價的。對于外形很均衡的葉片，葉片少的葉輪轉速就要快些，這樣就會導致葉尖噪聲和腐蝕等問題。更多的人認為3葉片從審美的角度更令人滿意。3葉片葉輪上的受力更平衡，輪轂可以簡單些，然而2葉片、1葉片葉輪的輪轂通常比較復雜，因為葉片掃過風時，速度是變的，為了限制力的波動，輪轂具有翹翹板的特性。翹翹板的輪轂，葉輪鏈接在輪轂上，允許葉輪在旋轉平面內向后或向前傾斜幾度。葉片的擺動運動，在每周旋轉中會明顯的減少由于陣風和剪切在葉片上產生的載荷。

葉片是用加強玻璃塑料（GRP）、木頭和木板、碳纖維強化塑料（CFRP）、鋼和鋁構成的。對于小型的風力發(fā)電機，如葉輪直徑小于５米，選擇材料通常關心的是效率而不是重量、硬度和葉片的其它特性。對于大型風機，葉片特性通常較難滿足，所以對材料的選擇更為重要。

世界上大多數大型風力機的葉片是由GRP制成的。這些葉片大部分是用手工把聚脂樹脂敷層，和通常制造船殼、園藝、游戲設施及世界范圍內消費品的方法一樣。其過程需要很高的技術水平才能得到理想的結果，并且如果人們對重量不太關心的話，比如對于長度小于２０米的葉片，設計也不很復雜。不過有很多很先進的利用GRP的方法，可以減小重量，增加強度，在此就不贅述了。玻璃纖維要較精確的放置，如果把它放在預浸片材中，使用高性能樹脂，如控制環(huán)氧樹脂比例，并在高溫下加工處理。當今，出現了簡單的手工鋪放聚脂，通過認真地選擇和放置纖維，為GRP葉片提供了降低成本的途徑。

偏航系統(tǒng)

風力機的偏航系統(tǒng)也稱為對風裝置，其作用在于當風速矢量的方向變化時，能夠快速平穩(wěn)地對準風向，以便風輪獲得最大的風能。

小微型風力機常用尾舵對風，它主要有兩部分組成，一是尾翼，裝在尾桿上與風輪軸平行或成一定的角度。為了避免尾流的影響，也可將尾翼上翹，裝在較高的位置。

中小型風機可用舵輪作為對風裝置，其工作原理大致如下：當風向變化時，位于風輪后面兩舵輪（其旋轉平面與風輪旋轉平面相垂直）旋轉，并通過一套齒輪傳動系統(tǒng)使風輪偏轉，當風輪重新對準風向后，舵輪停止轉動，對風過程結束。

大中型風力機一般采用電動的偏航系統(tǒng)來調整風輪并使其對準風向。偏航系統(tǒng)一般包括感應風向的風向標，偏航電機，偏航行星齒輪減速器，回轉體大齒輪等。其工作原理如下：風向標作為感應元件將風向的變化用電信號傳遞到偏航電機的控制回路的處理器里，經過比較后處理器給偏航電機發(fā)出順時針或逆時針的偏航命令，為了減少偏航時的陀螺力矩，電機轉速將通過同軸聯接的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉體大齒輪上，帶動風輪偏航對風，當對風完成后，風向標失去電信號，電機停止工作，偏航過程結束。

風機的發(fā)電機

所有并網型風力發(fā)電機通過三相交流（AC）電機將機械能轉化為電能。發(fā)電機分為兩個主要類型。同步發(fā)電機運行的頻率與其所連電網的頻率完全相同，同步發(fā)電機也被稱為交流發(fā)電機。異步發(fā)電機運行時的頻率比電網頻率稍高，異步發(fā)電機常被稱為感應發(fā)電機。

感應發(fā)電機與同步發(fā)電機都有一個不旋轉的部件被稱為定子，這兩種電機的定子相似，兩種電機的定子都與電網相連，而且都是由疊片鐵芯上的三相繞組組成，通電后產生一個以恒定轉速旋轉的磁場。盡管兩種電機有相似的定子，但它們的轉子是完全不同的。同步電機中的轉子有一個通直流電的繞組，稱為勵磁繞組，勵磁繞組建立一個恒定的磁場鎖定定子繞組建立的旋轉磁場。因此，轉子始終能以一個恒定的與定子磁場和電網頻率同步的恒定轉速上旋轉。在某些設計中，轉子磁場是由永磁機產生的，但這對大型發(fā)電機來說不常用。

感應電機的轉子就不同例如，它是由一個兩端都短接的鼠籠形繞組構成。轉子與外界沒有電的連接，轉子電流由轉子切割定子旋轉磁場的相對運動而產生。如果轉子速度完全等于定子轉速磁場的速度（與同步發(fā)電機一樣），這樣就沒有相對運動，也就沒有轉子感應電流。因此，感應發(fā)電機總的轉速總是比定子旋轉磁場速度稍高，其速度差叫滑差，在正常運行期間。它大概為1%。

同步發(fā)電機和異步發(fā)電機

將機械能轉化為電能裝置的發(fā)電機常用同步勵磁發(fā)電機、永磁發(fā)電機和異步發(fā)電機。同步發(fā)電機應用非常廣泛，在核電、水電、火電等常規(guī)電網中所使用的幾乎都是同步發(fā)電機，在風力發(fā)電中同步發(fā)電機即可以獨立供電又可以并網發(fā)電。然而同步發(fā)電機在并網時必須要有同期檢測裝置來比較發(fā)電機側和系統(tǒng)側的頻率、電壓、相位，對風力發(fā)電機進行調整，使發(fā)電機發(fā)出電能的頻率與系統(tǒng)一致；操作自動電壓調壓器將發(fā)電機電壓調整到與系統(tǒng)電壓相一致；同時，微調風力機的轉速從周期檢測盤上監(jiān)視，使發(fā)電機的電壓與系統(tǒng)的電壓相位相吻合，就在頻率、電壓、相位同時一臻的瞬間，合上斷路器將風力發(fā)電機并入系統(tǒng)。同期裝置可采用手動同期并網和自同期并網。但總體來說，由于同步發(fā)電機造價比較高，同時并網麻煩，故在并網風力發(fā)電機中很少采用。

控制監(jiān)測系統(tǒng)

風力機的運行及保護需要一個全自動控制系統(tǒng)，它必須能控制自動啟動，葉片槳距的機械調節(jié)裝置（在變槳距風力機上）及在正常和非正常情況下停機。除了控制功能，系統(tǒng)也能用于監(jiān)測以提供運行狀態(tài)、風速、風向等信息。該系統(tǒng)是以計算機為基礎，除了小的風力機，控制及監(jiān)測還可以遠程進行?？刂葡到y(tǒng)具有及格主要功能：

1、順序控制啟動、停機以及報警和運行信號的監(jiān)測

2、偏航系統(tǒng)的低速閉環(huán)控制

3、槳距裝置(如果是變槳距風力機)快速閉環(huán)控制

4、與風電場控制器或遠程計算機的通訊

風機傳動系統(tǒng)

葉輪葉片產生的機械能有機艙里的傳動系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機，它包括一個齒輪箱、離合器和一個能使風力機在停止運行時的緊急情況下復位的剎車系統(tǒng)。齒輪箱用于增加葉輪轉速，從20~50轉/分到1000~1500轉/分，后者是驅動大多數發(fā)電機所需的轉速。齒輪箱可以是一個簡單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結構更緊湊。傳動系統(tǒng)要按輸出功率和最大動態(tài)扭矩載荷來設計。由于葉輪功率輸出有波動，一些設計者試圖通過增加機械適應性和緩沖驅動來控制動態(tài)載荷，這對大型的風力發(fā)電機來說是非常重要的，因其動態(tài)載荷很大，而且感應發(fā)電機的緩沖余地比小型風力機的小。

異步發(fā)電機

永磁發(fā)電機是一種將普通同步發(fā)電機的轉子改變成永磁結構的發(fā)電機，常用的永磁材料有鐵氧體（BaFeO）、釤鈷5(SmCo)等，永磁發(fā)電機一般用于小型風力發(fā)電機組中。

異步發(fā)電機是指異步電機處于發(fā)電的工作狀態(tài)，從其激勵方式有電網電源勵磁發(fā)電（他勵）和并聯電容自勵發(fā)電（自勵）兩種情況。電網電源勵磁發(fā)電：是將異步電機接到電網上，電機內的定子繞組產生以同步轉速轉動的旋轉磁場，再用原動機拖動，使轉子轉速大于同步轉速，電網提供的磁力矩的方向必定與轉速方向相反，而機械力矩的方向則與轉速方向相同，這時就將原動機的機械能轉化為電能。在這種情況下，異步電機發(fā)出的有功功率向電網輸送；同時又消耗電網的無功功率作勵磁作用，并供應定子和轉子漏磁所消耗的無功功率，因此異步發(fā)電機并網發(fā)電時，一般要求加無功補償裝置，通常用并列電容器補償的方式。

２、并聯電容器自勵發(fā)電：并聯電容器的連接方式分為星形和三角形兩種。勵磁電容的接入在發(fā)電機利用本身的剩磁發(fā)電的過程中，發(fā)電機周期性地向電容器充電；同時，電容器也周期性地通過異步電機的定子繞組放電。這種電容器與繞組組成的交替進行充放電的過程，不斷地起到勵磁的作用，從而使發(fā)電機正常發(fā)電。勵磁電容分為主勵磁電容和輔助勵磁電容，主勵磁電容是保證空載情況下建立電壓所需要的電容，輔助電容則是為了保證接入負載后電壓的恒定，防止電壓崩潰而設的。

通過上述的分析，異步發(fā)電機的起動、并網很方便且便于自動控制、價格低、運行可靠、維修便利、運行效率也較高、因此在風力發(fā)電方面并網機組基本上都是采用異步發(fā)電機，而同步發(fā)電機則常用于獨立運行方面。

偏航系統(tǒng)的設計

根據調向力矩的大小，可以進行齒輪傳動部分的設計計算。當驅動回轉體大齒輪的主動小齒輪的強度不能滿足時，可選用兩套偏航電機－－－行星齒輪減速器分置于風輪主輪的兩側對稱布置，每個電機的容量為總容量的一半。齒輪傳動計算可按開式齒輪傳動計算，其主要的磨損形式是齒面磨損失效，如調向力矩較大，除按照彎曲強度計算之外，應計算齒面接觸強度。

值得注意的是，大多數風機的發(fā)電機輸出功率的同軸電纜在風力機偏航時一同旋轉，為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉，應該設置解纜裝置，并增加扭纜傳感器以監(jiān)視電纜的扭轉狀態(tài)。位于下風向布重的風輪，能夠自動找正風向。在總體布置時應考慮塔架前面的重量略重一些，這樣在風機運行時平衡就會好一些。

電機的切換

根據風速決定是選擇小發(fā)電機并網發(fā)電，還是選擇大發(fā)電機空轉，若風速低于8米/秒，則小發(fā)電機并網運行且風機運行狀態(tài)切換到“投入G2”。如果風速高于8米/秒，則選擇“空轉G1”運行狀態(tài)。

投入G2：

小發(fā)電機接觸器閉合，發(fā)電機并網電流由可控硅控制到350A。一旦投入過程完成，可控硅切除，風機切換到“運行G2”狀態(tài)。

風電投入小發(fā)電機發(fā)電，如果平均輸出功率在某一單位時間內太低，這是小發(fā)電機斷開且風機切換到“等待重新支轉”的狀態(tài)。如果平均輸出功率超過了限定值110KW，則小發(fā)電機切除，風機運行狀態(tài)切換到“G1空轉”。

G1空轉：

風機等待風速達到投入大電機的風速，一旦達到這個風速則風機就切換到“投入G1”狀態(tài)。

投入G1：

大發(fā)電機的接觸接通。發(fā)電機的并網電流由可控硅將其限定在350A。投入過程一結束，可控硅切除，風機切換到“運行G1”狀態(tài)。

運行G1

風機的大電機投入發(fā)電，如果功率輸出在一定的時間內少于限定值80KW，大發(fā)電機切除，風機的運行狀態(tài)切換到“切換G11-G12”狀態(tài)。

切換G1-G2

大發(fā)電機的接觸器切除小發(fā)電機的接觸器接通，可控硅將發(fā)電機的電流限定到700A，一旦投入過程完成，可控硅切除，風機轉為“運轉G2”狀態(tài)。

等待再投入

如果小發(fā)電機的出力小于限定值，則此運行狀態(tài)動作。此狀態(tài)下，小發(fā)電機的接觸器被切除，如果風速有效，風機就切換到“投入G2”狀態(tài)，如果風速低于限定值，風機將切換到“空轉G2”狀態(tài)。

風機工作狀態(tài)之間轉變

風機工作狀態(tài)之間轉變

說明各種工作狀態(tài)之間是如何實現轉換的。

提高工作狀態(tài)層次只能一層一層地上升，而要降低工作狀態(tài)層次可以是一層或多層。這種工作狀態(tài)之間轉變方法是基本的控制策略，它主要出發(fā)點是確保機組的安全運行。如果風力發(fā)電機組的工作狀態(tài)要往更高層次轉化，必須一層一層往上升，用這種過程確定系統(tǒng)的每個故障是否被檢測。當系統(tǒng)在狀態(tài)轉變過程中檢測到故障，則自動進入停機狀態(tài)。

當系統(tǒng)在運行狀態(tài)中檢測到故障，并且這種故障是致命的，那么工作狀態(tài)不得不從運行直接到緊停，這可以立即實現而不需要通過暫停和停止。

下面我們進一步說明當工作狀態(tài)轉換時，系統(tǒng)是如何動作的。

1．工作狀態(tài)層次上升

緊?！C

如果停機狀態(tài)的條件滿足，則：

1)關閉緊停電路；

2)建立液壓工作壓力；

3)松開機械剎車。

停機→暫停

如果暫停的條件滿足，則，1)起動偏航系統(tǒng)；

2)對變槳距風力發(fā)電機組，接通變槳距系統(tǒng)壓力閥。

暫停→運行

如果運行的條件滿足，則：

1)核對風力發(fā)電機組是否處于上風向；

2)葉尖阻尼板回收或變槳距系統(tǒng)投入工作；

3)根據所測轉速，發(fā)電機是否可以切人電網。

2．工作狀態(tài)層次下降

工作狀態(tài)層次下降包括3種情況：

(1)緊急停機。緊急停機也包含了3種情況，即：停止→緊停；暫?！o停；運行→緊停。其主要控制指令為：

1)打開緊停電路；

2)置所有輸出信號于無效；

3)機械剎車作用；

4)邏輯電路復位。

(2)停機。停機操作包含了兩種情況，即：暫停→停機；運行→停機。

暫?！C

1)停止自動調向；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)。

運行→停機

1)變槳距系統(tǒng)停止自動調節(jié)；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)；

3)發(fā)電機脫網。

(3)暫停。

1)如果發(fā)電機并網，調節(jié)功率降到。后通過晶閘管切出發(fā)電機；

2)如果發(fā)電機沒有并入電網，則降低風輪轉速至0。

(三)故障處理

工作狀態(tài)轉換過程實際上還包含著一個重要的內容：當故障發(fā)生時，風力發(fā)電機組將自動地從較高的工作狀態(tài)轉換到較低的工作狀態(tài)。故障處理實際上是針對風力發(fā)電機組從某一工作狀態(tài)轉換到較低的狀態(tài)層次可能產生的問題，因此檢測的范圍是限定的。

為了便于介紹安全措施和對發(fā)生的每個故障類型處理，我們給每個故障定義如下信息：

1)故障名稱；

2)故障被檢測的描述；

3)當故障存在或沒有恢復時工作狀態(tài)層次；

4)故障復位情況(能自動或手動復位，在機上或遠程控制復位)。

(1)故障檢測。控制系統(tǒng)設在頂部和地面的處理器都能夠掃描傳感器信號以檢測故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個故障通過，只有能夠引起機組從較高工作狀態(tài)轉入較低工作狀態(tài)的故障才能通過。

(2)故障記錄。故障處理器將故障存儲在運行記錄表和報警表中。

(3)對故障的反應。對故障的反應應是以下三種情況之一：

1)降為暫停狀態(tài)；

2)降為停機狀態(tài)；

3)降為緊急停機狀態(tài)。

4)故障處理后的重新起動。在故障已被接受之前，工作狀態(tài)層不可能任意上升。故障被接受的方式如下：

如果外部條件良好，一此外部原因引起的故障狀態(tài)可能自動復位。一般故障可以通過遠程控制復位，如果操作者發(fā)現該故障可接受并允許起動風力發(fā)電機組，他可以復位故障。有些故障是致命的，不允許自動復位或遠程控制復位，必須有工作人員到機組工作現場檢查，這些故障必須在風力發(fā)電機組內的控制面板上得到復位。故障狀態(tài)被自動復位后10min將自動重新起動。但一天發(fā)生次數應有限定，并記錄顯示在控制面板上。

如果控制器出錯可通過自檢(WATCHDOG)重新起動。

第四篇：風電知識

風電知識

前言

我國風能資源十分豐富，它是一種干凈的可再生能源，風力發(fā)電產業(yè)發(fā)展前景非常廣闊。

它的作用原理；以風作為原動力，風吹動風輪機的葉輪，轉化為機械能，葉能通過增速箱齒輪帶動發(fā)電機旋轉，轉化為電能，送入電網。它的優(yōu)勢；不需要燃料，無污染，運行成本低。

風電概述 主要零部件

發(fā)電機 電控柜 制動器 增速機 主軸

液壓站 工裝 外齒式回轉支撐 偏航電機

各零部件主要功能

主軸； 將風能轉向力傳遞給增速箱

偏航系統(tǒng)； 通過控制技術，使機艙旋轉至迎風方向的機枸。

增速機； 增速機在各齒輪不同傳動比的作用下將主軸的低轉速提高到發(fā)電機所需的高轉速 發(fā)電機； 將機械能轉化為電能。

偏航壞； 剛度，強度要好，用來支撐整個動力系統(tǒng)，但不能太重。變槳柜系統(tǒng)；通過控制技術，調整葉片角度，使風能利用最優(yōu)化。制動系統(tǒng)；根據風力，風速需要，風機可以減速或停機。

機艙殼；采用玻璃鋼制成，覆蓋于機組動力系統(tǒng)外，起保護作用。緊固件等；將各個零部件固定在設計位置，必需適應于極限負載。

工裝；便于裝配，運輸。

因為風機常在風沙，暴雨，鹽霧，潮濕，-30~40攝氏度中環(huán)境中安放，所以要有較強的野外適應性。這對各零部件的強度、剛度、穩(wěn)定、疲勞、磨擦、力矩等因素提出了很高的要求。若某一方面出了問題，都有可通造成安全事故。

為此，為了滿足以上要求，我們對各種材料都進行了嚴格的要求，對各種連接緊固件都要按求打好力矩。力矩大小好下；

風電設備安裝常見技術問題

1.1 螺栓聯接問題

螺栓、螺母聯接是風電行業(yè)的一種最基本最常用的裝配，聯接過緊時，螺栓在機械力的長期作用下容易產生金屬疲勞，發(fā)生剪切或螺牙滑絲等聯接過松的情況，使部件之間的裝配松動，引發(fā)事故。

1.2 振動問題

風機葉片在風力作用下轉動時，帶動主軸，主軸將風能轉向力傳遞到增速機，增速機在各齒輪不同傳動比的作用下將主軸的低轉速提高到發(fā)電機所需的高轉速從而帶動發(fā)電機，發(fā)電機則完成能由機械能轉換成電能的工作，在這一系列的動作過程中，還有許多輔助零部件與其配合完成發(fā)電工作（如回轉支撐，偏航系統(tǒng)，變槳柜系統(tǒng)，制動系統(tǒng)）。在這一系列過程中各系統(tǒng)在相互配合工作過程中必產生大的振動。主軸與增速箱發(fā)電機同心度等問題。1.4 電氣設備問題

1)安裝隔離開關時動、靜觸頭的接觸壓力與接觸面積不夠或操作不當，可能導致接觸面的電熱氧化，使接觸電阻增大，灼傷、燒蝕觸頭，造成事故。

(2)斷路器弧觸指及觸頭裝配不正確，插入行程、接觸壓力、同期性、分合閘速度達不到要求，將使觸頭過熱、熄弧時間延，導致絕緣介質分解，壓力驟增，引發(fā)斷路器爆炸事故。

(3)電流互感器因安裝檢修不慎，使一次繞組開路，將產生很高的過電壓，危及人身與設備安全。

(4)有載調壓裝置的調節(jié)裝置機構裝配錯誤，或裝配時不慎掉入雜物，卡住機構，也將發(fā)生程度不同的事故。

(5)主變壓器絕緣破壞或擊穿。在安裝主變吊芯和高壓管等主要工作時，不慎掉入雜物(如螺帽、鑰匙等，這些情況在工程實踐中并不罕見)，器身、套管內排水不徹底，密封裝置安裝錯誤，或者在安裝中損壞，都會使主變絕緣強度大為降低，可能導致局部絕緣破壞或擊穿，造成惡性事故。

(6)主變壓器保護拒動。主變壓器內部或出線側發(fā)生短路、接地事故，而保護拒動、斷路器不跳閘，巨大的短路電流不僅使短路處事故狀態(tài)擴大，也使主變內部溫度驟升，變壓器油迅速汽化、分解，成為高爆性的可燃物質，這可能發(fā)生主變爆炸的惡性事故。主變的緊急事故油池和其他消防設施都是針對這種可能性設計的。2 機電設備安裝技術相關改善辦法

2.1 嚴格施工組織設計及設備、設施選擇

施工組織設計和設備、設施選擇是經有關科技人員共同研究商定的，通過技術計算和驗算，定有其使用價。為了防止螺栓過緊或過松按工藝要求打好力矩、涂好螺紋鎖固，二硫化鉬。2.2 按預定計劃開展安裝工作

每一項機電設備安裝工作順序都有其科學性。一個安裝工程的計劃排隊是經過多方面的考慮，經過技術論證排出的，是有科學根據并有一定指導性的，不要隨便改動，以免造成工程進度連續(xù)不上無法完成工作。

2.3 對安裝工作要總體布置、統(tǒng)一安排

發(fā)電機分為兩個主要類型。同步發(fā)電機運行的頻率與其所連電網的頻率完全相同，同步發(fā)電機也被稱為交流發(fā)電機。異步發(fā)電機運行時的頻率比電網頻率稍高，異步發(fā)電機常被稱為感應發(fā)電機。

感應發(fā)電機與同步發(fā)電機都有一個不旋轉的部件被稱為定子，這兩種電機的定子相似，兩種電機的定子都與電網相連，而且都是由疊片鐵芯上的三相繞組組成，通電后產生一個以恒定轉速旋轉的磁場。盡管兩種電機有相似的定子，但它們的轉子是完全不同的。同步電機中的轉子有一個通直流電的繞組，稱為勵磁繞組，勵磁繞組建立一個恒定的磁場鎖定定子繞組建立的旋轉磁場。因此，轉子始終能以一個恒定的與定子磁場和電網頻率同步的恒定轉速上旋轉。在某些設計中，轉子磁場是由永磁機產生的，但這對大型發(fā)電機來說不常用。

感應電機的轉子就不同例如，它是由一個兩端都短接的鼠籠形繞組構成。轉子與外界沒有電的連接，轉子電流由轉子切割定子旋轉磁場的相對運動而產生。如果轉子速度完全等于定子轉速磁場的速度（與同步發(fā)電機一樣），這樣就沒有相對運動，也就沒有轉子感應電流。因此，感應發(fā)電機總的轉速總是比定子旋轉磁場速度稍高，其速度差叫滑差，在正常運行期間。它大概為1%。

同步發(fā)電機和異步發(fā)電機

將機械能轉化為電能裝置的發(fā)電機常用同步勵磁發(fā)電機、永磁發(fā)電機和異步發(fā)電機。同步發(fā)電機應用非常廣泛，在核電、水電、火電等常規(guī)電網中所使用的幾乎都是同步發(fā)電機，在風力發(fā)電中同步發(fā)電機即可以獨立供電又可以并網發(fā)電。然而同步發(fā)電機在并網時必須要有同期檢測裝置來比較發(fā)電機側和系統(tǒng)側的頻率、電壓、相位，對風力發(fā)電機進行調整，使發(fā)電機發(fā)出電能的頻率與系統(tǒng)一致；操作自動電壓調壓器將發(fā)電機電壓調整到與系統(tǒng)電壓相一致；同時，微調風力機的轉速從周期檢測盤上監(jiān)視，使發(fā)電機的電壓與系統(tǒng)的電壓相位相吻合，就在頻率、電壓、相位同時一臻的瞬間，合上斷路器將風力發(fā)電機并入系統(tǒng)。同期裝置可采用手動同期并網和自同期并網。但總體來說，由于同步發(fā)電機造價比較高，同時并網麻煩，故在并網風力發(fā)電機中很少采用。

控制監(jiān)測系統(tǒng)

風力機的運行及保護需要一個全自動控制系統(tǒng)，它必須能控制自動啟動，葉片槳距的機械調節(jié)裝置（在變槳距風力機上）及在正常和非正常情況下停機。除了控制功能，系統(tǒng)也能用于監(jiān)測以提供運行狀態(tài)、風速、風向等信息。該系統(tǒng)是以計算機為基礎，除了小的風力機，控制及監(jiān)測還可以遠程進行。控制系統(tǒng)具有及格主要功能：

1、順序控制啟動、停機以及報警和運行信號的監(jiān)測

2、偏航系統(tǒng)的低速閉環(huán)控制

3、槳距裝置(如果是變槳距風力機)快速閉環(huán)控制

4、與風電場控制器或遠程計算機的通訊

風機傳動系統(tǒng)

葉輪葉片產生的機械能有機艙里的傳動系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機，它包括一個齒輪箱、離合器和一個能使風力機在停止運行時的緊急情況下復位的剎車系統(tǒng)。齒輪箱用于增加葉輪轉速，從20~50轉/分到1000~1500轉/分，后者是驅動大多數發(fā)電機所需的轉速。

齒輪箱可以是一個簡單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結構更緊湊。傳動系統(tǒng)要按輸出功率和最大動態(tài)扭矩載荷來設計。由于葉輪功率輸出有波動，一些設計者試圖通過增加機械適應性和緩沖驅動來控制動態(tài)載荷，這對大型的風力發(fā)電機來說是非常重要的，因其動態(tài)載荷很大，而且感應發(fā)電機的緩沖余地比小型風力機的小。

異步發(fā)電機

永磁發(fā)電機是一種將普通同步發(fā)電機的轉子改變成永磁結構的發(fā)電機，常用的永磁材料有鐵氧體（BaFeO）、釤鈷5(SmCo)等，永磁發(fā)電機一般用于小型風力發(fā)電機組中。

異步發(fā)電機是指異步電機處于發(fā)電的工作狀態(tài)，從其激勵方式有電網電源勵磁發(fā)電（他勵）和并聯電容自勵發(fā)電（自勵）兩種情況。

1電網電源勵磁發(fā)電：是將異步電機接到電網上，電機內的定子繞組產生以同步轉速轉動的旋轉磁場，再用原動機拖動，使轉子轉速大于同步轉速，電網提供的磁力矩的方向必定與轉速方向相反，而機械力矩的方向則與轉速方向相同，這時就將原動機的機械能轉化為電能。在這種情況下，異步電機發(fā)出的有功功率向電網輸送；同時又消耗電網的無功功率作勵磁作用，并供應定子和轉子漏磁所消耗的無功功率，因此異步發(fā)電機并網發(fā)電時，一般要求加無功補償裝置，通常用并列電容器補償的方式。

２、并聯電容器自勵發(fā)電：并聯電容器的連接方式分為星形和三角形兩種。勵磁電容的接入在發(fā)電機利用本身的剩磁發(fā)電的過程中，發(fā)電機周期性地向電容器充電；同時，電容器也周期性地通過異步電機的定子繞組放電。這種電容器與繞組組成的交替進行充放電的過程，不斷地起到勵磁的作用，從而使發(fā)電機正常發(fā)電。勵磁電容分為主勵磁電容和輔助勵磁電容，主勵磁電容是保證空載情況下建立電壓所需要的電容，輔助電容則是為了保證接入負載后電壓的恒定，防止電壓崩潰而設的。

通過上述的分析，異步發(fā)電機的起動、并網很方便且便于自動控制、價格低、運行可靠、維修便利、運行效率也較高、因此在風力發(fā)電方面并網機組基本上都是采用異步發(fā)電機，而同步發(fā)電機則常用于獨立運行方面。

偏航系統(tǒng)的設計

根據調向力矩的大小，可以進行齒輪傳動部分的設計計算。當驅動回轉體大齒輪的主動小齒輪的強度不能滿足時，可選用兩套偏航電機－－－行星齒輪減速器分置于風輪主輪的兩側對稱布置，每個電機的容量為總容量的一半。齒輪傳動計算可按開式齒輪傳動計算，其主要的磨損形式是齒面磨損失效，如調向力矩較大，除按照彎曲強度計算之外，應計算齒面接觸強度。

值得注意的是，大多數風機的發(fā)電機輸出功率的同軸電纜在風力機偏航時一同旋轉，為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉，應該設置解纜裝置，并增加扭纜傳感器以監(jiān)視電纜的扭轉狀態(tài)。位于下風向布重的風輪，能夠自動找正風向。在總體布置時應考慮塔架前面的重量略重一些，這樣在風機運行時平衡就會好一些。

電機的切換

根據風速決定是選擇小發(fā)電機并網發(fā)電，還是選擇大發(fā)電機空轉，若風速低于8米/秒，則小發(fā)電機并網運行且風機運行狀態(tài)切換到“投入G2”。

如果風速高于8米/秒，則選擇“空轉G1”運行狀態(tài)。

投入G2：

小發(fā)電機接觸器閉合，發(fā)電機并網電流由可控硅控制到350A。一旦投入過程完成，可控硅切除，風機切換到“運行G2”狀態(tài)。

風電投入小發(fā)電機發(fā)電，如果平均輸出功率在某一單位時間內太低，這是小發(fā)電機斷開且風機切換到“等待重新支轉”的狀態(tài)。如果平均輸出功率超過了限定值110KW，則小發(fā)電機切除，風機運行狀態(tài)切換到“G1空轉”。

G1空轉：

風機等待風速達到投入大電機的風速，一旦達到這個風速則風機就切換到“投入G1”狀態(tài)。

投入G1：

大發(fā)電機的接觸接通。發(fā)電機的并網電流由可控硅將其限定在350A。投入過程一結束，可控硅切除，風機切換到“運行G1”狀態(tài)。

運行G1

風機的大電機投入發(fā)電，如果功率輸出在一定的時間內少于限定值80KW，大發(fā)電機切除，風機的運行狀態(tài)切換到“切換G11-G12”狀態(tài)。

切換G1-G2

大發(fā)電機的接觸器切除小發(fā)電機的接觸器接通，可控硅將發(fā)電機的電流限定到700A，一旦投入過程完成，可控硅切除，風機轉為“運轉G2”狀態(tài)。

等待再投入

如果小發(fā)電機的出力小于限定值，則此運行狀態(tài)動作。此狀態(tài)下，小發(fā)電機的接觸器被切除，如果風速有效，風機就切換到“投入G2”狀態(tài)，如果風速低于限定值，風機將切換到“空轉G2”狀態(tài)。

風機工作狀態(tài)之間轉變

風機工作狀態(tài)之間轉變

說明各種工作狀態(tài)之間是如何實現轉換的。

提高工作狀態(tài)層次只能一層一層地上升，而要降低工作狀態(tài)層次可以是一層或多層。這種工作狀態(tài)之間轉變方法是基本的控制策略，它主要出發(fā)點是確保機組的安全運行。如果風力發(fā)電機組的工作狀態(tài)要往更高層次轉化，必須一層一層往上升，用這種過程確定系統(tǒng)的每個故障是否被檢測。當系統(tǒng)在狀態(tài)轉變過程中檢測到故障，則自動進入停機狀態(tài)。

當系統(tǒng)在運行狀態(tài)中檢測到故障，并且這種故障是致命的，那么工作狀態(tài)不得不從運行直接到緊停，這可以立即實現而不需要通過暫停和停止。

下面我們進一步說明當工作狀態(tài)轉換時，系統(tǒng)是如何動作的。

1．工作狀態(tài)層次上升

緊停→停機

如果停機狀態(tài)的條件滿足，則：

1)關閉緊停電路；

2)建立液壓工作壓力；

3)松開機械剎車。

停機→暫停

如果暫停的條件滿足，則，1)起動偏航系統(tǒng)；

2)對變槳距風力發(fā)電機組，接通變槳距系統(tǒng)壓力閥。

暫?！\行

如果運行的條件滿足，則：

1)核對風力發(fā)電機組是否處于上風向；

2)葉尖阻尼板回收或變槳距系統(tǒng)投入工作；

3)根據所測轉速，發(fā)電機是否可以切人電網。

2．工作狀態(tài)層次下降

工作狀態(tài)層次下降包括3種情況：

(1)緊急停機。緊急停機也包含了3種情況，即：停止→緊停；暫?！o停；運行→緊停。其主要控制指令為：

1)打開緊停電路；

2)置所有輸出信號于無效；

3)機械剎車作用；

4)邏輯電路復位。

(2)停機。停機操作包含了兩種情況，即：暫?！C；運行→停機。

暫?！C

1)停止自動調向；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)。

運行→停機

1)變槳距系統(tǒng)停止自動調節(jié)；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)；

3)發(fā)電機脫網。

(3)暫停。

1)如果發(fā)電機并網，調節(jié)功率降到。后通過晶閘管切出發(fā)電機；

2)如果發(fā)電機沒有并入電網，則降低風輪轉速至0。

(三)故障處理

工作狀態(tài)轉換過程實際上還包含著一個重要的內容：當故障發(fā)生時，風力發(fā)電機組將自動地從較高的工作狀態(tài)轉換到較低的工作狀態(tài)。故障處理實際上是針對風力發(fā)電機組從某一工作狀態(tài)轉換到較低的狀態(tài)層次可能產生的問題，因此檢測的范圍是限定的。

為了便于介紹安全措施和對發(fā)生的每個故障類型處理，我們給每個故障定義如下信息：

1)故障名稱；

2)故障被檢測的描述；

3)當故障存在或沒有恢復時工作狀態(tài)層次；

4)故障復位情況(能自動或手動復位，在機上或遠程控制復位)。

(1)故障檢測。控制系統(tǒng)設在頂部和地面的處理器都能夠掃描傳感器信號以檢測故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個故障通過，只有能夠引起機組從較高工作狀態(tài)轉入較低工作狀態(tài)的故障才能通過。

(2)故障記錄。故障處理器將故障存儲在運行記錄表和報警表中。

(3)對故障的反應。對故障的反應應是以下三種情況之一：

1)降為暫停狀態(tài)；

2)降為停機狀態(tài)；

3)降為緊急停機狀態(tài)。

4)故障處理后的重新起動。在故障已被接受之前，工作狀態(tài)層不可能任意上升。故障被接受的方式如下：

如果外部條件良好，一此外部原因引起的故障狀態(tài)可能自動復位。一般故障可以通過遠程控制復位，如果操作者發(fā)現該故障可接受并允許起動風力發(fā)電機組，他可以復位故障。有些故障是致命的，不允許自動復位或遠程控制復位，必須有工作人員到機組工作現場檢查，這些故障必須在風力發(fā)電機組內的控制面板上得到復位。故障狀態(tài)被自動復位后10min將自動重新起動。但一天發(fā)生次數應有限定，并記錄顯示在控制面板上。

如果控制器出錯可通過自檢(WATCHDOG)重新起動。

第五篇：風電規(guī)范

風電標準

一、風電標準體系建設

隨著風電產業(yè)的快速發(fā)展及日趨成熟，我國已基本形成了較為完整的風電標準體系。國家能源局組織成立能源行業(yè)風電標準化技術委員會，提出了我國風電標準體系框架，主要包括6大體系29大類，涵蓋風電場規(guī)劃設計、風電場施工與安裝、風電場運行維護管理、風電并網管理技術、風力機械設備、風電電器設備等風電產業(yè)的各個環(huán)節(jié)。我國風電標準體系框架如表2-1所示。

二、風電技術標準制定

截至2011年底，我國已發(fā)布風電技術標準41個，待批3個，在編6個。其中，風電場規(guī)劃設計體系標準21個，風電場施工與安裝體系標準5個，風電場運行維護管理體系標準1個，風電并網管理技術體系標準3個，風力機械設備體系標準1個，風電電器設備體系標準9個。

國標建設

2011年12月，國家標準化管理委員會批準發(fā)布《風電場接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定》（GB/Z 1996 3-2011）。

新國標對于低電壓穿越、接入系統(tǒng)測試等都提出了更多和更嚴格的標準。針對脫網事故，新國標提出了低電壓穿越方面的約束，要求風電場并網點電壓跌至20％標稱電壓時，風電場內的風電機組應保證不脫網連續(xù)運行625ms，特別的，要求風電場并網點電壓在發(fā)生跌落后2s內能夠恢復到標稱電壓的90%時，風電場內的風電機組應保證不脫網連續(xù)運行。針對接入系統(tǒng)測試，新國標提出了當接入同一并網點的風電場裝機容量超過40兆瓦時，需要向電力系統(tǒng)調度機構提供風電場接入電力系統(tǒng)測試報告，累計新增裝機容量超過40兆瓦時，需要重新提交測試報告。

新國標發(fā)布后一直爭議不斷，特別是對并網影響最大的低電壓穿越要求，會否導致風電產業(yè)格局重新洗牌，暫停運行的風電機組能否重新并網，這些問題都引發(fā)行業(yè)內熱烈的討論。

行標建設

2011年8月，國家能源局召開能源行業(yè)風電標準技術委員會一屆二次會議，發(fā)布18項風電并網設計技術規(guī)范?！洞笮惋L電場并網設計技術規(guī)范》、《風電場電能質量測試方法》等行標正式發(fā)布?！讹L電信息收集和提交技術規(guī)定》、《風電調度運行管理規(guī)范》、《風電功率預測系統(tǒng)功能規(guī)范》等三個行標待批。

行標的發(fā)布進一步完善和補充了風電安裝運營、維護管理、并網運行等方面的技術標準，為進一步建立和完善我國風電行業(yè)標準、檢測、認證管理體系，規(guī)范風電行業(yè)的發(fā)展奠定了基礎，對于保障電網安全穩(wěn)定運行，促進風電與電網協(xié)調發(fā)展創(chuàng)造了條件。

企標建設

在國家和行業(yè)標準頒布相對滯后的情況下，國家電網公司加快研究建設風電企業(yè)標準體系。

建立了適應我國風電接入及調度運行的企業(yè)標準體系。2005年以來，國家電網公司先后編制修訂22項企業(yè)標準。2006年7月，《國家電網公司風電場接入電網技術規(guī)定（試行）》頒布施行。2009年12月，頒布了《風電

場接入電網技術規(guī)定》（Q/GDW 392-2009），提出了風電場需要具備功率控制、功率預測、低電壓穿越、監(jiān)控通信等功能要求。2010年2月，頒布了《風電調度運行管理規(guī)范》（Q/GDW 432-2010），同時制定了《國家電網公司風電場接入系統(tǒng)設計內容深度規(guī)定》等多個配套規(guī)定。2011年，針對新出現的高電壓穿越問題，積極開展風電場高電壓穿越的技術標準研究和制訂工作，與國際標準接軌，同時頒布了《風電功率預測系統(tǒng)功能規(guī)范》（Q/GDW 588-2011）、《風電場功率調節(jié)能力和電能質量測試規(guī)程》（Q/GDW 630-211）等多個配套規(guī)定。具體如表2-2所示。

開展《風電場電氣系統(tǒng)典型設計》編制工作。為引導風電設計的規(guī)范化、標準化，2009年，國家電網公司組織開展了風電場電氣系統(tǒng)典型設計研究編制工作，推動建設環(huán)境友好、資源節(jié)約、符合國家綠色能源政策的風電場，促進風電場與電網的協(xié)調發(fā)展。2011年，結合幾次風電場大規(guī)模脫網事故，編制單位對風電場電氣系統(tǒng)典型設計進行了進一步修改和完善。

此外，國家電網公司還承擔相關國際標準的制定，牽頭IEEE《儲能系統(tǒng)接入電網設備測試標準》的制定、國際電工委員會（IEC）大容量新能源發(fā)電及大容量儲能接入電網研究等，參與制訂風電機組和風電場電氣建模方面的國際標準，提高了我國在風電國際標準領域的話語權。