第一篇：風(fēng)力發(fā)電原理教學(xué)大綱

中等職業(yè)學(xué)校風(fēng)力發(fā)電教學(xué)大綱

課程編號(hào):?978-7-111-35345-4?

課程名稱(chēng)：?風(fēng)力發(fā)電原理?

總 學(xué) 時(shí)：?64?

先修課程：?風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)，電子電工技術(shù)，電力電子?

一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)

本課程是風(fēng)能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的重要專(zhuān)業(yè)課。通過(guò)本課程學(xué)習(xí)使學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)，掌握風(fēng)力發(fā)電的基本原理，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本結(jié)構(gòu)及各部分的特性，了解風(fēng)能資源的基本情況及評(píng)估方法，熟悉風(fēng)電場(chǎng)選址、運(yùn)行、維護(hù)的基本概念和技術(shù)，為學(xué)習(xí)后繼課程以及從事本專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)工作提供必要的理論基礎(chǔ)。

二、教學(xué)要求和內(nèi)容

?基本要求?：深刻理解、掌握風(fēng)力發(fā)電的基本原理，熟悉風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、塔架、輔助裝置等各部件的基本結(jié)構(gòu)，參數(shù)指標(biāo)。了解風(fēng)資源的分布和評(píng)估技術(shù)，為進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)的選址和管理打下初步基礎(chǔ)。熟練掌握風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行、維護(hù)、并網(wǎng)控制和安全系統(tǒng)知識(shí)，為從事風(fēng)電場(chǎng)工作奠定理論基礎(chǔ)。

?基本內(nèi)容?：本課程主要內(nèi)容為緒論（風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展歷史、機(jī)組結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)）；風(fēng)能及其轉(zhuǎn)換原理（風(fēng)的種類(lèi)及其特性，風(fēng)的測(cè)量及其評(píng)估，風(fēng)能資源的評(píng)估及風(fēng)電場(chǎng)選址概述，風(fēng)能轉(zhuǎn)換的基本原理，風(fēng)力機(jī)的特性）；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)（水平軸風(fēng)電機(jī)組的概述，風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)，風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)艙、主機(jī)架與偏航系統(tǒng)，塔架與基礎(chǔ)，風(fēng)電機(jī)組的其他部件）；風(fēng)力發(fā)電機(jī)（發(fā)電機(jī)的工作原理，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)）；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制機(jī)安全保護(hù)（風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)，風(fēng)力機(jī)控制，風(fēng)電機(jī)控制，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組信號(hào)檢測(cè)，控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，風(fēng)電機(jī)組的安全保護(hù)）；垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其發(fā)展概況，垂直軸風(fēng)力機(jī)的基本

原理）；離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)（離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用，微、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)，互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，儲(chǔ)能裝置）。

三、教學(xué)安排及方式

以課堂講授為主，課堂討論和實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)手段。本課程的課堂教學(xué)中安排專(zhuān)題講授，采取開(kāi)放式教學(xué)方法，在課堂上學(xué)生可以隨時(shí)提出問(wèn)題。

四、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配

（一）學(xué)時(shí)安排

（二）教學(xué)方法

１ 重視實(shí)踐和實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，堅(jiān)持“做中學(xué)、做中教”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)過(guò)程中注重培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、實(shí)事求是的工作態(tài)度和良好的職業(yè)素養(yǎng)。

２ 可以結(jié)合教學(xué)進(jìn)程，組織學(xué)生開(kāi)展常用工程材料、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械零部件的市場(chǎng)銷(xiāo)售情況調(diào)查；組織開(kāi)展以小論文、小制作、小發(fā)明、小改革等為載體的創(chuàng)新思維訓(xùn)練。

３ 階段性實(shí)習(xí)訓(xùn)練和綜合實(shí)踐模塊是本課程的重要組成部分，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行風(fēng)電原理基礎(chǔ)綜合能力訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。教學(xué)中可結(jié)合專(zhuān)業(yè)背景，選擇合適的課題，制作綜合實(shí)踐任務(wù)書(shū)，要求學(xué)生完成綜合實(shí)踐報(bào)告，強(qiáng)化綜合能力培養(yǎng)。

五、考核與評(píng)價(jià)

１ 注重評(píng)價(jià)內(nèi)容的整體性，注重綜合素質(zhì)與能力評(píng)價(jià)，注重學(xué)生愛(ài)護(hù)工具、節(jié)省原材料、節(jié)約能源、規(guī)范與安全操作和保護(hù)環(huán)境等意識(shí)與觀念的評(píng)價(jià)。

２ 堅(jiān)持教師評(píng)價(jià)與學(xué)生自評(píng)、互評(píng)相結(jié)合，過(guò)程性評(píng)價(jià)和結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合，定性描述和定量評(píng)價(jià)相結(jié)合，倡導(dǎo)采用表現(xiàn)性的評(píng)價(jià)方式。３ 根據(jù)不同學(xué)生的特點(diǎn)，對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)要求可做進(jìn)一步的細(xì)化，考核與評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)要與教學(xué)目標(biāo)相對(duì)應(yīng)。４ 對(duì)階段實(shí)習(xí)訓(xùn)練和綜合實(shí)踐內(nèi)容獨(dú)立考核

第二篇：《風(fēng)力發(fā)電原理》教案(2014版)

第1章 緒論

? 風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中，風(fēng)輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)化機(jī)械能，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能

? 在能量轉(zhuǎn)化與傳遞過(guò)程中，風(fēng)能的特性是決定因素

? 自然風(fēng)是一種隨機(jī)的湍流運(yùn)動(dòng)，影響風(fēng)電機(jī)組中機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備的穩(wěn)定性，對(duì)電網(wǎng)造成沖擊

? 風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種表現(xiàn)形式

? 風(fēng)能密度高低關(guān)系到風(fēng)電度電成本高低

1.1 風(fēng)的形成

? 溫度不是獨(dú)立參量，而是系統(tǒng)的幾何參量、力學(xué)參數(shù)、化學(xué)參數(shù)和電磁參量的函數(shù)

? 大氣運(yùn)動(dòng)遵循大氣動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)變化的規(guī)律。空氣運(yùn)動(dòng)與大氣壓力的分布及變化

? 靜力學(xué)方程： dp??pgdz

1.當(dāng)dz>0時(shí)，dp<0，即氣壓是隨高度的增加而減小的。

2.氣壓隨高度增加而減少的快慢主要取決于空氣的密度。

3.某一高度z上的氣壓等于從該高度直到大氣上界的單位截面積空氣柱的重量。這是大氣靜力學(xué)氣壓定義。

? 單位氣壓高度差（氣壓差）：在垂直氣柱中，每改變單位氣壓時(shí)所對(duì)應(yīng)的高度差

h??dz18000?1??t? ??dp?gp1.氣壓愈低（即溫度愈高），單位氣壓高度差愈大

2.溫度愈高，單位氣壓高度差愈大 1.1.1 大氣環(huán)流

? 環(huán)流原因：日地距離和方位不同，所接受的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度各異

? 科氏力：由于地球自轉(zhuǎn)形成的地球偏向力的存在，這種力稱(chēng)為科里奧利力，簡(jiǎn)稱(chēng)偏向力或科氏力。在此力作用下，在北半球使氣流向右偏轉(zhuǎn)，在南半球使氣流向左偏轉(zhuǎn)。? 三圈環(huán)流 1.1.2 季風(fēng)環(huán)流

1.季風(fēng)環(huán)流

季風(fēng)：在一個(gè)大范圍地區(qū)內(nèi)，它的盛行風(fēng)向或氣壓系統(tǒng)有明顯的季風(fēng)變化。這種在一年內(nèi)隨著季節(jié)的不同，有規(guī)律轉(zhuǎn)變風(fēng)向的風(fēng)

東北亞季風(fēng)和南亞季風(fēng)對(duì)我國(guó)天氣氣候變化都有很大影響

? 形成季風(fēng)環(huán)流的因素：

? 海陸差異：冬季，風(fēng)從大陸吹向海洋；夏季，風(fēng)從海洋吹向大陸

? 行星風(fēng)帶的季節(jié)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換：5個(gè)風(fēng)帶在北半球的夏季向北移動(dòng)，冬季向南移動(dòng)

? 地形特征：青藏高原 ? 季風(fēng)指數(shù)

? 它是由地面冬夏盛行風(fēng)向之間的夾角來(lái)表示的，當(dāng)夾角在120°-180°之間，認(rèn)為是屬于季風(fēng)，然后1月和7月盛行風(fēng)向出現(xiàn)的頻率相加除以2，即I=（f1+f2）/2為季風(fēng)指數(shù)

I>40%季風(fēng)區(qū)

I=40%-60%為較明顯區(qū)季風(fēng)區(qū)

I>60%為明顯季風(fēng)區(qū)。2.局地環(huán)流

1.海陸風(fēng)：以日為周期（湖陸風(fēng)）

2.山谷風(fēng) 1.1.3 風(fēng)力等級(jí)

? 根據(jù)風(fēng)速大小來(lái)劃分的。國(guó)際上采用英國(guó)人蒲福于1805年所擬定的，稱(chēng)為“蒲福風(fēng)級(jí)”。從靜風(fēng)到颶風(fēng)共分為13級(jí)。1946年以來(lái)風(fēng)力等級(jí)修改，由13級(jí)變?yōu)?7級(jí)。

風(fēng)級(jí) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 稱(chēng)謂 無(wú)風(fēng) calm 軟風(fēng) light air 輕風(fēng)slight breeze 微風(fēng) gentle breeze 和風(fēng) fresh breeze 清風(fēng) strong breeze 強(qiáng)風(fēng) near gale 疾風(fēng) gale 大風(fēng) strong gale 烈風(fēng) violent strom 狂風(fēng) storm 暴風(fēng) violent storm 颶風(fēng) hurricane

一般描述 煙直上

僅煙能表示風(fēng)向，但不能轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)標(biāo) 人面感覺(jué)有風(fēng)，樹(shù)葉搖動(dòng)，普通之風(fēng)標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)

樹(shù)葉及小枝搖動(dòng)不息，近期飄展 塵土及碎紙被風(fēng)吹揚(yáng)，樹(shù)分枝搖動(dòng)

有葉小樹(shù)開(kāi)始搖擺

樹(shù)木枝搖動(dòng)，電線(xiàn)發(fā)出呼呼嘯聲，張傘困難

小樹(shù)枝被吹折，步行不能前進(jìn) 建筑物有損壞，煙囪被吹倒 樹(shù)被風(fēng)拔起，建筑物有相當(dāng)破壞 極少見(jiàn)，如出現(xiàn)必有重大災(zāi)害

m/s <0.3 0.3-1.5 1.6-3.3 3.4-5.4 5.5-7.9 8.0-10.7 10.8-13.8 13.9-17.1 17.2-20.7 20.8-24.4 24.5-28.4 28.5-32.6 32.7-36.9 ? 風(fēng)力等級(jí)換算

VN?0.1?0.824N1.505

VNmax?0.2?0.824N1.505?0.5N0.56 VNmin?0.1?0.824N1.505?0.56 1.1.4 風(fēng)的測(cè)量

1.測(cè)風(fēng)系統(tǒng)

? 風(fēng)的測(cè)量包括風(fēng)向測(cè)量和風(fēng)速測(cè)量

? 風(fēng)向測(cè)量：風(fēng)的來(lái)向

? 風(fēng)速測(cè)量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)空氣在水平方向上所移動(dòng)的距離

? 組成

? 傳感器：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。包括：風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、氣壓傳感器

? 主機(jī)：對(duì)傳感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行采集、計(jì)算和存儲(chǔ)，由數(shù)據(jù)記錄裝置、數(shù)據(jù)讀取裝置、微處理器、就地顯示裝置組成? 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置：

? 電源：提高系統(tǒng)工作可靠性，要求兩備用電源

? 安全與保護(hù)裝置：要求在輸入信號(hào)和主機(jī)、環(huán)境之間增設(shè)保護(hù)和隔離裝置。提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的可靠性

2.風(fēng)速測(cè)量

1.風(fēng)速計(jì)

? 旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速計(jì)：風(fēng)杯和螺旋槳葉片，最常用的傳感器是風(fēng)杯

? 壓力式風(fēng)速計(jì)：利用流體的全壓力與靜壓力之差來(lái)測(cè)定風(fēng)的動(dòng)壓

?2?p?1?p?p0?p??V2?1?c??V???2???1?c??1/2

? 散熱式風(fēng)速計(jì)：被加熱物體的散熱速率與周?chē)諝獾牧魉儆嘘P(guān)

? 聲學(xué)風(fēng)速計(jì)

2.風(fēng)速記錄

? 機(jī)械式，電接式，電機(jī)式，光電式 3.風(fēng)速表示

? 風(fēng)速大小與風(fēng)速計(jì)安裝高度和觀測(cè)時(shí)間有關(guān)

? 高度：10m ? 時(shí)間：2min，10min和瞬時(shí)風(fēng)速。風(fēng)能資源計(jì)算時(shí)選用10min平均風(fēng)速

3.風(fēng)向測(cè)量

? 分類(lèi)：?jiǎn)我硇?、雙翼型和流線(xiàn)型等

? 組成：尾翼、指向桿、平衡錘和旋轉(zhuǎn)主軸

? 傳送和指示方法：電觸點(diǎn)盤(pán)、環(huán)形電位、自整角機(jī)和光電碼盤(pán)。最常用的是光電碼盤(pán)

? 風(fēng)向桿的安裝方位指向正北 1.2 風(fēng)能資源

1.2.1 風(fēng)能的特點(diǎn)

? 在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、0℃條件下，空氣的密度是淡水密度的1.293‰，淡水密度是空氣密度的773.3倍

? 風(fēng)能資源的儲(chǔ)量取決于這一地區(qū)風(fēng)速的大小和有效風(fēng)速的持續(xù)時(shí)間

? 風(fēng)吹過(guò)后必須經(jīng)過(guò)前后、左右各10倍直徑距離后才能恢復(fù)到原來(lái)的速度

? 理論開(kāi)發(fā)風(fēng)能儲(chǔ)量： R?WS/100a ? 實(shí)際可開(kāi)發(fā)量： R?0.785R/10

? 全國(guó)風(fēng)能實(shí)際可開(kāi)發(fā)量為2.53×1011W ? 有效風(fēng)能密度和可利用的年累計(jì)小時(shí)兩個(gè)指標(biāo)表示

等級(jí) 風(fēng)資源豐富區(qū) 風(fēng)資源次豐富區(qū) 風(fēng)資源可利用區(qū) 風(fēng)資源貧乏區(qū)

風(fēng)資源豐富區(qū) 東南沿海、山東和遼東半島沿海及島嶼 內(nèi)蒙古和甘肅北部 松花江下游地區(qū)

風(fēng)資源次豐富區(qū) 沿海地區(qū) 三北地區(qū) 青藏高原中部和北部地區(qū)

風(fēng)資源可利用區(qū) 兩廣沿海 大、小興安嶺山地

三北中部

風(fēng)資源貧乏區(qū) 以四川為中心 雅魯藏布江河谷 塔里木盆地西部 年有效風(fēng)功率密

度W/m2

>200 200-150 150-100 <100

風(fēng)速年累計(jì)小時(shí)數(shù)h

>5000 5000-4000 4000-2000 <2000

年平均風(fēng)速

m/s

>6 5.5 5 4.5

'6 1.2.2 中國(guó)風(fēng)能資源分布特點(diǎn) 1.3 風(fēng)能的數(shù)字描述

1.3.1 風(fēng)特性

? 100m高度以下的地表層的風(fēng)

? 風(fēng)特性分為平均風(fēng)特性和脈動(dòng)風(fēng)特性

?平均風(fēng)特性包括：

?平均風(fēng)速

?平均風(fēng)向

? 風(fēng)速輪廓

? 風(fēng)頻曲線(xiàn)

? 脈動(dòng)風(fēng)特性包括：

? 脈動(dòng)風(fēng)速

? 脈動(dòng)系數(shù)

? 風(fēng)向

? 湍流強(qiáng)度 1.平均風(fēng)速和風(fēng)向

? 瞬時(shí)風(fēng)速由平均風(fēng)速和脈動(dòng)風(fēng)速組成：V?t??V?V'?t? ?平均風(fēng)速： V?1t2V?t?dt ?t1t2?t1? 不同時(shí)距計(jì)算平均風(fēng)速時(shí)，其值不同，時(shí)距10min到1h范圍內(nèi)功率譜曲線(xiàn)比較平坦

? 我國(guó)規(guī)范規(guī)定的時(shí)距為10min ? 我國(guó)規(guī)范規(guī)定的高度為10m ?平均風(fēng)向

? 風(fēng)向一般由16個(gè)方位表示，即北東北（NNE）、東北（NE）、東東北（ENE）、東（E）、東東南（ESE）、東南（SE）、南東南（SSE）、南（S）、南西南（SSW）、西南（SW）、西西南（WSW）、西（W）、西西北（WNW）、西北（NW）、北西北（NWN）、北（N）。靜風(fēng)記為C

?平均風(fēng)向

? 以正北為基準(zhǔn)，順時(shí)針，東風(fēng)為90°，南風(fēng)為180°，西風(fēng)為270°，北風(fēng)為360°

2.脈動(dòng)風(fēng)速

? 在某時(shí)刻t，空間某點(diǎn)上的瞬時(shí)風(fēng)速與平均風(fēng)速的差值，其時(shí)間的平均值為零：V'?t??V?t??V

? 湍流強(qiáng)度：描述風(fēng)速隨時(shí)間和空間變化的程度，反映風(fēng)的脈動(dòng)強(qiáng)度，是確定結(jié)構(gòu)所受脈動(dòng)風(fēng)載荷的關(guān)鍵參數(shù)。

? 湍流強(qiáng)度

? 描述風(fēng)速隨時(shí)間和空間變化的程度，反映風(fēng)的脈動(dòng)強(qiáng)度，是確定結(jié)構(gòu)所受脈動(dòng)風(fēng)載荷的關(guān)鍵參數(shù)。

? 湍流強(qiáng)度：10min時(shí)距的脈動(dòng)風(fēng)速均方根與平均風(fēng)速的比值： ???u'?v'?w'?/3??u'?v'?w'?/3 222222u?v?w222V? 與離地高度與地表面粗糙度有關(guān)

? 陣風(fēng)因子：陣風(fēng)持續(xù)期內(nèi)平均風(fēng)速的最大值與10min時(shí)距的平均風(fēng)速之比

? 持續(xù)期越大，對(duì)應(yīng)的陣風(fēng)因子越小

? 陣風(fēng)系數(shù)同湍流強(qiáng)度有關(guān)，湍流強(qiáng)度越大，則陣風(fēng)系數(shù)越大 ? 湍流功率譜密度

? 形成原因：許多不同尺度的渦運(yùn)動(dòng)組合而成的，空間某點(diǎn)的脈動(dòng)風(fēng)速是由不同尺度的渦在該處形成的各種頻率的脈動(dòng)疊加而成的

? 作用：描述渦流中不同尺度的渦的動(dòng)能在湍流脈動(dòng)動(dòng)能所占的比例

3.平均風(fēng)速和風(fēng)向的表示

? 風(fēng)（向）玫瑰圖：根據(jù)各方向風(fēng)出現(xiàn)的頻率按相應(yīng)的比例長(zhǎng)度繪制在圖上

? 盛行風(fēng)向 ? 風(fēng)向旋轉(zhuǎn)方向 ? 最小風(fēng)向頻率

?平均風(fēng)速和風(fēng)向的表示

? 風(fēng)能玫瑰圖：反映風(fēng)能資源，包含風(fēng)向和風(fēng)速的信息

? 風(fēng)向頻率：在一段時(shí)間內(nèi)各種風(fēng)向出現(xiàn)的次數(shù)占觀測(cè)總次數(shù)的百分比

? 風(fēng)速頻率：在一個(gè)月或一年的周期中發(fā)生相同風(fēng)速的時(shí)數(shù)占這段時(shí)間刮風(fēng)總時(shí)數(shù)的百分比。

? 直線(xiàn)的長(zhǎng)度表示一年內(nèi)這個(gè)方向的風(fēng)的時(shí)間百分?jǐn)?shù)

? 生產(chǎn)中用到圖種類(lèi)

? 風(fēng)速分布圖

? 風(fēng)功率密度分布圖 ? ? ? ? ? ? ? ? 風(fēng)速功率密度月變化圖

風(fēng)速功率密度日變化圖

風(fēng)向玫瑰圖

風(fēng)功率玫瑰圖

風(fēng)速和功率分布

月風(fēng)向玫瑰圖

月風(fēng)能玫瑰圖

月風(fēng)速功率玫瑰圖

4.平均風(fēng)速隨高度變化

? 在大氣邊界層中，平均風(fēng)速隨高度發(fā)生變化，其變化規(guī)律稱(chēng)為風(fēng)剪切或風(fēng)速廓線(xiàn)

? 風(fēng)速廓線(xiàn)符合對(duì)數(shù)律分布或指數(shù)分布

? 對(duì)數(shù)律分布

? 在近地層中，造成風(fēng)在近地層中的垂直變化的原因有動(dòng)力因素和熱力因素

u?u*?Z??ln??K?Z0??u*?

? 指數(shù)律分布

?0?

?Zn?un?u1??Z??

?1?? α值的變化與地面粗糙度有關(guān)

類(lèi)別

α值

A B C D 0.12 0.16 0.20 0.30 場(chǎng)所

近海海面、海島、海岸、湖岸及沙漠

田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的中小城鎮(zhèn)和大城市郊區(qū)

密集建筑物群的城市市區(qū)

密集建筑群且建筑面較高的城市市區(qū)

?10 1.3.2 風(fēng)能公式 1.空氣密度

??? ? ? ?

?p?0.378e? 1.2761?0.00366t1000p—?dú)鈮?，hPa

t—?dú)鉁?，?/p>

e—水汽壓，hPa

風(fēng)的統(tǒng)計(jì)特性的重要形式是風(fēng)速的頻率分布，資料的長(zhǎng)度至少有3年以上的觀測(cè)記錄，風(fēng)電場(chǎng)前期的風(fēng)資源測(cè)量工作要求1年以上，且數(shù)據(jù)的完成率為95% 2.風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)特性

? 威布爾分布

k?x?P?x????c?c?

k?1??x?k?exp?????

??c????? 其中，k和c為威布爾分布的兩個(gè)參數(shù)，k稱(chēng)為形狀參數(shù)，c稱(chēng)為尺度參數(shù)

? c=1，標(biāo)準(zhǔn)威布爾分布

? k=1，指數(shù)型；k=2，瑞利分布；k=3.5，正態(tài)分布

? 風(fēng)速頻率分布一般為偏態(tài)，風(fēng)力愈大的地區(qū)，分布曲線(xiàn)愈平緩，峰值降低右移

3.風(fēng)能公式

? 風(fēng)能：E?11?mV2t??AV3t??d2V3t?W?h? 228? 風(fēng)功率：P??8?d2V3?W?

4.平均風(fēng)能密度和有效風(fēng)能密度

1?V3 21T1?V3dt ?平均風(fēng)能密度 W??T02? 風(fēng)能密度 W?? 實(shí)際應(yīng)用，計(jì)算某地年（月）風(fēng)能密度：Wy?m??W1t1?W2t2?????Wntn

t1?t2?????tn11 第2章 風(fēng)力發(fā)電的基本原理

2.1 工作原理

? 為什么大型并網(wǎng)風(fēng)力機(jī)僅到20世紀(jì)的中后期才獲得應(yīng)用？

? 常規(guī)發(fā)電還能滿(mǎn)足需要，社會(huì)生產(chǎn)力水平不夠高，還無(wú)法顧及降低環(huán)境污染和解決偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電

? 能夠并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)與制造，只有在現(xiàn)代高技術(shù)出現(xiàn)后才有可能，20世紀(jì)初期是造不出現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)

? 風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)（葉片旋轉(zhuǎn)）工作原理

? 當(dāng)氣流流經(jīng)上下翼型形狀不同的葉片時(shí)，因凸面的彎曲而使氣流加速，壓力較低，凹面較平緩，使氣流速度減緩，壓力較高，因而產(chǎn)生作用于葉面的升力。

? 現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電的原理

? 利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促進(jìn)發(fā)電機(jī)發(fā)電

? 兩種物質(zhì)流

? 能量流

? 信息流：控制系統(tǒng)的功能是過(guò)程控制和安全過(guò)程。過(guò)程控制包括起動(dòng)、運(yùn)行、暫停、停止

? 信息流的作用

? 變槳距風(fēng)機(jī)根據(jù)風(fēng)速變槳 ? 變速型風(fēng)機(jī)根據(jù)風(fēng)速變速 ? 根據(jù)風(fēng)向變化對(duì)風(fēng)

? 需停機(jī)時(shí)，執(zhí)行氣動(dòng)剎車(chē)和機(jī)械制動(dòng) ? 風(fēng)力機(jī)的主要組成

? 機(jī)械組成：風(fēng)輪、機(jī)艙、塔架和基礎(chǔ)

? 功能構(gòu)成：變槳系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)和控制系統(tǒng)

? 風(fēng)輪

? 作用：把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的重要部件

? 要求：強(qiáng)度高、重量輕

? 材料：玻璃鋼或其他復(fù)合材料（如碳纖維）? 發(fā)電機(jī)

? 作用：由風(fēng)輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過(guò)升速傳遞給發(fā)電機(jī)均勻運(yùn)轉(zhuǎn)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)?電能的裝置

? 塔架

? 作用：支承風(fēng)輪、尾翼和發(fā)電機(jī)的構(gòu)架

? 要求：高且強(qiáng)度高 2.2 風(fēng)力發(fā)電基本原理

1.1919年德國(guó)的A ·貝茨（Betz）理論

? 貝茨（茲）假設(shè)

? 風(fēng)輪沒(méi)有錐角、傾角和偏角，全部接受風(fēng)輪風(fēng)能（沒(méi)有輪轂），葉片無(wú)限多，對(duì)空氣流沒(méi)有阻力

? 風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)么有摩擦阻力；風(fēng)輪前未受擾動(dòng)的氣流靜壓和風(fēng)輪后的氣流靜壓相等

? 風(fēng)輪流動(dòng)模型可簡(jiǎn)化成一個(gè)單元流管，不考慮尾流旋轉(zhuǎn)

? 作用在風(fēng)輪上的推力是均勻的 ? 貝茨理論

? 質(zhì)量守恒 S1V1?S2V2?SV

? 歐拉定理（動(dòng)量定理）F??SV?V1?V2? ? 風(fēng)輪吸收額功率為 P?FV??SV2?V1?V2?

111mV12?mV22??SVV12?V22 222V?V21222? 能量守恒 P??W??SV?V1?V2???SVV1?V2?V?1

22? 動(dòng)能定理 ?W??????V?V?P??S?12??V1?V2?

?2?? 求P的最大值 2dP1??SV12?2V1V2?3V22 dV24??? 當(dāng) V2?? 則 Pmax V1 38??SV13 27? 理論最大效率（理論風(fēng)能利用系數(shù)）：Cmax8?SV13Pmax16??27??0.59

31127?SV13?SV132214 ? 風(fēng)力機(jī)實(shí)際吸收的有用功率為: P?1CP?SV13 2? 推導(dǎo)過(guò)程所用理論

? 質(zhì)量守恒

? 歐拉定理（動(dòng)量定理）

? 動(dòng)能定理

? 能量守恒

2.葉素理論

? 1889年，Richard Froude提出葉素理論

? 作用：從葉素附近流動(dòng)來(lái)分析葉片上的受力和功能交換

? 葉素：風(fēng)輪葉片在風(fēng)輪任意半徑r處的一個(gè)基本單元，它是由r處翼型剖面延伸一小段厚度dr而形成

? 葉素

? 葉素理論假設(shè)

? 葉片分割成無(wú)限多個(gè)葉素，每個(gè)葉素厚度無(wú)限小，葉素為二元翼型

? 葉素都是獨(dú)立，之間不存在相互作用，通過(guò)各葉素氣流不相互干擾

? 忽略葉片長(zhǎng)度的影響

? 葉素剖面和氣流角、受力關(guān)系

1?W2CCrdr

212? 阻力：dD??WCCDdr

2? 升力：dL?? 合速度：W?? 進(jìn)一步計(jì)算的V sin?1?W2CdrCx 215 dFx?dLcos??dDsin?? dFr?dLsin??dDcos??? 其中

1?W2CdrCr 2 Clcos??Cdsin??Cx

Clsin??Cdcos??Cy

1?W2BCCxdr 2? 周推力：dT?BdFx?? 轉(zhuǎn)矩：dM?BdFr?1?W2BCCrrdr 23.渦流理論

? 渦流流動(dòng)假設(shè)

? 忽略葉片翼型阻力和葉梢損失的影響

? 忽略有限葉片數(shù)對(duì)氣流的周期性影響

? 葉片各個(gè)徑向環(huán)斷面之間相互獨(dú)立

? 風(fēng)輪渦流示意圖

? 渦流引起的風(fēng)速可看成是由3個(gè)渦流系統(tǒng)疊加的結(jié)果

? 中心渦：轉(zhuǎn)軸上

? 附著渦：葉片上

? 螺旋渦（自由渦）：葉片尖部

? 在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面處氣流的軸向速度：V??1???V1

? 其中，α為軸向誘導(dǎo)因子；??V1?V2 V1? 風(fēng)輪變徑r處的切向速度U??1?b?? 第3章 風(fēng)力機(jī)

? 風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)越性

? 建造費(fèi)用低廉

? 產(chǎn)生電力無(wú)需其他任何消耗 ? 沒(méi)有環(huán)境污染

? 運(yùn)行簡(jiǎn)單，無(wú)人值守 ? 實(shí)際占地少

3.1 風(fēng)力機(jī)概念

? 風(fēng)力機(jī)是以風(fēng)力作能源，將風(fēng)力轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而做功的一種動(dòng)力機(jī)

? 一種能截獲流動(dòng)的空氣所具有的動(dòng)能并將風(fēng)輪葉片迎風(fēng)掃掠面積內(nèi)的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為有用機(jī)械能的裝置

? 又稱(chēng)風(fēng)動(dòng)機(jī)、風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)車(chē) 3.2 風(fēng)力機(jī)的分類(lèi)

1.按風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪軸所在的空間位置來(lái)分

? 水平軸風(fēng)力機(jī)：風(fēng)輪軸平行或接近平行于水平

? 上風(fēng)向風(fēng)力機(jī)

? 下風(fēng)向風(fēng)力機(jī)

? 垂直軸風(fēng)力機(jī)：風(fēng)輪軸垂直于水平面

2.按風(fēng)力機(jī)功率大小來(lái)分

? 微型風(fēng)力機(jī)：1kW以下

? 小型風(fēng)力機(jī)：1~10kW ? 中型風(fēng)力機(jī)：10~100kW ? 大型風(fēng)力機(jī)：100~1000kW ? 巨型風(fēng)力機(jī)或兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)：1000kW以上 3.按正常工作狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速分：

? 高速風(fēng)力機(jī)：葉尖速比λ（高速性系數(shù)）大于3 ? 低速風(fēng)力機(jī)

4.按葉片數(shù)目的多少分

? 少葉（翼）式風(fēng)力機(jī)：葉片數(shù)目小于或等于4片

? 多葉片風(fēng)力機(jī) 5.按葉片工作原理分

? 升力型風(fēng)力機(jī)

? 阻力型風(fēng)力機(jī)

6.按葉片升力翼型的形狀分

? 螺旋槳式

? 達(dá)里厄式

7.按功率調(diào)節(jié)方式分

? 定槳距風(fēng)力機(jī)

? 普通變槳距型（正變距）風(fēng)機(jī) ? 主動(dòng)失速型（負(fù)變距）風(fēng)機(jī) 8.按傳動(dòng)形式分

? 高傳動(dòng)比齒輪箱型（雙饋型）? 直接驅(qū)動(dòng)型

? 中傳動(dòng)比齒輪箱型（半直驅(qū)）3.3 水平軸風(fēng)力機(jī)

? 水平軸風(fēng)力機(jī)的優(yōu)勢(shì)

? 升力比阻力大得多

? 升力裝置可以得到較大的葉尖速比 λ ? 價(jià)格和功率之比較低

? 上風(fēng)式風(fēng)力機(jī)：水平軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪在塔架的前面迎風(fēng)旋轉(zhuǎn) ? 固定槳距：在高風(fēng)速時(shí)依靠葉片翼型及葉片內(nèi)部構(gòu)造達(dá)到自動(dòng)失速以限制風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速及輸出功率的目的

? 槳距可調(diào)：分全翼展槳距可調(diào)及部分翼展可調(diào) 1.風(fēng)輪

? 作用：將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)接收風(fēng)能的部件

? 葉片的翼型和材料強(qiáng)度決定了風(fēng)輪吸收風(fēng)能的效率和葉片壽命

? 相對(duì)輪轂安裝葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的稱(chēng)變槳距風(fēng)輪 2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)

? 直流發(fā)電機(jī)

? 同步交流發(fā)電機(jī)

? 異步交流發(fā)電機(jī)

? 交流永磁發(fā)電機(jī)

3.塔架

? 作用：用來(lái)支撐風(fēng)力機(jī)及機(jī)艙內(nèi)（或機(jī)座上）各種設(shè)備，并使之離開(kāi)地面一定高度，以使風(fēng)力機(jī)能處于良好的風(fēng)況環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)

4.機(jī)艙（或機(jī)座）

? 作用：用來(lái)支撐風(fēng)輪以及與風(fēng)輪相連的齒輪傳動(dòng)（變速）裝置、調(diào)速裝置及調(diào)向機(jī)構(gòu)等

5.調(diào)向裝置

? 使風(fēng)輪能隨著風(fēng)向的變化隨時(shí)都迎著風(fēng)向，以最大限度地獲取風(fēng)能

6.調(diào)速裝置

? 當(dāng)風(fēng)速不斷變化時(shí)使風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速維持在一個(gè)接近穩(wěn)定不變的范圍內(nèi)。

7.剎車(chē)制動(dòng)裝置

? 使風(fēng)力發(fā)電機(jī)停止動(dòng)轉(zhuǎn)的裝置

8.增速器及聯(lián)軸器

? 由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速低而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高，為匹配發(fā)電機(jī)，要在低速的風(fēng)輪軸與高速的發(fā)電機(jī)軸接一個(gè)增速器

? 高速聯(lián)軸器：增速器與發(fā)電機(jī)之間

? 低速聯(lián)軸器：風(fēng)輪軸與增速器之間 3.4 垂直軸風(fēng)力機(jī)

1.優(yōu)點(diǎn)

? 壽命長(zhǎng)，易安裝

? 利于環(huán)保

? 無(wú)需偏航對(duì)風(fēng)

? 葉片制造工藝簡(jiǎn)單

? 葉片僅受沿展向的張力

? 無(wú)塔影效應(yīng)

? 運(yùn)行條件寬松 2.缺點(diǎn)

1.風(fēng)能利用率

2.啟動(dòng)風(fēng)速

3.增速結(jié)構(gòu)

4.難控制易失速

5.加工工藝不成熟 3.達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī)

4.旋轉(zhuǎn)渦輪式風(fēng)力機(jī) 第4章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

4.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分類(lèi)和構(gòu)成

1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分類(lèi)

1.根據(jù)風(fēng)力機(jī)軸的空間位置分類(lèi)

? 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

? 風(fēng)輪圍繞一個(gè)水平軸旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向垂直 ? 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

? 風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或氣流方向，可以接受來(lái)自任何方向的風(fēng)，無(wú)須對(duì)風(fēng)；齒輪箱和發(fā)電機(jī)可以安裝在地面上，減輕風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)組承重，且方便維護(hù)

? 葉片越多，轉(zhuǎn)得越慢，葉片數(shù)多的風(fēng)力機(jī)通常稱(chēng)為低速風(fēng)力機(jī)，它在低速運(yùn)行時(shí)，有較大的轉(zhuǎn)矩。它的啟動(dòng)力矩大、啟動(dòng)風(fēng)速低，因而適用于磨面、提水

? 葉片數(shù)目少的風(fēng)力機(jī)通常稱(chēng)為高速風(fēng)力機(jī)，它在高速運(yùn)行時(shí)有較高的風(fēng)能利用系數(shù)，但啟動(dòng)風(fēng)速較高，適用于發(fā)電 2.根據(jù)風(fēng)輪的迎風(fēng)方式分類(lèi)

? 上風(fēng)型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

? 風(fēng)首先通過(guò)風(fēng)輪再穿過(guò)塔架，風(fēng)輪總是面對(duì)來(lái)風(fēng)方向，風(fēng)輪在塔架“前面”，必須有某種調(diào)向裝置來(lái)保持風(fēng)輪迎風(fēng)

? 下風(fēng)型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

? 風(fēng)首先通過(guò)塔架在穿過(guò)風(fēng)輪，風(fēng)輪在塔架“后面”，能夠自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。

3.根據(jù)風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)之間的連接方式分類(lèi)

? 變速式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

? 帶有增速齒輪箱

? 直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

? 風(fēng)輪直接驅(qū)動(dòng)同步多極發(fā)電機(jī)

4.根據(jù)葉片能否圍繞其縱向軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)分類(lèi)

? 定槳距式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

? 當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化，在轉(zhuǎn)速恒定的條件下，風(fēng)速增加超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)，如果風(fēng)流與葉片分離，葉片將處于“失速”狀態(tài)，風(fēng)輪輸出功率降低

? 變槳距式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

? 風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角能隨之變化 5.根據(jù)發(fā)電機(jī)組負(fù)載形式分類(lèi)

? 并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

? 通過(guò)并網(wǎng)逆變器直接饋入電網(wǎng)，然后電力通過(guò)電網(wǎng)再輸送給用電戶(hù)

? 離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

? 獨(dú)立于現(xiàn)有電網(wǎng)，需要蓄電池蓄能

2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的構(gòu)成

? 一次能源系統(tǒng)：葉片、輪轂

? 主傳動(dòng)系統(tǒng)：主軸、主軸軸承、齒輪箱、聯(lián)軸器

? 支撐系統(tǒng)：導(dǎo)流罩、機(jī)艙罩、底盤(pán)、塔筒、基礎(chǔ) ? ? ? ? ? 發(fā)電系統(tǒng)：同步發(fā)電機(jī)（永磁式同步發(fā)電機(jī)）、異步發(fā)電機(jī)（雙饋式異步發(fā)電機(jī)）

制動(dòng)系統(tǒng)：機(jī)械制動(dòng)（液壓系統(tǒng)）、空氣動(dòng)力制動(dòng)、偏航系統(tǒng)

變槳系統(tǒng)

避雷系統(tǒng) 4.2 一次能源系統(tǒng)

1.葉片的構(gòu)造

? 材料：玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP）、碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）、木材、鋼和鋁。? 復(fù)合材料以玻璃纖維或碳纖維為增強(qiáng)材料，樹(shù)脂為基體。優(yōu)點(diǎn)：比重小，強(qiáng)度較高；易成型性好；耐腐蝕性強(qiáng)；維護(hù)少，以修補(bǔ)。? 鋼材主要用于葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的連接件

2.葉片葉柄結(jié)構(gòu)

? 采用螺栓與輪轂連接，形成懸臂形式：螺紋件預(yù)埋件、鉆孔組裝式

? 木質(zhì)、鋁合金擠壓成型等弦長(zhǎng)、鋼制、鋼縱梁玻璃鋼、玻璃鋼

3.葉片數(shù)

? 兩葉片風(fēng)輪對(duì)應(yīng)最大風(fēng)能利用系數(shù)的轉(zhuǎn)速比較高。

? 對(duì)剛性輪轂來(lái)說(shuō)，作用在兩葉片風(fēng)輪的脈動(dòng)載荷要大于三葉片風(fēng)輪。? 接受程度 4.輪轂

? 固定式輪轂：鑄造結(jié)構(gòu)或焊接結(jié)構(gòu) ? 鉸鏈?zhǔn)捷嗇?/p>

? 用于有葉柄的單葉片和二葉片風(fēng)輪。

? 葉片被懸掛的角度與風(fēng)輪轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速越低，角度越大。

5.葉片的基本幾何定義

? 葉尖

? 葉片投影面積 ? 葉片翼型 ? 中弧線(xiàn) ? 前緣 ? 后緣 ? 幾何弦

?平均幾何弦長(zhǎng) ? 氣動(dòng)弦長(zhǎng) ? 厚度 ? 相對(duì)厚度 ? 彎度 ? 安裝角 ? 扭角 ? 幾何攻角

6.葉片的基本幾何定義

? 當(dāng)攻角增大時(shí)，升力系數(shù)Cl成線(xiàn)性遞增，當(dāng)攻角達(dá)到某一值α?xí)r，Cl突然下降，這一現(xiàn)象稱(chēng)為失速。α稱(chēng)為臨界攻角。

? 壓力中心點(diǎn)：對(duì)于某一特定攻角，翼型總對(duì)應(yīng)一特殊點(diǎn)，空氣動(dòng)力對(duì)這個(gè)點(diǎn)的力矩為零，將該點(diǎn)稱(chēng)為壓力中心點(diǎn)

? 氣動(dòng)力效率：在某一攻角下，升力與阻力之比稱(chēng)為升阻比，又稱(chēng)氣動(dòng)力效率，即：cot??Cl Cd

7.風(fēng)輪的幾何定義與參數(shù)

? 風(fēng)輪直徑 ? 風(fēng)輪掃掠面積 ? 風(fēng)輪偏角 ? ? ? ? ? ? ? 槳距角 風(fēng)輪錐角 風(fēng)輪仰角 風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速 風(fēng)輪最高轉(zhuǎn)速 風(fēng)輪實(shí)度 葉尖速比 4.3 主傳動(dòng)系統(tǒng)

? 組成：主軸、主軸承、齒輪箱、聯(lián)軸器 1.主軸及主軸承

? 受力形式：軸向力、徑向力、彎矩、轉(zhuǎn)矩和剪切力 ? 主軸軸心通孔作用？

? 主軸安裝方式：

? 挑臂梁：兩點(diǎn)支撐 ? 懸臂梁：三點(diǎn)支撐

? 優(yōu)點(diǎn)：前點(diǎn)為剛性支撐；后點(diǎn)為彈性支撐（齒輪箱）。

? 主軸承

? 雙列調(diào)心滾子軸承。特點(diǎn)：能夠補(bǔ)償軸的繞曲和同心誤差。? 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。徑向孔：潤(rùn)滑油通道 ? 進(jìn)行淬火原因？

? 軸承座運(yùn)行時(shí)允許有微量油滲出！

2.齒輪箱（增速箱）? 潤(rùn)滑油凈化和溫控系統(tǒng)

? 粘度對(duì)溫度的影響? ? 粘度高，齒輪箱潤(rùn)滑部位不能得到充分潤(rùn)滑。? 粘度下降，對(duì)嚙合齒面油膜的形成不利。? 為何要控制溫度？

? 易生成點(diǎn)蝕、膠合和磨損現(xiàn)象。? 潤(rùn)滑方式

? 飛濺潤(rùn)滑 ? 強(qiáng)制潤(rùn)滑 ? 過(guò)濾器工作方式

? 粘度高，液壓油通過(guò)粗、精兩個(gè)過(guò)濾裝置（單向閥開(kāi)）。? 粘度低，液壓油只通過(guò)粗過(guò)濾器裝置（單向閥關(guān)）

? 截止閥作用：更換濾芯時(shí)將過(guò)濾器殼體內(nèi)的油液排出 ? 放氣接頭作用：將系統(tǒng)中的氣泡排除。? 潤(rùn)滑系統(tǒng)冷卻方式：風(fēng)冷式 ? 機(jī)組起動(dòng)前，先啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵！? 齒輪箱安裝過(guò)程

? 激光對(duì)中 ? 人工盤(pán)動(dòng) ? 電機(jī)反向拖動(dòng) ? 分階段加負(fù)載 ? 聯(lián)軸器

? 撓性聯(lián)軸器

? 無(wú)彈性彈性元件聯(lián)軸器 ? 金屬撓性元件聯(lián)軸器 ? 剛性聯(lián)軸器

? 無(wú)鍵連接，可傳遞轉(zhuǎn)矩、軸向力或兩者的復(fù)合載荷，承載能力高，定心性好 ? 萬(wàn)向聯(lián)軸器：適用于有大角位移的兩軸之間的連接

? 輪胎聯(lián)軸器：補(bǔ)償性能和緩沖減振能力大，但隨扭角增加，兩軸會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的附加軸向力

? 膜片聯(lián)軸器：中間體帶有力矩限制器，當(dāng)傳動(dòng)力矩過(guò)大時(shí)可以自動(dòng)打滑。

? 連桿聯(lián)軸器：特點(diǎn)：保護(hù)套的表面有不同的圖層，保護(hù)套與軸之間的摩擦力始終是保護(hù)套和軸套之間摩擦力的2倍，從而保證滑動(dòng)永遠(yuǎn)只會(huì)發(fā)生在保護(hù)套與軸套之間。4.4 支撐系統(tǒng)

1.機(jī)艙

? 機(jī)艙底盤(pán)

? 性能要求：高強(qiáng)度、高剛度和減振特性 ? 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

? 分為兩部分：前機(jī)艙底盤(pán)為鑄件；后機(jī)艙底盤(pán)為焊接件。

? 機(jī)艙罩

? 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

? 分為下艙罩和上艙罩兩部分，加中空式加強(qiáng)筋

? 與底盤(pán)連接利用帶有橡膠減震器的螺栓將機(jī)艙連接板與機(jī)艙底盤(pán)支架連接。

? 整流罩

? 外部呈流線(xiàn)型，有利于減小風(fēng)對(duì)機(jī)艙的作用力 2.塔筒

? 功能

? 支撐位于空中的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，塔架與基礎(chǔ)相連接，承受風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行引起的各種載荷，同時(shí)傳遞這些載荷到基礎(chǔ)，使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

? 分類(lèi)

1.拉索式塔架

? 通過(guò)數(shù)根鋼索固定在離散的地基上，由每根鋼索的調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)長(zhǎng)短，保證整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)地基的垂直度。? 適用小型風(fēng)電機(jī)組。2.桁架式塔架

? 采用鋼管或角鐵焊接成截錐形桁塔支撐在地基上，桁塔的橫截面多為正方形或正多邊形。

? 適用于中小型風(fēng)力機(jī)

3.塔筒式塔架 ? 鋼制塔架

? 采用強(qiáng)度和塑性較好的多段鋼板進(jìn)行滾壓，對(duì)接焊成截錐式筒體，兩端與法蘭盤(pán)焊接而構(gòu)成截錐塔筒 ? 鋼混組合塔架 ? 鋼筒夾混塔

? 塔架結(jié)構(gòu)

? 安裝方式

? 采用高強(qiáng)度螺栓穿過(guò)內(nèi)翻式法蘭將塔筒連接。? 高度確定

? ≤25m：Htg?R?Hzg?Az ? >25m：Htg:D?1:1

?平臺(tái)

? 為方便安裝螺栓，平臺(tái)距法蘭處1.1m左右。? 電纜及其固定

? 通過(guò)電纜卷筒與支架固定 ? 電纜卷筒作用

? 保證電纜有一定的自由旋轉(zhuǎn)，同時(shí)承載相應(yīng)部分的電纜重量。

? 內(nèi)梯與外梯 ? 塔架的固有頻率

? 振幅大小于激振頻率和塔架的固有頻率有關(guān)。

? f?12?g y? 1?mlgl3mgl3??? y???EJx?83??? Jx???D4?d4?64

? 受力頻率

? 風(fēng)輪轉(zhuǎn)子殘余的旋轉(zhuǎn)不平衡質(zhì)量引起的振動(dòng)頻率=轉(zhuǎn)速n ? 塔影、不對(duì)稱(chēng)空氣來(lái)流、風(fēng)切變、尾流引起的振動(dòng)頻率=Nn ? f≥（1+20%）n或Nn ? f>Nn：剛性塔

? n

? 塔架-風(fēng)輪系統(tǒng)振動(dòng)模態(tài)

? 分析模態(tài)作用

? 在交變力、交變力矩作用下的振型、振幅和頻率，為解決風(fēng)力機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題提供依據(jù)

? 固有頻率改變

? 隨著離心力增加，葉片的剛性增加，從而固有頻率提高。3.基礎(chǔ)

1.厚板塊基礎(chǔ)

? 抵制傾覆力矩和機(jī)組重力偏心力?？沙惺芷牧酁閃B/6。? 形式

?平面板塊基礎(chǔ) ?平放機(jī)座基礎(chǔ)

? 嵌入式塔架和傾斜板塊基礎(chǔ) ? 巖石床打錨基礎(chǔ)

2.多樁基礎(chǔ)

? 適用土質(zhì)疏松的地質(zhì)。3.混凝土單樁基礎(chǔ) 4.支撐系統(tǒng)保護(hù)

1.連接件的維護(hù)

? 力矩檢測(cè)；防腐 2.結(jié)構(gòu)件的維護(hù)

? 外觀檢查；防銹及補(bǔ)漆（底漆、面漆）；焊點(diǎn)處檢查；電纜破損檢查 3.塔基水平度檢測(cè)

? 下塔筒外法蘭盤(pán)上選取4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn) 4.塔筒標(biāo)識(shí)維護(hù)

? 標(biāo)識(shí)清晰

4.5 制動(dòng)系統(tǒng)

? 制動(dòng)的兩種分類(lèi)：

? 運(yùn)行制動(dòng) ? 緊急制動(dòng) ? 制動(dòng)裝置：

? 機(jī)械制動(dòng) ? 空氣動(dòng)力制動(dòng)

電網(wǎng)監(jiān)測(cè)制動(dòng)命令動(dòng)力源風(fēng)況監(jiān)測(cè)主控系統(tǒng)功率放大機(jī)械制動(dòng)風(fēng)機(jī)停止風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)停機(jī)指令空氣動(dòng)力制動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

1.機(jī)械制動(dòng)

? 工作原理：

? 利用非旋轉(zhuǎn)元件和旋轉(zhuǎn)元件之間的相互摩擦來(lái)阻止轉(zhuǎn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。? 分類(lèi)

? 常開(kāi)式 ? 常閉式 ? 制動(dòng)器

? 工作狀態(tài)分類(lèi)

? 常閉式和常開(kāi)式 ? 盤(pán)式制動(dòng)器

? 鉗盤(pán)式：固定式和浮動(dòng)式（固定和擺動(dòng)）? 全盤(pán)式 ? 錐盤(pán)式

? 制動(dòng)器安裝方式

? 避免制動(dòng)軸受到徑向力和彎矩，鉗盤(pán)式制動(dòng)器應(yīng)成對(duì)分布。? P?M??，制動(dòng)力矩在低速軸很大。

? 失速型風(fēng)力機(jī)常用低速軸機(jī)械制動(dòng)（可靠性角度考慮）? 變槳距風(fēng)力機(jī)在高速軸制動(dòng)，但易發(fā)生制動(dòng)的不均勻性。

2.空氣動(dòng)力制動(dòng)

? 特點(diǎn)

? 空氣動(dòng)力制動(dòng)并不能使風(fēng)輪完全靜止下來(lái)，只能使其轉(zhuǎn)速限定在允許的范圍內(nèi)。

? 定槳距風(fēng)力機(jī)采用的空氣動(dòng)力裝置為

? 葉尖擾流器

? 工作過(guò)程：當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，葉尖的離心力增大，葉尖擾流器克服液壓力的作用脫離葉片主體轉(zhuǎn)動(dòng)到制動(dòng)位置。

? 葉尖擾流器還可以作為液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障的保護(hù)裝置。

4.6 變槳系統(tǒng)

? 變槳距

? 使葉片繞其安裝軸旋轉(zhuǎn)，改變?nèi)~片的槳距角，從而改變風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)特性 ? 類(lèi)型

? 液壓變距型 ? 電動(dòng)變距型 1.液壓變槳距系統(tǒng)類(lèi)型

1.組成

? 槳距控制器、數(shù)碼轉(zhuǎn)換器、液壓控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、位移傳感器

液壓站槳距角給定槳距控制器-轉(zhuǎn)換為槳距信號(hào)A/D轉(zhuǎn)化器位移傳感器D/A轉(zhuǎn)化器伺服閥或比例閥液壓缸變槳機(jī)構(gòu)槳距角

2.驅(qū)動(dòng)形式分類(lèi)

? 單獨(dú)變槳

? 特點(diǎn)：可靠性高；需要精確的同步變距控制 ? 統(tǒng)一變槳

? 工作過(guò)程

2.電動(dòng)變槳距系統(tǒng)

1.總體結(jié)構(gòu) ? 工作過(guò)程

? 主控制器根據(jù)風(fēng)速、發(fā)電機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩等，把指令信號(hào)發(fā)送至電動(dòng)變槳距控制系統(tǒng)

? 電動(dòng)變槳距系統(tǒng)把實(shí)際值和運(yùn)行狀況反饋至主控器。

第3個(gè)獨(dú)立槳距裝置風(fēng)速風(fēng)向儀第2個(gè)獨(dú)立槳距裝置主控制器變壓輸入控制器輸出器功率調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速蓄電池驅(qū)動(dòng)器第1個(gè)獨(dú)立槳距裝置伺服電機(jī)減速器

2.單元組成

? 伺服電機(jī)的作用。? 電機(jī)編碼器的作用。? 減速器采用的形式。

3.變槳減速器的潤(rùn)滑 ? 潤(rùn)滑方式

? 浸油潤(rùn)滑、油脂潤(rùn)滑 ? 油脂檢查

3.變槳軸承

? 一般采用4點(diǎn)角接觸球軸承

4.7 偏航系統(tǒng)

? 偏航定義

? 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪繞垂直軸的旋轉(zhuǎn) ? 偏航分類(lèi)

? 主動(dòng)偏航 ? 被動(dòng)偏航 1.偏航系統(tǒng)的功能

? 跟蹤風(fēng)向的變化，驅(qū)動(dòng)機(jī)艙圍繞塔架中心線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，使風(fēng)輪掃掠面與風(fēng)向保持垂直。? 解纜功能

? 在反復(fù)調(diào)整方向過(guò)程中，有可能發(fā)生沿著同一方向累計(jì)轉(zhuǎn)了許多圈，造成機(jī)艙與塔底之間的電纜扭絞現(xiàn)象。

? 偏航阻尼器功能

? 使機(jī)艙平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng) ? 偏航計(jì)數(shù)器功能

? 記錄偏航系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的裝置。

2.偏航系統(tǒng)的組成和工作原理

風(fēng)向信號(hào)控制器-偏航計(jì)數(shù)器功率放大器執(zhí)行機(jī)構(gòu)風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪偏向監(jiān)測(cè)元件? 偏航計(jì)數(shù)器功能

? 記錄偏航系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的裝置。? 偏航具體過(guò)程

? 組成

? 偏航軸承；偏航驅(qū)動(dòng)裝置；偏航制動(dòng)器；偏航液壓回路 ? 齒圈與偏航軸承做成一體 ? 齒圈形式

? 內(nèi)齒圈 ? 外齒圈 ? 偏航軸承

? 內(nèi)、外齒圈特點(diǎn) ? 偏航驅(qū)動(dòng)

? 偏航驅(qū)動(dòng)的安裝方式。? 偏航制動(dòng)

? 與主傳動(dòng)制動(dòng)器的區(qū)別：不設(shè)置彈簧。

3.偏航系統(tǒng)的維護(hù)

? 偏航軸承

? 維護(hù)：密封帶必須保持沒(méi)有灰塵，清洗其他部件時(shí)，避免清潔劑接觸到密封帶或進(jìn)入滾道系統(tǒng)。

? 安裝偏航軸承后要找出4個(gè)合適的測(cè)量點(diǎn)并在支承和連接支座上標(biāo)注，并記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)作為以后測(cè)量數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)。

4.偏航系統(tǒng)的常見(jiàn)故障

? 齒圈齒面磨損 ? 液壓管路泄露 ? 偏航壓力不穩(wěn) ? 異常噪聲

? 偏航定位不準(zhǔn)確 ? 偏航計(jì)數(shù)器故障

4.8 液壓系統(tǒng)

? 作用：

? 液壓系統(tǒng)主要用于控制變槳距機(jī)構(gòu)和機(jī)械制動(dòng)，也用于偏航驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)。1.液壓元件

? 動(dòng)力元件、控制元件、執(zhí)行元件和輔助元件。

? 動(dòng)力元件：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓壓力能。

? 控制元件：控制系統(tǒng)壓力、流量、方向以及進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大。? 執(zhí)行元件：將流體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。? 輔助元件：保證系統(tǒng)正常工作。1.液壓泵

? 分類(lèi)：按結(jié)構(gòu)與壓力分類(lèi) ? 液壓泵的性能參數(shù)

? 額定壓力 ? 理論排量 ? 功率 ? 效率

2.液壓閥

? 分類(lèi)

? 方向控制閥 ? 壓力控制閥 ? 流量控制閥 ? 方向控制閥：

? 普通單向閥

? 液控單向閥 ? 換向閥

? 壓力控制閥

? 溢流閥（作用）：定壓；安全；卸載；減壓閥；順序閥

? 壓力繼電器 ? 流量控制閥

? 節(jié)流閥（作用）：節(jié)流調(diào)速；阻尼；壓力緩沖

? 調(diào)速閥 ? 分流集流閥 ? 電液伺服閥：根據(jù)輸入電信號(hào)連續(xù)成比例地控制系統(tǒng)流量和壓力的液壓控制閥

? 電液比例閥：用比例電磁鐵代替普通電磁換向閥電磁鐵的液壓控制閥。它也可以根據(jù)輸入電信號(hào)連續(xù)成比例地控制系統(tǒng)流量和壓力。

3.液壓缸

? 是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，是將輸入的液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能量裝置，它可以方便地獲得直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

4.輔助裝置

1.蓄能器

? 應(yīng)急油源 ? 吸收壓力脈動(dòng) ? 減小液壓沖擊 ? 輔助能源 2.過(guò)濾器

? 作用：保證液壓油的清潔 ? 分類(lèi)：表面型；深度型；磁性 3.油箱

? 分為總體式和分體式 4.熱交換器

? 分為風(fēng)冷式、水冷式和冷媒式 5.密封裝置

? 分為接觸性密封和非接觸性密封

5.定槳距風(fēng)力機(jī)液壓系統(tǒng):

1.蓄能器的作用

? 當(dāng)主油路斷開(kāi)時(shí)，由蓄能器儲(chǔ)存的能量提供壓力，使葉尖擾流器與葉片保持一致。

2.突開(kāi)閥的作用

? 當(dāng)風(fēng)速超過(guò)切出風(fēng)速時(shí)，突開(kāi)閥自動(dòng)換向，系統(tǒng)的壓力被釋放，葉尖擾流器脫離葉片，實(shí)現(xiàn)緊急剎車(chē)保證機(jī)組的運(yùn)行安全性。

3.壓力繼電器作用

? 監(jiān)測(cè)剎車(chē)油缸的壓力大小，保持油缸中壓力穩(wěn)定，使剎車(chē)裝置安全可靠。

6.變槳距風(fēng)力機(jī)液壓系統(tǒng)

1.停機(jī)、待機(jī)

2.開(kāi)槳

3.順槳

7.液壓系統(tǒng)的維護(hù)

1.設(shè)備的檢查

? 油位

? 行程開(kāi)關(guān)和限位塊 ? 油溫 ? 緊固件

? 過(guò)濾器和空氣濾清器 2.液壓油

? 選用原則

? 液壓系統(tǒng)的液壓油應(yīng)該與生產(chǎn)企業(yè)指定的牌號(hào)相符。? 溫度高選用粘度高的油液 ? 更換液壓油的要求

? 液壓系統(tǒng)中的油液或添加到液壓系統(tǒng)中的油液必須經(jīng)常過(guò)濾，即使是初次用的新油也要過(guò)濾

? 清洗過(guò)濾器和空氣濾清器

? 清洗前要確保電機(jī)未起動(dòng)。? 故障排除和更換元件

? 通常液壓系統(tǒng)元件都可以用現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員來(lái)完成

8.液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障：

? 出現(xiàn)異常振動(dòng)和噪聲 ? 輸出壓力不足 ? 油溫過(guò)高

? 液壓泵的起停太頻繁

4.9 避雷系統(tǒng)

? 風(fēng)輪葉尖和風(fēng)速傳感器保護(hù)

? 葉尖處設(shè)有接閃器 ? 風(fēng)速傳感器的避雷針 ? 機(jī)艙外殼

? 瞬態(tài)電流不允許經(jīng)過(guò)軸承等精密部件

? 機(jī)艙的保護(hù)

? 傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪箱、發(fā)電機(jī)、鋼架和機(jī)艙構(gòu)成等位體，避免電壓過(guò)高對(duì)部件的破壞。? 電氣設(shè)備的保護(hù)

1.電源系統(tǒng)的保護(hù)

? 三級(jí)保護(hù)原理

? 防雷擊浪涌保護(hù)器 ? 浪涌保護(hù)器 ? 終端設(shè)備保護(hù)器

2.控制柜內(nèi)主控器的電源保護(hù)

? 變壓器輸出端并聯(lián)加裝防雷器 3.測(cè)控線(xiàn)的保護(hù)

? 在變送器前段加裝模擬信號(hào)防雷器或開(kāi)關(guān)信號(hào)防雷器。4.地基防雷接地體

? 由垂直接地體和環(huán)形接地體組成。

第5章 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

1.變槳距控制是為了盡可能地提高風(fēng)力機(jī)風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率和保持風(fēng)力機(jī)輸出功率平穩(wěn)

2.變槳距型風(fēng)力機(jī)在各種工況可按最佳參數(shù)運(yùn)行，使輸出功率曲線(xiàn)得到優(yōu)化，可使槳葉和整機(jī)的受力狀況大為改善，還可以使發(fā)動(dòng)機(jī)在額定風(fēng)速以下的工作區(qū)段有較高的發(fā)電量，而在額定風(fēng)速以上的高風(fēng)速區(qū)段不超載，不需要過(guò)載能力大的發(fā)電機(jī)

3.變槳控制系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，變槳距控制器是一個(gè)非線(xiàn)性比例控制器

5.1 發(fā)電系統(tǒng)

5.1.1 發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成 1.發(fā)電系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

至電網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜變流器變壓器發(fā)電機(jī)

2.變壓器

? 變壓器的工作原理

? 通常兩個(gè)繞組中一個(gè)接到交流電源，稱(chēng)為一次繞組，簡(jiǎn)稱(chēng)一次側(cè)。另一個(gè)接到負(fù)載，稱(chēng)為二次繞組，簡(jiǎn)稱(chēng)二次側(cè)。

? 原理：一次、二次電壓決定于一次二次繞組匝數(shù)之比。? 變壓器的分類(lèi)及結(jié)構(gòu)

? 用途分類(lèi)：

? 電力變壓器（220kV超高壓，35-110kV中壓，10kV配電變壓器）? 特種變壓器（電爐、整流）? 儀用互感器（電壓、電流互感器）? 冷卻方式：

? 油浸式變壓器和干式變壓器 ? 變壓器的分類(lèi)及結(jié)構(gòu)

? 結(jié)構(gòu)

? 鐵心：分鐵心柱和鐵軛

? 材料：表面涂的含桂量較高的厚度為0.35mm硅鋼片制成。? 目的：提高磁路的磁導(dǎo)率和降低鐵心內(nèi)的渦流損耗。

3.開(kāi)關(guān)電器

? 開(kāi)關(guān)電器分類(lèi)

1.低壓刀開(kāi)關(guān)、接觸器、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)：正常工作下開(kāi)端或閉合正常工作電流。2.熔斷器：開(kāi)斷過(guò)負(fù)荷電流或短路電源 3.高壓隔離開(kāi)關(guān)：檢修時(shí)隔離電源。4.自動(dòng)分?jǐn)嗥鳎侯A(yù)定的記憶時(shí)間內(nèi)根據(jù)選定的計(jì)數(shù)次數(shù)在無(wú)電流的瞬間自動(dòng)分段故障電路。

5.高壓短路器、低壓空氣短路：

? 開(kāi)斷或閉合正常工作電流，或過(guò)負(fù)荷電流或短路電流。? 具有滅弧裝置

? 真空斷路器

? 真空滅弧室

? 斷路器的結(jié)構(gòu)

? 分裝式、固定式、手車(chē)式三種結(jié)構(gòu)。? 用途

? 以真空作為滅弧和絕緣介質(zhì)的斷路器，多用于10~35kV的配電系統(tǒng)中

? 交流接觸器

? 用途：接通或斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備的主電路 ? 結(jié)構(gòu)

? 主觸頭：電流較大，接在電動(dòng)機(jī)主電路 ? 輔助觸頭：電流較小，接在控制電路。? 滅弧裝置

? 熔斷器

? 最簡(jiǎn)單且最有效的短路保護(hù)電路。

4.繼電器

? 用途：用來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)使之免受長(zhǎng)期過(guò)載的危害。? 不能用作短路保護(hù)

? 熱慣性 ? 中間繼電器

? 用途：傳遞信號(hào)和同時(shí)控制多個(gè)電路，或直接用來(lái)控制小容量電動(dòng)機(jī)或其他電氣執(zhí)行元件。

5.母線(xiàn)與電纜

1.母線(xiàn)

? 定義：在各級(jí)電壓配電裝置中，將發(fā)電機(jī)、變壓器與各種電器連線(xiàn)的導(dǎo)線(xiàn)。? 分類(lèi)

? 軟母線(xiàn)：電壓較高的戶(hù)外配電裝置 ? 硬母線(xiàn)：電壓較低的戶(hù)內(nèi)外配電裝置 1.母線(xiàn)材料

? 銅母線(xiàn)

? 鋁母線(xiàn)：電阻率稍高于銅，但比銅經(jīng)濟(jì)

? 鋼母線(xiàn)：電阻率高于銅7倍，適用于高壓小容量電路。2.母線(xiàn)的截面形狀

? 矩形截面：一般用于35kV及以下的戶(hù)內(nèi)配電裝置中。? 圓形截面：35kV以上的戶(hù)外配電裝置中（可防電暈）。? 槽型截面：配電時(shí)，當(dāng)三條以上矩形母線(xiàn)不能滿(mǎn)足要求。

2.電力電纜

1.電力電纜的種類(lèi)

? 電壓、使用環(huán)境、線(xiàn)芯數(shù)、結(jié)構(gòu)特征、絕緣材料 2.電力電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

? 油紙絕緣電纜 ? 塑料絕緣電纜 ? 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜 ? 橡膠絕緣電纜 3.電力電纜基本結(jié)構(gòu)：

? 電纜的基本結(jié)構(gòu)由線(xiàn)芯、絕緣層、保護(hù)層組成

5.1.2 變流器

1.電力電子器件

1.電力電子器件的概念和特征

? 被廣泛用于處理電能的主電路中，是實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、變換及控制的電子器件。

? 主要參數(shù)：電功率大小 ? 處理功率級(jí)別大

? 由信息電子來(lái)控制電力電子器件。

2.電力電子器件的分類(lèi) 1.按控制性分類(lèi)

? 不控型器件：不能用控制信號(hào)控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的電力電子器件 ? 半控型器件：通過(guò)控制極（門(mén)極）控制器件導(dǎo)通，但不能控制其關(guān)斷的電力電子器件。

? 全控型器件：既可以通過(guò)器件的控制極（門(mén)極）控制其導(dǎo)通，又可控制其關(guān)斷。

2.按驅(qū)動(dòng)信號(hào)分類(lèi)

? 電流驅(qū)動(dòng)型和電壓驅(qū)動(dòng)型

3.不可控器件—電力二極管

? 特征：正向?qū)щ娦院头聪蜃钄嘈?/p>

? 原理：正向電壓UF大于閾值電壓UT0時(shí)，導(dǎo)通。UF為二極管的正向同態(tài)壓降。當(dāng)反

向電壓超過(guò)一定數(shù)值（URB0）后，二極管的反向電流迅速增大，產(chǎn)生雪崩擊穿，URB0稱(chēng)為反向擊穿電壓。

4.半控型器件—晶閘管

? 又稱(chēng)可控硅整流器

? 組成：門(mén)極（G）、陽(yáng)極（A）和陰極（K）? 特征：電流觸發(fā)性；單向特性；半控型特性 5.電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管——電力MOSFET ? 原理：用柵極電壓來(lái)控制漏極電流，實(shí)現(xiàn)電流的通斷。? 分類(lèi)：P溝道和N溝道

? 特點(diǎn)：柵極電壓UGS越高，反型層越厚，導(dǎo)電溝道越寬，漏極電流越大；驅(qū)動(dòng)功率?。环磻?yīng)效率快

6.絕緣柵型雙極性晶體管——IGBT ? 特點(diǎn)

? 驅(qū)動(dòng)方便，開(kāi)關(guān)速度快

? 導(dǎo)通后呈電阻性質(zhì)，電力壓降高。? 電壓驅(qū)動(dòng)型

? 通流能力強(qiáng)、耐壓等級(jí)高

2.AC-DC變換電路

1.不控整流—二極管

1.大小取決于輸入電壓和電路形式 2.特點(diǎn)

? 電流穩(wěn)定——電感濾波 ? 電壓穩(wěn)定——電容濾波

? 同時(shí)穩(wěn)定——電感與電容組成LC濾波電路 3.分類(lèi)

? 半控橋和全控橋

2.相控整流—晶閘管

? 通過(guò)控制門(mén)極的觸發(fā)延遲角，就能控制晶閘管的導(dǎo)通時(shí)刻。1.分類(lèi)

? 半控橋 ? 全控橋 2.特點(diǎn)

? 控制方便

? 產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生二次污染

3.斬波整流—PWM 1.特點(diǎn)

? 網(wǎng)側(cè)功率因素高、諧波含量低 ? 網(wǎng)側(cè)電流畸變小，功率因素任意可控 ? 體積、質(zhì)量小 2.分類(lèi)

? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：電壓型和電流型

? 是否有能量回饋：無(wú)能量回饋的整流器（PFC）和有能量回饋的開(kāi)關(guān)模式整流器（SMR）? 動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度

? 適當(dāng)控制整流器交流端的幅值和相位可獲得所需大小和相位的輸入電流。

3.DC-DC交換電路

1.特點(diǎn)

? 可將一種電流電變換成另外一種固定或可調(diào)電壓的直流電。2.分類(lèi)

? 不隔離式 ? 隔離式

4.DC-AC變換電路分類(lèi)

? 電壓型 ? 電流型

? 單相半橋 ? 單相全橋 ? 三相橋式 5.AC-AC變換電路

? 分類(lèi)

? 頻率不變而僅改變電壓大小的AC-AC電壓變壓器

? 直接將一定頻率的交流電變換為較低頻率交流電的相控式AC-AC直接變換器，在直接變頻的同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)電壓變換，實(shí)現(xiàn)降頻降壓變換。

6.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流器的應(yīng)用技術(shù)

? 支撐風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大功率變流器的主要技術(shù)有： 1.正弦脈寬調(diào)制技術(shù)

? 將參考波形與輸出調(diào)制波形進(jìn)行比較，并根據(jù)兩者比較結(jié)果確定逆變橋壁的開(kāi)關(guān)狀態(tài)

2.大功率變流技術(shù)

? 采用器件串聯(lián)技術(shù)來(lái)提高電壓等級(jí) ? 采用器件并聯(lián)技術(shù)來(lái)提高輸出電流 ? 采用模塊并聯(lián)技術(shù) 3.多重化技術(shù)

? 指在電壓源型變流器中，為減少諧波，提高功率等級(jí)，將輸出的PWM波錯(cuò)位疊加，使輸出波形更加正弦波。

4.低電壓穿越技術(shù)

? 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障如電壓跌落時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仍需要保持與電網(wǎng)的連接，只有故障嚴(yán)重時(shí)才允許脫網(wǎng)。

5.計(jì)算機(jī)軟件控制技術(shù)

第三篇：風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和風(fēng)能利用方式

1973年發(fā)生石油危機(jī)以后，西方發(fā)達(dá)國(guó)家為尋求替代石化燃料的能源，在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究與應(yīng)用上投入了相當(dāng)大的人力和資金，充分綜合利用空氣動(dòng)力學(xué)、新材料、新型電機(jī)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制及通信技術(shù)等方面的最新成果，開(kāi)創(chuàng)了風(fēng)能利用的新時(shí)期。

德國(guó)、美國(guó)、丹麥等國(guó)開(kāi)發(fā)建立了評(píng)估風(fēng)力資源的測(cè)量及計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，發(fā)展了變槳距控制及失速控制的風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)理論，采用了新型風(fēng)力機(jī)葉片材料及葉片翼型，研制出了變極、變滑差、變速恒頻及低速永磁等新型發(fā)電機(jī)，開(kāi)發(fā)了由微機(jī)控制的單臺(tái)和多臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的機(jī)群的自動(dòng)控制技術(shù)，從而大大提高了風(fēng)力發(fā)電的效率和可靠性。

風(fēng)電場(chǎng)是大規(guī)模利用風(fēng)能的有效方式，20世紀(jì)80年代初在美國(guó)加利福尼亞州興起。而海岸線(xiàn)附近的海域風(fēng)能資源豐富，風(fēng)力強(qiáng)，風(fēng)速均勻，可大面積采獲能量，適合大規(guī)模開(kāi)發(fā)風(fēng)電。然而在海上建造難度也大：巨大的基座必須固定入海底30m深度，才能使裝置經(jīng)受得住狂風(fēng)惡浪的沖擊；水下的驅(qū)動(dòng)裝置和電子部件必須得能防止高鹽度海水的腐蝕；與陸地連接還得需要幾公里長(zhǎng)的海底電纜。

2.2風(fēng)電裝機(jī)容量

德國(guó)的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)610.7萬(wàn)kW，占德國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量的33%，居世界第1位。西班牙風(fēng)電裝機(jī)容量283.6萬(wàn)kW，居世界第2位。美國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)261萬(wàn)kW，居世界第3位。丹麥風(fēng)電技術(shù)也很先進(jìn)，裝機(jī)容量234.1萬(wàn)kW。印度風(fēng)電增長(zhǎng)很快，到2000年累積裝機(jī)容量已達(dá)到122萬(wàn)kW。日本的風(fēng)電裝機(jī)容量46萬(wàn)kW，運(yùn)行較穩(wěn)定的是海岸線(xiàn)或島上的風(fēng)力發(fā)電站，已達(dá)576臺(tái)風(fēng)電設(shè)備。

2.3各國(guó)的風(fēng)力發(fā)電政策

目前風(fēng)電機(jī)組成本仍比較高，但隨著生產(chǎn)批量的增大和技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，成本將會(huì)繼續(xù)下降(見(jiàn)表1)。許多國(guó)家建立了眾多的中型和大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，并形成了一整套有關(guān)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的規(guī)劃方法、運(yùn)行管理和維護(hù)方式、投融資方式、國(guó)家扶持的優(yōu)惠政策及規(guī)范、法規(guī)等。

表1世界風(fēng)電裝機(jī)容量（萬(wàn)kW）和發(fā)電成本（美分/kW·h）

年份******97199819992000

容量******1393184

5成本15.310.97.26.66.15.65.35.15.04.94.8

數(shù)據(jù)來(lái)源：丹麥BTM咨詢(xún)公司

歐洲發(fā)展風(fēng)電的動(dòng)力主要來(lái)自于改善環(huán)境的壓力，將風(fēng)電的發(fā)展作為減少二氧化碳等氣體排放的措施。德國(guó)、丹麥、西班牙等國(guó)都制定了比較高的風(fēng)電收購(gòu)電價(jià)，保持了穩(wěn)定高速的增長(zhǎng)，1996年以后年增長(zhǎng)率超過(guò)30%，使風(fēng)電成為發(fā)展最快的清潔電能。丹麥風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展策略是政府不直接支持制造廠商，而是對(duì)購(gòu)買(mǎi)風(fēng)電機(jī)組的用戶(hù)提供補(bǔ)貼。英國(guó)的《可再生能源責(zé)任法規(guī)》要求到2010年，每個(gè)電力供應(yīng)商必須使可再生能源的電力供應(yīng)量達(dá)到總電量的10%。

美國(guó)政府為鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)可再生能源，在20世紀(jì)80年代初出臺(tái)了一系列優(yōu)惠政策。聯(lián)邦政府和加利福尼亞州政府對(duì)可再生能源的投資者分別減免了25%的稅賦，規(guī)定有效期到198

5年底，另外立法還規(guī)定電力公司必須得收購(gòu)風(fēng)電，并且價(jià)格應(yīng)是長(zhǎng)期穩(wěn)定的。這些政策吸引了大量的資金采購(gòu)風(fēng)電機(jī)組，使剛剛建立起來(lái)的丹麥風(fēng)電機(jī)組制造業(yè)獲得了大批量生產(chǎn)和改進(jìn)質(zhì)量的機(jī)會(huì)。到1986年這3個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的總裝機(jī)容量達(dá)到160萬(wàn)kW。2002年美國(guó)德州的風(fēng)電容量為118萬(wàn)kW。德州政府規(guī)定，到2009年可再生能源的發(fā)電容量至少應(yīng)達(dá)到200萬(wàn)kW，并擬訂了110.4萬(wàn)kW的風(fēng)電建設(shè)計(jì)劃。

印度是一個(gè)缺電的發(fā)展中國(guó)家，政府制定了許多鼓勵(lì)風(fēng)電的政策，如投資風(fēng)電的企業(yè)，可將風(fēng)電的電量?jī)?chǔ)蓄，在電網(wǎng)拉閘限電時(shí)，使有儲(chǔ)蓄的企業(yè)能夠得到優(yōu)先供電。

澳大利亞的發(fā)電能源主要依靠煤炭。政府為改善電能結(jié)構(gòu)，制定了一項(xiàng)強(qiáng)制性的可再生能源發(fā)電計(jì)劃，太陽(yáng)能——風(fēng)力電站將成為可再生能源利用的重要組成部分。

3我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的開(kāi)發(fā)現(xiàn)況

我國(guó)擁有豐富的風(fēng)能資源，若采用10m高度的風(fēng)速測(cè)算，陸地風(fēng)能資源理論儲(chǔ)量為32.26億kW，可開(kāi)發(fā)的風(fēng)能資源儲(chǔ)量為2.53億kW。我國(guó)近海風(fēng)能資源約為陸地的3倍，由此可算出我國(guó)可開(kāi)發(fā)的風(fēng)能資源約為10億kW。

風(fēng)能資源富集區(qū)主要在西北、華北北部、東北及東南沿海地區(qū)。20世紀(jì)70年代末80年代初，我國(guó)通過(guò)自主開(kāi)發(fā)研制，額定容量低于10kW小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，在解決居住分散的農(nóng)牧民和島嶼居民的用電方面有著重要意義。在國(guó)家有關(guān)部委的支持下，額定功率為200、250、300、600 kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已研制出來(lái)，并在全國(guó)11個(gè)省區(qū)建立了27個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，浙江、福建、廣東沿海及新疆、內(nèi)蒙古自治區(qū)都有較大功率的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。東部沿海有豐富的風(fēng)能資源，距離電力負(fù)荷中心又近，海上風(fēng)電場(chǎng)將成為新興的能源基地。國(guó)家計(jì)委在20世紀(jì)90年代中期制定了“光明工程”和“乘風(fēng)計(jì)劃”, 1997年當(dāng)年裝機(jī)超過(guò)10萬(wàn)kW，到2001年底總裝機(jī)容量約40萬(wàn)kW。

我國(guó)風(fēng)電技術(shù)還處于發(fā)展初期，較歐美落后，關(guān)鍵原材料或零部件主要依靠進(jìn)口。風(fēng)電機(jī)組是風(fēng)電場(chǎng)的核心設(shè)備，主要依靠進(jìn)口機(jī)組，在風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)投資中是主要部分，占總投資的60%～80%。為鼓勵(lì)風(fēng)電的開(kāi)發(fā)，我國(guó)對(duì)300kW以上機(jī)組免征進(jìn)口稅。風(fēng)電隨著技術(shù)的發(fā)展和批量生產(chǎn)，成本會(huì)繼續(xù)下降。

第四篇：風(fēng)力發(fā)電課程設(shè)計(jì)

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(zhǎng)，已經(jīng)成為各種能源中增長(zhǎng)速度最快的一種。今年來(lái)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(kāi)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(guó)家是德國(guó)、美國(guó)和西班牙，中國(guó)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(guó)家，丹麥能源消費(fèi)的1/5來(lái)自于風(fēng)力。

歐洲在開(kāi)發(fā)海上風(fēng)能方面也依然走在世界前列，其中丹麥、美國(guó)、愛(ài)爾蘭、瑞典和荷蘭等國(guó)家發(fā)展較快。尤其是在一些人口密度較高的國(guó)家，隨著陸地風(fēng)電場(chǎng)殆盡，發(fā)展海上風(fēng)電場(chǎng)已成為新的風(fēng)機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域而受到重視。丹麥、德國(guó)、西班牙、瑞典等國(guó)家都在計(jì)劃較大的海上風(fēng)電場(chǎng)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(guò)80萬(wàn)千瓦。

有余風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，因此許多國(guó)家對(duì)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(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。在全球范圍內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電已形年產(chǎn)值超過(guò)50億美元的產(chǎn)業(yè)。

1.2我過(guò)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)風(fēng)力發(fā)電從20世紀(jì)80年代開(kāi)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(guó)風(fēng)電規(guī)模連續(xù)三年實(shí)現(xiàn)翻倍增長(zhǎng)。風(fēng)電新增容量每年都增加超過(guò)100%，僅次于美國(guó)、西班牙，成為世界風(fēng)電快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)之一。根據(jù)國(guó)家能源局2009年公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止2008年底，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)1271萬(wàn)千瓦，居世界第4位，但是風(fēng)電在我國(guó)整個(gè)電力能源結(jié)構(gòu)中所占的比重仍然比較低。

我國(guó)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(wàn)千瓦級(jí)和幾個(gè)千瓦級(jí)風(fēng)電基地。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)增長(zhǎng)趨勢(shì)，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)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(lèi)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(guò)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(chǎng)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(lèi)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(jí)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?jī)H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(lèi)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(lèi)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(guò)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(wú)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(xiàn)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(zhǎng)機(jī)組壽命。控制系統(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(dòng)。

(5)控制代價(jià)小。不同輸入信號(hào)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(lái)安全、高效的利用風(fēng)能，輸出高質(zhì)量的電能。

（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

雖說(shuō)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(duì)于發(fā)電的要求而言，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速其實(shí)并沒(méi)有那么高。考慮到葉片材料的強(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(duì)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(guò)齒輪箱的增速作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱也稱(chēng)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(duì)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(dòng)面，風(fēng)力機(jī)才能最大限度地獲得風(fēng)能。為此，常見(jiàn)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(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。

對(duì)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(lèi)似風(fēng)向標(biāo)的尾舵，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)功能。對(duì)于容量較大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，通常配有專(zhuān)門(mén)的對(duì)風(fēng)裝置——偏航系統(tǒng)，一般由風(fēng)向傳感器

和伺服電動(dòng)機(jī)組合而成。大型機(jī)組都采用主動(dòng)偏航系統(tǒng)，即采用電力或液壓拖動(dòng)來(lái)完成對(duì)風(fēng)動(dòng)作，偏航方式通常采用齒輪驅(qū)動(dòng)。

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(hào)到控制器，然后控制器控制偏航系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)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(guò)高會(huì)導(dǎo)致風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過(guò)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(dòng)裝置

機(jī)組的液壓系統(tǒng)用于偏航系統(tǒng)剎車(chē)、機(jī)械剎車(chē)盤(pán)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)風(fēng)速過(guò)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(dòng)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(shì)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(kāi)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(lái)越大的能源短缺給人類(lèi)帶來(lái)的壓力。

未來(lái)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(chǎng)規(guī)模增大。將從10MW級(jí)向100MW、1000MW級(jí)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(lái)風(fēng)力發(fā)電的展望

據(jù)專(zhuān)家們測(cè)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?！帮L(fēng)力12”、歐洲風(fēng)能聯(lián)合會(huì)、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(huì)預(yù)計(jì)，從世界范圍來(lái)看，預(yù)計(jì)2020年，風(fēng)電裝機(jī)容量會(huì)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(huì)向滿(mǎn)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(wàn)個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)，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(huì)的國(guó)度里，風(fēng)力發(fā)電已不再是無(wú)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)。

第五篇：風(fēng)力發(fā)電考試

1.電力系統(tǒng)：用于生產(chǎn)，傳輸，交換，分配，消耗電能的系統(tǒng)：

一次部分：用于能量生產(chǎn)，傳輸，交換，分配，消耗的部分

二次部分：對(duì)一次部分進(jìn)行檢測(cè)，監(jiān)視，控制和保護(hù)的部分

2.風(fēng)電場(chǎng)和常規(guī)電廠的區(qū)別：?jiǎn)螜C(jī)容量小；電能生產(chǎn)比較分散，發(fā)電機(jī)數(shù)目多；輸出的電壓等級(jí)低；類(lèi)型多樣化；功率輸出特性復(fù)雜；并網(wǎng)需要電力電子換流設(shè)備

3.風(fēng)電廠電氣一次系統(tǒng)組成：風(fēng)電機(jī)組；集電系統(tǒng)；升壓站；廠用電系統(tǒng)。

4．變壓器銅損：銅導(dǎo)線(xiàn)存在著電阻，電流流過(guò)消耗一定功率，變?yōu)闊崃?/p>

變壓器鐵損：鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗

5.常用的開(kāi)關(guān)電器：斷路器（切斷電路），隔離開(kāi)關(guān)（在電氣設(shè)備和熔斷器間形成明顯的電壓斷開(kāi)點(diǎn)，運(yùn)行方式改變時(shí)倒閘操作），熔斷絲（有故障電流時(shí)斷開(kāi)電路），接觸器（電路正常開(kāi)合閘，無(wú)法斷開(kāi)故障電路）。

6.集膚效應(yīng)：靠近導(dǎo)體表面處的電流密度大于導(dǎo)體內(nèi)部電流密度的現(xiàn)象。隨電流頻率升高，集膚效應(yīng)使導(dǎo)體的電阻增大，電感減?。?/p>

7.電流互感器：串接一次系統(tǒng)，將大電流變?yōu)樾‰娏?/p>

二次開(kāi)路后果：出現(xiàn)的高壓電危機(jī)人身及設(shè)備安全；鐵心中產(chǎn)生大量剩磁；長(zhǎng)時(shí)間作用鐵心過(guò)熱

8.電壓互感器作用:并接一次系統(tǒng)，將高電壓變成低電壓

二次側(cè)短路：引起很大短路電流，造成互感器燒毀

9.電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件：按照正常工作狀態(tài)選擇；按照短路狀態(tài)校驗(yàn)；電氣選擇的環(huán)境因素；環(huán)境保護(hù)

10.電流繼電器和電壓繼電器有何作用？他們?nèi)绾谓尤腚姎庖淮蜗到y(tǒng)?

電流繼電器反應(yīng)一次回路中的電流越限，用于二次系統(tǒng)的保護(hù)回路，用以啟動(dòng)時(shí)間繼電器的動(dòng)作或直接觸發(fā)斷路器分閘。

電流繼電器用于繼電保護(hù)裝置中的過(guò)電壓保護(hù)或欠電壓閉鎖

11.配電裝置的最小凈距：無(wú)論在正常最高工作電壓或出現(xiàn)內(nèi)，外部過(guò)電壓時(shí)，都不至使空氣間隙被擊穿。

12.A,B,C,D,E類(lèi)安全凈距的具體含義

A1：帶電部分至接地部分之間的最小安全凈距

A2：不同相的帶電導(dǎo)體之間

B1：帶電部分至柵狀遮欄間的距離和可移動(dòng)設(shè)備在移動(dòng)中至帶電裸導(dǎo)體間的距離 B2：帶電部分至網(wǎng)狀遮欄

C：無(wú)遮攔裸導(dǎo)體至地面

D：停電檢修的平行無(wú)遮欄

E：屋內(nèi)配電裝置通向屋外的出線(xiàn)套管中心線(xiàn)

12.雷電類(lèi)型：直擊雷；感應(yīng)雷；球星雷。

13.雷電防護(hù)：避雷針，避雷線(xiàn)，避雷器，避雷帶和避雷網(wǎng)，接地裝置

14.風(fēng)電場(chǎng)防雷性能衡量標(biāo)準(zhǔn)：耐雷水平，雷擊跳閘率

15.變流系統(tǒng)的功能，電力變換，控制功率，控制轉(zhuǎn)矩，調(diào)節(jié)功率因素