新能源風(fēng)力發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

1、新能源風(fēng)力發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)風(fēng)力大點(diǎn)技術(shù)是把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿募夹g(shù)。通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。人類對(duì)于風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用也很早就開(kāi)始了。但是，近代火力、水力發(fā)電機(jī)的廣泛應(yīng)用和20世紀(jì)50年代中東油田的發(fā)展，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展緩慢下來(lái)。在我國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研制工作開(kāi)展較早，但是沒(méi)得到足夠的重視與支持，因而發(fā)展較慢。如今在我國(guó)風(fēng)能利用與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)雖然有了一定的進(jìn)展，與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比較仍然存在差距，尤其是在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的開(kāi)發(fā)與研制方面。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般有風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)（包括裝置）、調(diào)向器（尾翼）、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)能裝置等構(gòu)件組成

2、。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理比較簡(jiǎn)單，風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，它把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪軸的機(jī)械能。發(fā)電機(jī)在風(fēng)輪軸的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。 風(fēng)輪是集風(fēng)裝置，它的作用是把流動(dòng)空氣具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪由2個(gè)或3個(gè)葉片構(gòu)成。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，已采用的發(fā)電機(jī)有3種，即直流發(fā)電機(jī)、同步交流發(fā)電機(jī)和異步交流發(fā)電機(jī)。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)中調(diào)向器的功能是使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪隨時(shí)都迎著風(fēng)向，從而能最大限度地獲取風(fēng)能。一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)幾乎全部是利用尾翼來(lái)控制風(fēng)輪的迎風(fēng)方向的。尾翼的材料通常采用鍍鋅薄鋼板。 限速安全機(jī)構(gòu)是用來(lái)保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全的。限速安全機(jī)構(gòu)的設(shè)置可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速在一定的風(fēng)速范圍

3、內(nèi)保持基本不變。 塔架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的支撐機(jī)構(gòu)，稍大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架一般采用由角鋼或圓鋼組成的桁架結(jié)構(gòu)。風(fēng)力機(jī)的輸出功率與風(fēng)速的大小有關(guān)。由于自然界的風(fēng)速是極不穩(wěn)定的，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率也極不穩(wěn)定。風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能一般是不能直接用在電器上的，先要儲(chǔ)存起來(lái)。目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)用的蓄電池多為鉛酸蓄電池。風(fēng)輪葉片是風(fēng)力機(jī)最重要的部件之一， 其平面和剖面幾何形狀與風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力特性密切相關(guān)。 目前，水平軸風(fēng)力機(jī)葉片一般為 2 片或 3 片。兩葉片風(fēng)輪的制造成本較低， 但葉片幾何形狀及風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)速度相同時(shí)， 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、 由脈動(dòng)載荷引起的風(fēng)輪軸向力變化也較大。三葉片風(fēng)輪由于

4、外形整體對(duì)稱，旋轉(zhuǎn)速度較低、噪聲相對(duì)較小，更易于為大眾接受，故目前三葉片風(fēng)輪居多。風(fēng)輪葉片在空氣動(dòng)力作用下主要產(chǎn)生兩種力：升力推動(dòng)風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行有效工作， 阻力形成對(duì)風(fēng)輪葉片的正面壓力。通?；\型異步發(fā)電機(jī)， 其定子由鐵芯和定子繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子為籠型結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵芯由硅鋼片疊成。 其轉(zhuǎn)子無(wú)需外加勵(lì)磁，沒(méi)有集電環(huán)和電刷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、價(jià)格便宜且并網(wǎng)容易。 由于是定速恒頻機(jī)組，轉(zhuǎn)速基本不變，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在最佳Cp 下的概率較小，因而其發(fā)電能力比后述的兩種機(jī)型低。 該類型機(jī)組運(yùn)行時(shí)， 從電力系統(tǒng)吸收無(wú)功功率，為滿足電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)功率因數(shù)的要求，多在機(jī)端并聯(lián)補(bǔ)償電容器。由于風(fēng)速隨氣候環(huán)境變化， 驅(qū)動(dòng)

5、發(fā)電機(jī)的風(fēng)力機(jī)不可能常運(yùn)行在額定風(fēng)速下， 為充分利用低風(fēng)速時(shí)的風(fēng)能，增加全年的發(fā)電量，近年廣泛應(yīng)用雙速異步發(fā)電機(jī)。其極對(duì)數(shù)可改變，運(yùn)行方式有高轉(zhuǎn)速大容量和低轉(zhuǎn)速小容量?jī)煞N。單機(jī)容量增大。目前世界上最大風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量達(dá)到了 6 MW， 葉輪直徑 127 m，8l0 MW的風(fēng)電機(jī)組也已在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中。 由于風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的大型化尚未出現(xiàn)技術(shù)限制，其單機(jī)容量將繼續(xù)增大。傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新。 從中長(zhǎng)期看，直驅(qū)式和半直驅(qū)式傳動(dòng)系統(tǒng)在特大型風(fēng)力機(jī)中所占比例將日趨提高。 傳動(dòng)系統(tǒng)采用集成化設(shè)計(jì)和緊湊型結(jié)構(gòu)是未來(lái)特大型風(fēng)力機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。葉片技術(shù)不斷改進(jìn)。 對(duì)于 2 MW 以下風(fēng)力機(jī)， 通常采用增加塔筒高度和

6、葉片長(zhǎng)度來(lái)提高發(fā)電量，但對(duì)于更大容量的風(fēng)電機(jī)組，這兩項(xiàng)措施可能會(huì)大幅增加運(yùn)輸和吊裝的難度及成本。為此，開(kāi)發(fā)高效葉片越來(lái)越受到重視。 另外，特大型風(fēng)力機(jī)葉片長(zhǎng)，運(yùn)輸困難，分段式葉片是個(gè)很好的解決方案，而解決兩段葉片接合處的剛性斷裂問(wèn)題則成為技術(shù)關(guān)鍵。變速變槳距風(fēng)電機(jī)組占主導(dǎo)地位。變槳距功率調(diào)節(jié)方式具有系統(tǒng)柔性好、調(diào)節(jié)平穩(wěn)、發(fā)電量大的優(yōu)點(diǎn)，這種調(diào)節(jié)方式將逐漸取代失速功率調(diào)節(jié)方式。變速恒頻方式通過(guò)控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，能使風(fēng)力機(jī)的葉尖速比接近最佳值，從而最大限度地利用風(fēng)能，提高發(fā)電量，已逐漸取代恒速恒頻調(diào)節(jié)方式。開(kāi)發(fā)新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。無(wú)刷交流雙饋異步發(fā)電機(jī)除了具有交流雙饋異步發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)外， 還因省去電刷和滑環(huán)而具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、基本上免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)2。 高壓同步發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是輸出電壓高達(dá)1040 kV，因而可省去變壓器而直接與電網(wǎng)連接，并采用高壓直流輸電； 其轉(zhuǎn)子采用多極永磁勵(lì)磁，可直接與風(fēng)力機(jī)軸相聯(lián)，省去了齒輪箱。開(kāi)發(fā)建設(shè)海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目。海上風(fēng)電場(chǎng)成為新的大型風(fēng)電機(jī)組的應(yīng)用領(lǐng)域。 海上風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的焦點(diǎn)是大容量風(fēng)電機(jī)組， 特別是大容量輕質(zhì)量機(jī)艙裝備的生產(chǎn)技術(shù)、 大尺寸葉片的制造技術(shù)和先進(jìn)的合成工藝技術(shù)、 近海風(fēng)電場(chǎng)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)安裝和維護(hù)技術(shù)等。開(kāi)發(fā)應(yīng)用混合型塔架（混凝土+金屬結(jié)構(gòu)）。當(dāng)塔架底部鋼管直徑超過(guò) 4m 時(shí)， 其運(yùn)輸難度明顯加大、造價(jià)