风力发电风车4篇

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风力发电风车篇1

华 北 水 利 水 电 学 院

研 究 生 结 课 论文

姓名曾浩

学号201110522220

专业水利水电工程

性质 国家统招（∨）单考（）

考试科目同步电机运行基本理论

考试时间

成绩

风力发电机控制系统

中科院专家提出：风能、太阳能、潮汐能的开发可以有效缓解中国的能源供应困局，其中产业化条件最为成熟的首推风力发电。中国风力发电已经历20年漫长的“试验期”，而风力发电的产业化举步维艰，大大小小的风电场遍布全国，几乎各省都有，却并不成气候，因此中国风力发电潜力巨大。下面我简单介绍一下风力发电机控制系统风力发电机由多个部分组成，而控制系统贯穿到每个部分，相当于风电系统的神经。因此控制系统的好坏直接关系到风力发电机的工作状态、发电量的多少以及设备的安全。目前风力发电亟待研究解决的的两个问题：发电效率和发电质量都和风电控制系统密切相关。对此国内外学者进行了大量的研究，取得了一定进展，随着现代控制技术和电力电子技术的发展，为风电控制系统的研究提供了技术基础。

风力发电控制系统的基本目标是保证风力发电机组安全可靠运行，获取最大能量，提供良好的电力质量。风力发电控制系统组成主要包括各种传感器、变距系统、运行主控制器、功率输出单元、无功补偿单元、并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、监控单元。具体控制内容有：信号的数据采集、处理，变桨控制、转速控制、自动最大功率点跟踪控制、功率因数控制、偏航控制、自动解缆、并网和解列控制、停机制动控制、安全保护系统、就地监控、远程监控。当然对于不同类型的风力发电机控制单元会不相同。

与一般工业控制过程不同，风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。它不仅要监视电网、风况和机组运行参数，对机组运行进行

控制。而且还要根据风速与风向的变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。目前绝大多数风力发电机组的控制系统都采用集散型或称分布式控制系统（dcs）工业控制计算机。采用分布式控制最大优点是许多控制功能模块可以直接布置在控制对象的位置，就地进行采集、控制、处理。避免了各类传感器、信号线与主控制器之间的连接;同时dcs现场适应性强，便于控制程序现场调试及在机组运行时可随时修改控制参数,并与其他功能模块保持通信，发出各种控制指令。

控制系统的类型对于不同类型的风力发电机，控制单元会有所不同，主要是因为发电机的结构或类型不同而使得控制方法不同，加上定桨距和变桨距，形成多种结构和控制方案。根据浆叶的不同，分为以下三种：

l 定桨距失速调节型风力发电机组:定桨距是指桨叶与轮毂的连接是固定的，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。失速是指桨叶本身所具有的失速特性，当风速高于额定风速时，气流将在桨叶的表面产生涡流，使效率降低，产生失速，来限制发电机的功率输出。为了提高风电机组在低风速时的效率，通常采用双速发电机（即大/小发电机）。在低风速段运行的，采用小电机使桨叶具有较高的气动效率，提高一些发电机的运行效率。定桨失速调节型的优点是失速调节由指桨叶本身完成，简单可靠，当风速变化引起的输出功率的变化只通过桨叶的被动失速调节而控制系统不作任何控制，使控制系统大为减化。但是在输入变化的情况下，风力发电机组只有很小的机会

能运行在最佳状态下，因此机组的整体效率较低。通常很少应用在兆瓦级以上的大型风力机上变桨距调节型风力发电机组:变奖距是指安装在轮毂上的叶片通过控制可以改变其桨距角的大小。在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在0°位置不变，不作任何调节；当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，使发电机的输出功率保持在额定功率。此时控制系统参与调节，形成闭环控制。主动失速调节型风力发电机组:将定桨距失速调节型与变桨距调节型两种风力发电机组相结合，充分吸取了被动失速和桨距调节的优点，桨叶采用失速特性，调节系统采用变桨距调节。在低风速肘，将桨叶节距调节到可获取最大功率位置，桨距角调整优化机组功率的输出；当风力机发出的功率超过额定功率后，桨叶节距主动向失速方向调节，将功率调整在额定值上。由于功率曲线在失速范围的变化率比失速前要低得多，控制相对容易，输出功率也更加平稳。

根据风机转速分有恒速恒频和变速恒频两种，恒速恒频机组的整体效率较低,而变速恒频这种调节方式是目前公认的最优化调节方式，也是未来风电技术发展的主要方向。变速恒频的优点是大范围内调节运行转速，来适应因风速变化而引起的风力机功率的变化，可以最大限度的吸收风能，因而效率较高。控制上也很灵活，可以较好的调节系统的有功功率、无功功率，但控制系统较为复杂。变速恒频又根据发电机的不同分为以下几种：异步感应发电机:通过晶闸管控制的软并网装置接入电网，并网冲击电流较大。另外需要电容无功补偿装置，控制电路简单。绕线转子异步发电机:对于绕线转子异步发电机可以采用功率辅助调节方式，即转子电流控制（rcc）方式来配合变浆距机构，共同完成发电机输出功率的调节。在绕线转子输入由电力电子装置控制的发电机转子电流，可以加大异步发电机转差率（可到10％），使得发电机在较大的转速范围内向电网送电。以提高异步发电机的风能利用率。双馈发电机:双馈电机的结构类似于绕线式感应电机，定子绕组也由具有固定频率的对称三根电源激励，所不同的是转子绕组具有可调节频率的三相电源激励，一般采用交一交变频器或交一直一交变频器供以低频电流。双馈电机控制系统通过变频器控制器对逆变电路小功率器件的控制，可以改变双馈发电机转子励磁电流的幅值、频率及相位角，达到调节其转速、有功功率和无功功率的目的。这既提高了机组的效率，又对电网起到稳频、稳压的作用。双馈电机应用于风力发电中，可以解决风力机转速不可调、机组效率低等问题。同时，由于双馈电机对无功功率、有功功率均可调，对电网可起到稳压和稳频的作用，提高了发电质量。永磁直驱同步发电机：永磁直驱同步发电机系统由变浆距风轮机直接驱动永磁同步发电机，省去了增速用齿轮箱。发电机输出先经整流器变为直流，再经igbt（绝缘栅双极晶体管）逆变器将电能送到电网。对风力发电机工作点的控制是通过控制逆变器送到电网的电

流实现对直流环节电压的控制，从而控制风轮机的转速。发电机发出电能的频率、电压、电功率都是随着风速的变化而变化的，这样有利于最大限度地利用风能资源，而恒频恒压并网的任务则由整流逆变系统系统完成。

目前计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了dcs之中。plc是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，目前功能上有较大提高，很多厂家也开始采用plc构成控制系统。现场总线技术(fcs)在进入九十年代中期以后发展也十分迅猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的fcs将取代dcs成为控制系统的主角。控制系统技术风力发电系统中的控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术，这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的并网和退出电网、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。同时，风力资源丰富的地区通常都是边远地区或是海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就对风力发电机组的控制系统的自动化程度和可靠性提出了更高的要求。

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风力发电风车篇2

风力发电

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面等，而现在，人们感兴趣的是如何利用风来发电。风是一种潜力很大的新能源，十八世纪初风力发电图，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。利用风力发电的尝试，早在二十世纪初就已经开始了。三十年代，丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制了一些小型风力发电装置。这种小型风力发电机，广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用，它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过，当时的发电量较低，大都在5千瓦以下

风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。

优点

1、清洁，环境效益好；

2、可再生，永不枯竭；

3、基建周期短；

4、装机规模灵活。

缺点

1、噪声，视觉污染；

2、占用大片土地；

3、不稳定，不可控；

4、目前成本仍然很高。

5、影响鸟类。

风力发电风车篇3

风力发电机原理

是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。力发电的原理:是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

现状:风力发电正在世界上形成一股热潮，风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国风能资源十分丰富，我国也在西部地区大力提倡,管理滞后影响风电“进步”首先，我国对风能资源的普查、评价、规划管理严重滞后，资源分散，缺少整合，没有形成全国统一的国家级风电产业研机机构，缺少对产业资源的集中和整合。

其次，单位kw造价高，火电平均4500元/kw，风电平均每8000~9000元/kw，平均造价高于火电。火电平均电价元/千瓦时，风电平均电价为元/千瓦时，在我国南方地区电价，还要略高于北方地区。影响电网并网发电的积极性。第三，目前市场和产业化基本上没有形成，风电机组和系统设计技术、设备性能、效率以及技术工艺水平与欧洲相比存在很大差距。国产风电关键部件，如液压系统、联合器、电控等可靠性差，技术不够成熟。

改善“环境”加快风电步伐

前景:它的优势不需要燃料、不占耕地、没有污染，运行成本低。；风力发电产业发展前景非常广阔，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。

我国风能资源十分丰富，它是一种干净的可再生能源；风力发电产业发展前景非常广阔，优缺点:它的优势不需要燃料、不占耕地、没有污染，运行成本低,我国风力资源丰富,缺点,效率低,造价昂贵,技术有待改进,管理不够完善

风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机＋充电器＋数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；

机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25v变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220v市电，才能保证稳定使用。机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型

风力发电风车篇4

一、对调峰、调频与备用的影响

大规模风电并网的重要制约因素是电网可为风电提供的调峰能力，必须利用全网的调峰、调频能力进行统一平衡，时，常规机组减少出力为风电提供空间。电接入电网功率。风电的反调峰特性，例如，东北电网受冬季火电机组供热影响，反调峰特性，使得系统调峰异常困难，进入制风电出力，最多时限制近

二、对电压与无功功率控制的影响风电机组类型不同，无功功率特性差异很大。早期的风电场多采用的是固定转速风电机组—异步发电机，吸收系统无功且无功不可控，功控制。风机的无功功率不可控，必然导致电压忽高忽低，无功补偿装置频繁投切。风电对系统的电压要求很高（电压偏差不得超过应用的变速风电机组—双馈异步电机和直驱风电机组在，不向系统吸收无功，解决了部分无功电压问题，但不具备恒电压调节能力。区域性无功电压调节问题还需要通过安装svc等动态无功补偿装置、输电通道动态无功补偿设备以及频繁投切的低容低抗来实现。[5]风电功率波动影响主网潮流分布，同时电压波动使无功补偿设备频繁投切。风电场的利用小时数很低一般在电场送出线路长时间会处于轻载状态，电压必然偏高，低抗将长时间投入运行。

三、对电能质量的影响有相当一部分风电机组直接并入配电网，由此带来的电能质量问题尤为突出。电压波动和闪变：风力发电机组大多采用软并网方式，但是在启动时仍会产生较大的冲击电流。当风速超过切出风速时，乎同时动作，这种冲击对配电网的影响十分明显。都会导致风机出力的波动，而其波动正好处在能够产生电压闪变的频率范围之内（低于hz），因此，风机在正常运行时也会给电网带来闪变问题，影响电能质量。电给系统带来谐波的途径主要有两种。接和电网相连的固定转速风电机组，定的谐波，不过过程很短，发生的次数也不多，通常可以忽略。但是对于变速风电机组则不然，变速风电机组通过整流和逆变装置接入系统，谐波的范围内，则会产生很严重的谐波问题，逐步得到解决。另一种是风力发电机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振，行中，曾经观测到风电场出口变压器的低压侧产生大量谐波的现象。才能保证全额接受风电和电网安全稳定运行。风电功率具有不确定性，将导致负荷峰谷差增大，使得系统调峰异常困难。火电机组固有的调峰能力大为下降，2008 年冬季以后，多次因低谷调峰问题被迫限400 mw。[6]

需后期改造以配备相应的补偿装置来进行无10%），但它本身就是一个无功干扰源。目前普遍—永磁同步机能够保证风机功率因数avc 等系统手段来实现。风电场提高电压控制手段一般通过2 100～2 400 h，机组出力小于额定功率

如果整个风电场所有风机几不但如此，风速的变化和风机的塔影效应一种是风力发电机本身配备的电力电子装置。软启动阶段要通过电力电子装置与电网相连，如果电力电子装置的切换频率恰好在产生随着电力电子器件的不断改进，当风电功率增加5%的概率最大，所以风[6]谐波污染：风这一问题也在[4][2]

[5]25 对于直会产生一在实际运系统调峰裕度必须大于风加之风电的风机会从额定出力状态自动退出运行。

四、对发电计划与调度的影响

风能的不可控性使得对风电不可能像对其他传统电源一样可以进行可靠预测。风电场并 网以后，电网的可用调峰容量减去用于平衡负荷波动的备用容量后，剩余的可用调峰容量都能够用于为风电调峰，但如果整个电网可用于风电的调峰容量有限，则风电场的实际运行就会受到一定的限制，在电网无法完全平衡风电场的功率波动时，需要限制风电注人电网的功率。[4]由于当前我国电网中风电的比例不高，因此在电网调度工作中一般不把风电纳入电网调度．且由于尚未开展风电功率预测的研究与应用，因此风电功率的波动对于电网而言完全是随机的，最严重的情况就等于整个风电装机容量大小的风电功率在短时间内的波动，虽然发生这种情况的概率较小，但是在实际运行中仍无法排除发生这种情况的可能性由于系统需要有与风 电场额定容量相当的备用容量，在风停时替代风电场，这使得风电上网成本增加。目前，我国相关省区电网调度根据风由各省自行平衡，基本上不安排风电的发电调度计划。

结语

随着气候的变迁，环境的恶化资源的短缺发展新的清洁可再生能源已成为一种趋势合理地开发和利用风能成为解决矛盾的一种方法，的成果，对我国电网进一步的改造和开发新技术以支撑风电的大规模并网．的快速稳步发展。

参考文献：

[1]裴哲义，董存，辛耀中。我国风电并网运行最新进展[2]张洋，风电场无功补偿容量及其控制方法的研究[3]陈向民，姚强。风力发电前经济技术分析[4]胡斌，杨鹏举。关于风电接入系统若干问题的思考[5]吴雄飞。大型风电并网系统电压稳定性研究[6]电监会．我国风电发展情况 调研报告

只要结合我国的实际情况，[j] 新能源 [d]．长春[j] 科技创新导报[j] 中国电力教育[j ]宣称供电公司[d]．北京 ：国家电力监管委员会借鉴国外已有以支持国民经济 第11期

：东北电力大学，2010

2010，2005． 36期 2009．

电场实际发电出力对网内其他电厂出力进行调整，年第，