ABB业经验证的风能技术

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风能和风力发电技术论文

甘肃机电职业技术学院 现代装备制造工程系毕业论文风能和风力发电技术 姓名:酸菜 学号:G1******* 班级: G142701 年级: 2014级 指导老师:酸菜

摘要 (Ⅰ) 第1章风力发电的现状背景 (1) 1.1、风力发电的现状 (1) 1.2、风力发电的潜力 (2) 第2章风力发电类型特点 (4) 2.1风力发电特点 (4) 2.2风能发电优缺点 (4) 2.3风力发电结构 (4) 第3章发电机主要类型 (7) 3.1恒速风力发电机 (7) 3.2有限变速风力发电机 (7) 3.3变速风力发电机 (7) 第4章风力发电控制技术 (9) 4.1变桨距风力发电技术 (9) 4.2风力发电系统控制 (9) 4.3不同发电机的比较 (10) 第5章发展趋势建议 (12) 第6章总结 (13) 参考文献 (14) 致谢 (15)

风能是太阳能的一种转换形式,是一种重要的自然能源。太阳照射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能,但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风能作为一种无污染、可再生的绿色能源,它对于解决全球性的能源危机和环境危机有着重要的意义。因此,风力发电成为各国学者研究的重点。 风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋转,再通过增速器将转速提高促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约3m/s的微风速度便可以开始发电。风力发电的原理是最简单的风力风力发电机可由叶片和发电机两部分构成,空气流动作用在叶轮上,将动能转化为机械能,从而推动叶片旋转如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连,就会带动发电机发电,从而产生电能。 关键词:风能,风力发电;

浅谈风力发电及其控制技术

浅谈风力发电及其控制技术 发表时间:2020-03-10T13:22:48.110Z 来源:《中国电业》2019年20期作者:黄晓芳[导读] 随着我国电力事业的快速发展,新能源的应用也日益成熟摘要:随着我国电力事业的快速发展,新能源的应用也日益成熟,文章主要以风力发电为基础,对我国风力发电现状进行分析,并探讨控制技术在其中的应用,结合实际情况提出几点建议。 关键词:风力发电;控制技术;风力技术;发电控制引言 近年来,我国风力发电事业迅猛发展,在理论研究和技术应用两方面都取得了较突出的成果。随着风力发电的广泛应用,风能的最大化利用成为当前研究的重要课题。风能的最大化利用关键在于风力发电机组的最大风能捕获以及与风电场内其他风力发电设备的合理配套,从而实现风能资源的优化利用。 1我国风力发电的产能现状我国地大物博,风场资源丰富,利用风能可发电量超过10亿千瓦,这些风力资源地区主要分布在地广人稀的地区,例如西北地区、华北、东北以及东南沿海部分地区。我国20世纪实现了对小型发电机的自主研发和批量生产,缓解和满足了农牧民和岛屿地区人们的用电需求。东部沿海地区风能资源丰富,目前许多重大的风力发电设备就主要建于东部沿海地区,如建于重大的跨海大桥周边,其他主要分布于风能较丰富的丘陵地区。当然,我国风电事业也不是一帆风顺的,前些年由于风电行业的无序发展导致一系列的问题,例如风机事故、弃风限电等问题。之后国家要求各地区相关部门在审核风电项目时,要向国家能源局提交申请,有效地遏制了地方政府无限制的风能资源开发,也解决了风能过剩的问题。近两年,部分经营不好实力较弱的风电企业也退出市场,我国风电行业走向成熟化,并实现稳定发展的业态。 2风力发电控制技术的应用 2.1风轮的控制技术 第一,利用功率信号的反馈进行控制。利用功率信号的反馈进一步控制风轮的功率信号,当风轮运行时,它们的功率与实际条件的改变是一致的,然后再对功率的关系作出分析,之后绘制出最大功率的曲线图,完成以上工作后接着做后面的工作。在实际操作时,还应该对比最大功率与系统中的实际输出功率,获取它们的差值大小,之后再进行风轮桨矩的调整工作,这样才有助于风轮的运行功率最大化。这种方式使成本无须花费过多,但是风机在正常运行时要获得最大功率曲线较为困难。第二,对叶尖速比的控制。受到风力作用的影响,风轮中叶片尖端转动时具有线速度,并且将其称为叶尖速。其中叶尖速比表示为叶尖速与同一时间风速的比值。对叶尖速比进行控制的主要方法是控制叶轮的转速,从而进一步改善风机的运行系统。因为风速是不断变化的,所以很难有效地确定出最合适的叶尖速比,应该适当地改变和调节叶尖速,并调节好风轮转矩,从而更好地调整风轮外边缘的速度,使叶尖速比得到最优控制。 2.2自适应控制技术的应用 自适应控制技术是信息控制技术中的一种,其应用对业务理解要求比较高,将这项技术应用到风力发电机组控制系统中,可以对系统的各项性能情况进行分析并优化控制,确保各项控制参数的合理性及最优化。传统的风力发电机组控制系统需要构建参数模型来对各项参数进行调节,其对模型的完整性要求比较高。但是这类模型在工程实践转化过程中具有较大的难度,所以无法保证风力发电机组的控制效果。而自适应控制技术的合理应用可以对系统中各方面的变化情况进行实时掌握,并根据外界环境进行调整,具有明显的应用优势,提升风力发电机组的控制效率及发电性能。 2.3现代化的控制技术 风力发电中现代化的控制技术可以分为以下几种类型:鲁棒控制技术、变结构控制技术、智能控制技术以及自适应控制技术,风力发电机组控制系统中,以变结构控制技术为主,该技术运用广泛是因为具有很快的反应力、设计较为简单、实现难度不大;处理一些多变量问题时,鲁棒控制技术可以发挥出很好的作用,具有较强稳定性的鲁棒控制技术还能有效地处理好参数不准、建模出现误差或者物质系统受影响的问题;而智能控制技术最突出的方法是模糊控制,它无须过度依赖数学模型,只需凭借专家经验就能克服一些非线性因素带来的影响。目前,一套准确的风力发电机组被控对象数学模型的实现概难度很大,所以对风力发电机组进行控制的过程中,可以多使用模糊控制方法。 2.4风电无功电压自动控制技术 该技术主要是由多个系统共同参与实现风电场无功自动化控制的一种方法,具体包括风电场无功电压自动控制子站及相关的监控系统等。其中子站可作为模块集成到综合监控系统中,也可采用外挂的方法使其独立运行,其负责对风电场内设备的无功电压运行状态进行监视,利用通信线路将调节设备的无功电压控制指令发给相应的监控系统。监控系统的控制方式有两种,一种是远程控制,另一种是就地控制。在远控模式下,子站会自动对无功电压控制目标进行追踪,而在就地控制模式下,子站可按预先给定的并网点电压目标曲线进行控制。子站的运行及控制状态可以通过人工进行设置,同时,风电场内的各类控制设备可通过人工进行闭锁和解锁,设备的投退则可由系统自动控制。当电网处于稳定运行状态的条件下,子站能够对风电机组的无功调节能力进行充分利用,实现调节电压的目标,如果机组的无功调节能力不足,则会由动态无功补偿装置完成无功调节。此外,子站能够对风电机组的无功补偿状态进行协调,从而有效避免了不合理的无功输出。 3风力发电并网控制技术的发展策略 3.1做好谐波抑制措施 风力发电机组并网过程中,要提升其电能质量控制效果,并结合静止无功补偿器来有效抑制谐波危害问题,这种补偿器是用多台可投切电容器、电抗器和谐波滤波装置构成的,这一设备最大的特点是反应速度快,对于无功功率的变化能够实现实时跟踪。针对风速变化导致的电压变化也能够实现有效的调节,实现有效的谐波滤除,提升整体电网的电能供应质量。 3.2优化风能发电的输电结构 目前我国风力资源地区分布不均衡,必须加大对远距离电力传输装备和技术的研发力度。第一,要研发适合我国国情的远距离电力传输装备和技术,逐步解决我国不同地区风电资源分布平衡的问题;第二,要加大投资力度,全世界范围内引进优秀人才,让风力发电技术给风力资源匮乏地区带去便利和经济效益,与此同时,让环境欠发达地区享受风电资源带来的益处。通过发电与用电地区的分配平衡,将风能的利用率持续提升,减少对于化石燃料的依赖,减低污染性气体的排放,坚持走低碳环保路线,促进生态平衡。 3.3电压波动与闪变控制

风能技术

风能技术 内容简介 《风能技术》是“新能源技术”丛书之一。风能作为一种重要的可再生能源,其具有清洁、无污染、安全、储量丰富的特点,受到世界各国的普遍重视。《风能技术》主要讲解了风车和风力发电发展史、风的特性和风能资源、风力发电机组的布置、风力发电机组基础理论、风力发电系统设计、风力发电系统控制等内容。《风能技术》内容丰富、图文并茂、重点突出、应用性强。 《风能技术》可供风力发电技术领域的工程技术人员、研发人员、管理等相关人员阅读,也可作为高等院校相关专业师生的参考书。 图书目录 1 风车和风力发电发展史 1.1 20世纪以前的风力利用技术 1.2 风力发电发展简史 1.2.1 风力发电机组诞生的背景 1.2.2 风力发电的先驱者 1.2.3 以丹麦为中心的风力发电的发展史 1.2.4 20世纪风力发电机组技术的发展 2 风的特性和风能资源 2.1 风速功率谱 2.2 风速随高度变化 2.2.1 对数率分布 2.2.2 指数率分布 2.3 风速频率分布 2.4 风能 2.5 地形和风 2.5.1 日本各地由于区域地理环境形成的地形风 2.5.2 峡谷风 2.5.3 山脉对气流的抬升作用 2.6 风况分布图 2.6.1 局部地区风况预测模型LAwEPS

2.6.2 风况分布图 2.6.3 风速的历年变化 3 风力发电机组的布置 3.1 风和风能 3.2 风的特性 3.2.1 海陆风 3.2.2 山谷风 3.2.3 季风 3.2.4 高压低压引起的风 3.2.5 台风 3.2.6 地理环境形成的地形风 3.3 风的统计分析 3.3.1 逐时、月、年平均风速 3.3.2 风向玫瑰图 3.3.3 风速频率分布 3.3.4 威布尔分布 3.3.5 风功率密度 3.4 年发电量 3.5 风况数据的利用 3.5.1 风况观测站 3.5.2 日本的风况分布图 3.6 影响风况的各种因素 3.6.1 地表面的粗糙度 3.6.2 地形 3.6.3 障碍物 3.7 风况预测 3.7.1 基于风况观测数据进行风况预测的方法 3.7.2 利用气象模型进行风况预测方法

风力发电及其控制技术研究 (2)

风力发电及其控制技术研究 风力发电是当前我国经济社会发展中,是具有代表性的一种环保型的发电方式,对于推动社会经济可持续性增长具有不可比拟的积极作用。本文以风力发电为切入点分析其现存问题,就提出具体的控制技术要点进行深入探究,旨在为相关从业人员积累更多的实践经验。 标签:风力发电;控制技术;发展前景 我国风力发电技术水平在不断提高,但是仍旧有许多问题亟待解决,所以要正视目前风力发電技术存在的问题,积极争取社会各方的支持,在原有的基础上不断突破创新,投入一定的资金,不断完善相关政策,从而实现风力发电技术的良性发展,让风力发电技术真正成为我国电力供应的主流技术。 1加强风力发电控制的重要性 由于自然风速度快慢及方向大小存在着明显差异性,客观上要求相关技术人员重视风力发电控制技术,例如:控制机组切入及切出电网、限制输出功率、检测风轮运行期间中各种故障予以保护等。近几年来我国风力发电控制技术日趋成熟,即由定桨距恒速运行技术向变桨距变速运行技术转变,基本达到预期的生产目标。从风力发电机组角度来看,以调节机组功率为核心技术之一,其调节方法可划分为变桨距调节、定桨距失速调节及主动失速度调节。目前我国风力发电机组基本实现变桨距变速运行,结合风速风向的变化情况基本实现脱网、并网及调向控制各个发电机组,充分发挥变距系统作用,控制机组转速及功率。 2当前我国风力发电技术存在的问题 2.1风力资源分布不均 我国的国土面积十分广阔,每个地区的自然环境也有着很大差异,所以不同地区的风力资源分布十分不均匀,这就给风力发电工作带来了一定的困难。目前我国风力发电影视工作呈现出了,东南沿海和西北内陆发达,中部落后的趋势,风力发电事业发展十分不均衡。 2.2产业结构不合理 风力发电技术在我国不断更新发展,单机容量不断扩充,目前已经取得瞩目的进步,但是当前整个行业的产业结构仍然缺乏完善性,在零部件生产和产品创新方面,大多数发电技术都已经取得良好成果,实现了经济效益,但在核心零件生产过程中,仍没有实现自主式创新和开发,电力企业在进行风力发电技术改造时,大部分设备都来源于国外,国内缺乏独立资助的研发团队,这也进一步导致风力产业结构发展失衡,所以,还需要进一步加速产业结构变革,促进产业结构转型,形成完整的、具有发展潜力的风力发电产业结构。

风能发电3000字论文

关于新能源风能发电论文 姓名:王刚 班级:0801013328

风能发电 在不断持续的能源紧张中,不少人想到了新能源利用。利用洁净的能源(可再生能源)是人类社会文明进步的表现、是科学技术的发展、是环保理念的体现。洁净能源指太阳能、风能、潮汐能、生物能等,这都是可再生取之不尽的能源,特别是风能技术最为成熟,经济可行性较高,是一种较理想的发展能源。风是地球上的一种自然现象,它是由太阳辐射热引起的。风能是太阳能的一种转换形式,是一种重要的自然能源。太阳照射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能,但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。 我国风能资源总量约42亿千瓦,技术可开发量约3亿千瓦。目前东南沿海是最大风能资源区,风能密度为200W/M2~300W/M2,大于6m/s的风速时间全年3000h以上就可取得较大经济效益。 一风力发电的现状 21世纪是可再生能源的世纪,由于风能非常丰富、价格非常便宜、能源不会枯竭,又可以在很大范围内取得,非常干净、没有污染,不会对气候造成影响,因而风力发电具有极大的推广价值。在中国,风能资源丰富的地区主要集中在北部、西北和东北的草原、戈壁滩以及东部、东南部的沿海地带和岛屿上。这些地区缺少煤炭及其他常规能源,并且冬春季节风速高,雨水少;夏季风速小,降雨多,风能和水能具有非常好的季节补偿。另外,在中国内陆地区,由于特殊的地理条件,有些地区具有丰富的风能资源,适合发展风电,比如江西省都阳湖地区以及湖北省通山地区。目前我国的风能利用方面与国际水平还在一定差距,但是发展很快,无论在发展规模上还是发展水平上,都有很大提高。据资料显示,2004年全国在建项目的装机容量约150万千瓦,其中正在施工的约42万千瓦,可研批复的68万千瓦,项目建议书批复的45万千瓦,包括五个10万千瓦特许权项目。 江西都昌老爷庙风电场风能资源丰富,建设条件较好,已被列为全国大型风电场预可研项目。目前,江西省能源结构性矛盾突出,一次能源只有煤炭和水电;而且电煤大部分需要从省外运入,水电开发程度又较低。风电和水电具有不同步发生规律,风力发电高峰处于秋季与冬季,水利发电高峰期处于春季和夏季,风电和水电具有季节性特性,可实现季节性互补;风力发电是环保型可再生能源,可改善电源结构,替代一部分火电容量,节约煤炭,减少污染,保护环境。 据资料显示,“十一五”末九江电网电力开始出现缺额,2010年缺额将达158兆瓦。老爷庙风电场的建设,可以缓解九江电网电力不足的矛盾,满足九江电网日益增长的电力需要;同时可就近向当地供电,减少了长距离输送的网损,提高供电可靠性和经济性。 据初步测算,目前风电场造价成本约为8000~9000元/KW,机组(设备)占75%左右,基础设施占20%,其它占5%。风能利用小时数在2700~3200小

国内外风力发电技术现状与发展

国内外风力发电技术现状与发展 风能是一种可再生的清洁能源。近30年来,国际上在风能的利用方面,无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善,并网型风力发电机单机额定功率最大已经到5MW,叶轮直径达到126m。截止2005年世界装机容量已达58,982MW,风力发电量占全球电量的1%。中国成为亚洲风电产业发展的主要推动者之一,其总装机容量居世界第8位,2005年新增装机容量居世界第6位。今后,国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。 1 引言 风是最常见的自然现象之一,是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”,流动空气具有的动能称之为风能。因此,风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织(WMO)和中国气象局气象科学研究院分析,地球上可利用的风能资源为200亿kW,是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW,海上可利用的风能是陆地上的3倍,50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍,风能资源非常丰富。 风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一[1]。风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水,而且还有风力致热、风帆助航等。因此,开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力,从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。在本文中,将对国内外风力发电技术的现状和发展趋势进行论述。 2 风力发电基本知识 2.1 风能的计算公式 空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为A,则当风速为V 的风流经叶轮时,单位时间风传递给叶轮的风能为 (1) 其中:单位时间质量流量m=ρAV (2) 在实际中,(3) 式中: P W—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能,即风能功率,W; C p—叶轮的风能利用系数; ηm—齿轮箱和传动系统的机械效率,一般为0.80—0.95,直驱式风力发电机为1.0; ηe—发电机效率,一般为0.70—0.98; ρ—空气密度,kg/m3; A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积,m2; V—风速,m/s。 2.2 贝茨(Betz)理论 第一个关于风轮的完整理论是由德国哥廷根研究所的A·贝茨于1926年建立的。 贝茨假定风轮是理想的,也就是说没有轮毂,而叶片数是无穷多,并且对通过风轮的气流没有阻力。因此这是一个纯粹的能量转换器。此外还进一步假设气流在整个风轮扫掠面上的气流是均匀的,气流速

风力发电控制技术

风力发电及其控制技术 摘要: 风力发电是将风能转换成电能,风能推动叶轮旋转,叶轮带动转动轴和增速机,增速机带动发电机,发电机通过输电电缆将电能输送地面控制系统和负荷。风力发电技术是一项多学科的,可持续发展的,绿色环保的综合技术。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,风力发电机组的切入(电网)和切出(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海岛或边远地区甚至海上,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可靠性提出了很高的要求 一、风电控制系统简述 风电控制系统包括现场风力发电机组控制单元、高速环型冗余光纤以太网、远程上位机操作员站等部分。现场风力发电机组控制单元是每台风机控制的核心,实现机组的参数监视、自动发电控制和设备保护等功能;每台风力发电机组配有就地HMI人机接口以实现就地操作、调试和维护机组;高速环型冗余光纤以太网是系统的数据高速公路,将机组的实时数据送至上位机界面;上位机操作员站是风电厂的运行监视核心,并具备完善的机组状态监视、参数报警,实时/历史数据的记录显示等功能,操作员在控制室内实现对风场所有机组的运行监视及操作。风力发电机组控制单元(WPCU)是每台风机的控制核心,分散布置在机组的塔筒和机舱内。由于风电机组现场运行环境恶劣,对控制系统的可靠性要求非常高,而风电控制系统是专门针对大型风电场的运行需求而设计,应具有极高的环境适应性和抗电磁干扰等能力。 风电控制系统的现场控制站包括:塔座主控制器机柜、机舱控制站机柜、变桨距系统、变流器系统、现场触摸屏站、以太网交换机、现场总线通讯网络、UPS电源、紧急停机后备系统等。 风力发电的基本原理 风能具有一定的动能,通过风轮机将风能转化为机械能,拖动发电机发电。 风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋 转,再通过增速器将旋转的速度提高来促 使发电机发电的。依据目前的风车技术, 大约3m/s的微风速度便可以开始发电。风 力发电的原理说起来非常简单,最简单的 风力发电机可由叶片和发电机两部分构成 如图1-1所示。空气流动的动能作用在叶 轮上,将动能转换成机械能,从而推动片 叶旋转,如果将叶轮的转轴与发电机的转

国内外风力发电技术的现状与发展趋势_田德

2007.01 Renewable Energy Industry 51 风能是一种可再生的清洁能源。近30年来,国际上在风能的利用方面,无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善,并网型风力发电机单机额定功率最大已经到5MW,叶轮直径达到126m。截止2005年世界装机容量已达58,982MW,风力发电量占全球电量的1%。中国成为亚洲风电产业发展的主要推动者之一,其总装机容量居世界第8位,2005年新增装机容量居世界第6位。今后,国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。 1 引 言 风是最常见的自然现象之一,是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”,流动空气具有的动能称之为风能。因此,风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织(WMO)和中国气象局气象科学研究院分析,地球上可利用的风能资源为200亿kW,是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW,海上可利用的风能是陆地上的3倍,50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍,风能资源非常丰富。 风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一[1]。风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水,而且还有风力致热、风帆助航等。因此,开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力,从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。在本文中,将对国内外风力发电技术的现状和发展趋势进行论述。 2 风力发电基本知识 2.1 风能的计算公式 空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为A,则当风速为V的风流 经叶轮时,单位时间风传递给叶轮的风能为 其中:单位时间质量流量m=ρ AV 在实际中,式中: PW—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能,即风能功率,W; Cp—叶轮的风能利用系数; ?m—齿轮箱和传动系统的机械效率,一般为0.80—0. 95,直驱式风力发电机为1.0;?e—发电机效率,一般为0.70—0.98;?—空气密度,kg/m3; A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积,m2; V—风速,m/s。 田 德 (内蒙古农业大学新能源技术研究所,呼和浩特 010018) 国内外风力发电技术 的现状与发展趋势

风力发电机组控制技术教案

第一章绪论 能源是人类社会存在与发展的物质基础。过去200多年,建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系,极大地推动了人类社会的发展。然而,人们在物质生活和精神生活不断提高的同时,也越来越感悟到大规模使用化石燃料所带来的严重后果;资源日益枯竭,环境不断恶化,还诱发了不少国与国之间、地区之间的政治经济纠纷,甚至冲突和战争。因此,人类必须寻求一种新的、清洁、安全、可靠的可持续能源系统。 风能是太阳能的一种转化形式,是一种不产生任何污染物排放的可再生的自然资源。 风能的开发利用已有数千年历史。在蒸气机发明以前,风能就曾作为重要的动力,由于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、磨面和锯木等。在几千年前,埃及的风帆船就在尼罗河上航行。中国是最早使用帆船和风车的国家之一,至少在三千年前的商代就出现了帆船。 受化石能源资源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动,自20世纪70年代中期以来,世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利用。特别是自20世纪90年代初以来,风力发电的发展十分迅速,世界风电机装机容量的年平均增长率超过了30%,从1993年的216万kW上升到20XX年的4030万kW。 我国对现代风力机的研制可以追溯到20世纪50年代,但系统的研究始于20世纪70年代。20世纪80年代中期开始,我国从国外引进了一些大、中型风力发电机组并入电网。1986年山东荣成市建成中国第一个风电场,年均发电量为33万kwh,以后相继在福建平潭、广东南澳岛、新疆达坂城及内蒙古朱日和等地建立了风电场。 进入20世纪90年代以来,我国风电发展势头强劲,成为我国发展速度最快的能源工业,但是,我国安装的大型风力发电机组中90%是从国外进口。我国对现代并网型风力发电机的研究工作始于20世纪80年代,我国自行研制出的有20kw,30kw,75kw,120kw,200kw,600kw和1MW风力发电机组。 目前世界上有几十种型号的大型风力发电机组在商业化运行,大体可分为四种类型。第一种为双绕组定桨距恒速机型,以Bounsl,BOUNS2,Nordex60和Nordex63为代表。第二种为变滑差变速机型,主要代表VestasV63,VstasV66,VstasV80.第三种是采用双馈发电机转差励磁方案,实现变速变距运行的机型,主要代表机型有DeWind公司的

风能与风力发电技术

风能与风力发电技术 书 名: 风能与风力发电技术 作 者: 张志英 等编著 出 版 社: 化学工业出版社 出版时间: 2010-5-1 I S B N : 9787122077967 定 价: ¥49.00 内容简介 本书介绍了有关风力发电的基本知识和技术,通俗地分析了风的形成、风的分类和风能定量评估。详细阐述了风轮 机的基本工作原理、工程设计方法和风轮机优化设计;对风轮机的结构、空气动力学特性、安全运行、风力机发电系统及风轮机材料等进行了说明和分析。对风轮机的一些特殊问题,例如变速/恒频技术、迎风调节、风轮叶片材料和制造、风电场优化分析、风资源对性能的影响等搜集了大量的数据资料供参考查询。 本书第二版除全部订正了和时间相关的数据外,还增加了风力机设计要求、大型风力机设计和特殊用途用风力机( 海上风力机、低温风力机、高原风力机和直接驱动式风力机)等内容,使本书更具工程参考价值,对风电从业人员更加适用。 本书适合于从事风电领域内工作的工程师和技术人员阅读参考,也适合作为高等院校热动力专业的教学参考书,对想了解风能发电的读者也是一本极好的科普读物。 图书目录 1.1 风 1.2 风能 1.3 风电场选址 1.4 风电场风能资源评估 第2章 风能发电 2.1 风力机的型式 2.2 风能发电 2.3 并网风力发电的价值分析 2.4 风力发电装置 2.5 大中型风电场设计 2.6 风力发电设备的优化分析 2.7 风力机安全运行

第3章 风力发电技术 3.1 功率调节 3.2 变转速运行 3.3 发电机变转速/恒频技术 3.4 风轮机迎风技术 3.5 风电品质 3.6 风力机结构和空气动力学 3.7 风力机控制技术 第4章 风轮机设计 4.1 风轮机的基本理论 4.2 风力机设计要求 4.3 风轮机工程设计 4.4 风轮机优化设计 4.5 风轮机模化设计 4.6 风轮机工程设计图例 4.7 风轮机的设计与制造 4.8 风轮机材料 4.9 风力机设计风速问题 第5章 风轮机和风电场数值计算 5.1 风电场数值模型 5.2 风轮机设计软件 5.3 风电场数值计算软件包 5.4 风力机设计软件包的开发 5.5 风力机可靠性数值研究 第6章 大型风力机设计 6.1 250~1200kW风力机系列 6.2 1000kW级风力机设计 6.3 1500kW级风力机设计 6.4 2000kW级风力机设计 6.5 2500 kW级风力机设计 6.6 3000kW级风力机设计 6.7 5000kW级风力机设计 第7章 风力机发电系统 第8章 特殊用途风力机设计 附录 参考文献 原文地址:https://www.360docs.net/doc/f110011619.html,/baike/1079.html

新能源发电与控制技术复习题完整版

《新能源发电与控制技术》 一、填空题 1. 一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源。 2. 二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。 3. 终端能源是指供给社会生产、非生产和生活中直接用于消费的各种能源。 4. 典型的光伏发电系统由光伏阵列、蓄电池组、控制器、电力电子变换器和负载等组成。 5. 光伏发电系统按电力系统终端供电模式分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。 6. 风力发电系统是将风能转换为电能,由机械、电气和控制 3大系统组合构成。 7. 并网运行风力发电系统有恒速恒频方式和变速恒频方式两种运行方式。 8. 风力机又称为风轮,主要有水平轴风力机和垂直轴风力机。 9. 风力同步发电机组并网方法有自动准同期并网和自同步并网。 10. 风力异步发电机组并网方法有直接并网、降压并网和晶闸管软并网。 11. 太阳的主要组成气体为氢和氦。 12. 太阳的结构从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区和太阳大气。 13. 太阳能的转换与应用包括了太能能的采集、转换、储存、运输与应用。 14. 光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。 15. 光伏发电系统主要由太阳电池组件,中央控制器、充放电控制器、逆变器和蓄电池、 蓄能元件及辅助发电设备 3大部分组成。 16. 太阳电池主要有单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、碲化镉太阳电池与 铜铟硒太阳电池 5种类型。 17. 生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。 18. 天然气是指地层内自然存在的以碳氢化合物为主体的可燃性气体。 19. 燃气轮机装置主要由燃烧室、压气机和轮机装置3部分组成。 二、简答题 1. 简述能源的分类? 答:固体燃料、液体燃料、气体燃料、水力、核能、电能、太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能、核聚变能。还可以分为:一次能源、二次能源、终端能源,可再生能源、非可再生能源,新能源、常规能源,商品能源、非商品能源。 2. 什么是一次能源? 所谓一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源,它包括:原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等. 3. 什么是二次能源? 由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品,称为二次能源,例如:电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等. 4. 简述新能源及主要特征。 答:新能源是指技术上可行,经济上合理,环境和社会可以接受,能确保供应和替代常规化石能源的可持续发展能源体系。新能源的关键是准对传统能源利用方式的先进性和替代性。广义化的新能源体系

中国风能的利用现状和发展

中国风能的利用现状及发展 姓名: 学号: 专业: 指导老师: 2016年11月21日

摘要 随着化石能源的不断消耗,新能源的开发利用引起了世界各国的重视。新能源具有污染少、储量大、永续性等特点。我国新能源产业呈现强劲发展势头,其中,风电发展最为迅猛。我国风能资源丰富,目前中国风电技术的开发利用取得了巨大进步。但中国的风能资源开发利用仍然存在诸多问题,如风电的并网消纳难、电力市场不完善、相关配套法规不健全和风机制造技术基础薄弱等,这些制约因素严重阻碍了我国风电的可持续发展。本文着重阐述了中国新能源风能的资源条件、我国风能发展现状及制约中国风能发展的因素并对我国风能发电的发展前景进行了展望。 关键词:新能源,风能资源,风电 Abstract: The present situation and development of China new energy wind power Abstract:With the constant consumption of fossil energy, the development and utilization of new energy has aroused world attention.New energy has the advantages of less pollution,large reserves, sustainability.China's new energy industry have shown a strong momentum of development,among them, the most rapid development is wind power. China is rich in wind energy resources and the development and utilization of Chinese wind power technology has made greatprogress.But the development and utilization of wind energy resources still exist many problems in China, such as the difficult of wind power grid.The power market is not perfect, the relevant laws and regulations are not perfect and the wind turbine manufacturing technology foundation is weak and so on.These factors seriously hindered the sustainable development of China'swindpower.This paper focuses on the factors of Chinese new energy wind energy resources,the development of wind energy in China,the restriction of Chinese wind energy and the prospects for the development of wind power generation in China. Key words:new energy;wind energy;wind power.

风力发电电气控制技术发展探讨

风力发电电气控制技术发展探讨 发表时间:2018-06-12T14:47:40.433Z 来源:《电力设备》2018年第3期作者:李俊峰 [导读] 摘要:风能源是一种新型能源,将其利用到发电过程中,能够达到节约不可再生资源的目的,是资源节约与环境保护的主要体现,但需要注意的是,受气温、气压以及环境等各方面因素的影响,风力发电的可靠性相对较差,对此,将电气控制技术应用其中能够达到解决这一问题的目的,对发电可靠性的提高十分有利。 (国电电力广东新能源开发有限公司 519000) 摘要:风能源是一种新型能源,将其利用到发电过程中,能够达到节约不可再生资源的目的,是资源节约与环境保护的主要体现,但需要注意的是,受气温、气压以及环境等各方面因素的影响,风力发电的可靠性相对较差,对此,将电气控制技术应用其中能够达到解决这一问题的目的,对发电可靠性的提高十分有利。 关键词:风力发电;控制技术;问题;发展 前言 电气控制技术指的是在先进技术的指导下,所实现的一种对多项设备的运行情况进行控制的技术。风力发电是一种主要的发电形式,是可持续发展理念的主要体现。本文在分析了电气控制技术的前提下,对风力发电过程中存在的问题进行了阐述,并强调了问题的存在对发电过程带来的严重影响,以此为基础,提出了风力发电电气控制技术的应用以及发展策略,希望能够为问题的解决提供帮助。 1 风力电气控制技术概述 就目前的情况看,这一技术已经被应用到了包括电厂等各领域当中。以风力发电为例,相对于火力以及水力发电等,风力发电受自然环境影响严重,一旦气压以及空气温度等发生了变化,其发电过程也会受到影响,因此可以说,其发电过程具有不稳定性[1]。为了提高风力发电效率,我国已经对发电机组的叶片直径进行了改良,一定程度上使得发电效率得到了提高,但鉴于风力发电所面临的自然环境的恶劣性,想要使发电过程能够更加顺利的实现,还必须加强对整个运行过程控制,这样才能达到更好的控制效果[2]。电气控制技术的出现为控制过程的实现提供了途径,将其应用到风力发电过程中,已经成为了该领域发展的必然环节。 2 风力发电过程中存在的问题 风力发电对于能源节约以及环境保护的重要性不言而喻,但受自然环境等多种因素的影响,其在运行过程中仍存在一定的问题,主要体现在以下方面[3]: 2.1 电网质量得不到保证 风力发电具有一定的不稳定性,这是导致电网质量得不到保证的主要原因。显而易见,风力发电主要是通过对风资源的利用而实现发电的过程,风资源本身具有很大的不稳定性,其速度以及方向均不固定,因此,若无法对其进行合理的控制,在上述两方面因素发生变化时,电力负荷以及电能均会产生一定的变化,如变化过大,超过了电网所能够承受的范围,电网质量便会受到影响。 2.2 风力发电系统构成情况复杂 受技术水平等因素的影响,目前我国风力发电系统的构成情况以及动态特性都十分复杂。作为两种主要系统模型,线性模型与非线性模型在风力发电过程中均有所应用,但由于两者在功能的发挥以及对于环境的要求方面有所不同,因此采用传统的技术手段,统一对其进行技术控制,必定无法充分满足两种模式下风力发电系统的运行需求,由此可见,将新的控制技术应用到系统中已经开始变得尤为必要。 3 风力发电电气控制技术的应用 风力发电电气控制技术主要包括变速风力发电技术、变桨距风力发电技术、主动失速风发电技术以及定桨距失速发电技术四种,四种技术分别凭借不同的原理而实现,主要体现在以下方面: 3.1 变速风力发电技术 通常情况下,风力发电机在运行过程中其速度均保持平衡与稳定,针对这一特点,一旦自然界中的风速发生了变化,其运行情况以及发电频率便会受到影响。变速风力发电技术的应用能够使上述问题得到有效解决。在这一技术的基础上,发电机的转速能够根据风速的代销做出调整,在风速较大时,为了避免功率过大而引起电网的损坏,发电机能够根据风速情况自行实现转速调整,进而使功率得以平衡。我国国土面积较大,采用这一技术能够有效的适应不同地区的不同风速情况,因此,将其应用到风力发电过程中很有必要。 3.2 变桨距风力发电技术 变桨距风力发电技术的原理在于通过对桨叶角度的调整,实现对较大的功率的调整,相对于其他电气控制技术而言,这一技术的应用所使用的材料整体重量较轻,因此即使发生外力影响,其所受到的危害也相对较小,对于风力发电持续性的保证能够起到一定效果。但该技术同样具有缺陷,主要体现在对成本要求高这一方面。从长远的角度看,在未来,随着对该技术科研力度的加大,其成本必定能够得到有效的减少,同时其应用范围也必定能够得到扩大。 3.3 定桨距失速发电技术 定桨距失速发电技术是在传统风力发电技术的基础上发展起来,通过对叶片结构的改良,实现对功率的控制的一种技术。在将其应用到实际风力发电过程中后发现,该技术能够达到有效控制功率的目的,但基于其本身叶片重量的影响,该技术下风力发电的整体效率却无法得到保证。变桨距风力发电技术是对定桨距风力发电技术的改良,解决了其中存在的桨叶重量过大的问题。 3.4 主动失速发电技术 为解决定桨距失速发电技术中存在的风力发电效率不高的问题,并解决变桨距失速发电技术中存在的对成本要求过高的问题,主动失速发电技术出现。在综合考虑上述两种技术的优势的基础上,主动失速发电技术对两者的优势进行了继承,并对其缺陷进行了优化与改良,最终使得两种技术下存在的缺陷得到了解决。总的来说,该技术的原理在于根据桨距角在不同情况下的变化去控制风能的捕获量以及速度,理论上看,具有较高的应用价值,但从实践的角度看,其很容易造成更加严重的失速,最终使得功率脱离控制,而对整个电网的运行造成不良影响。解决上述技术存在的缺陷是未来风力发电领域必须研究的主要内容。 4 风力发电电气控制技术的发展 控制技术是风力发电机组安全高效运行的关键技术,这是因为: (1)自然风速的大小和方向随着大气的气压、气温和湿度等的活动和风电场地形地貌等因素的随机性和不可控性,这样风力机所获得

基于风力发电及其控制技术的分析

基于风力发电及其控制技术的分析 发表时间:2019-09-18T17:00:30.783Z 来源:《电力设备》2019年第7期作者:沙日娜孙武 [导读] 摘要:风能的开发与利用就是其中之一,风力发电技术对我国电力行业的发展有着十分重要的意义,是目前电力行业的研究重点。 (中广核新能源控股有限公司内蒙古分公司内蒙古呼和浩特 010020) 摘要:风能的开发与利用就是其中之一,风力发电技术对我国电力行业的发展有着十分重要的意义,是目前电力行业的研究重点。在风力发电的过程中改变风轮的运行效率可以实现对风能大小的控制,实现发电质量与发电效率的改善,对电力企业的发展至关重要。本文则通过对风力发电及其控制技术的研究来为相关行业提供一定的发展思路。 关键词:风力发电;控制技术 随着国家新能源发展战略的实施,我国风电产业已经迈入跨越式发展阶段。风电有着可再生、能量大、无污染等特点,同时我国风能储备量大,分布广泛,有着非常大的开发潜力,所以发展风电能源已经成为一种必然趋势。做好风力发电及其控制技术的研究,具有十分重要的意义。 1风力发电技术的现状分析 近些年,随着科技的不断进步,风力发电技术的应用越来越广泛。风力发电应用原理:通过风能设备,将由温差引起的空气流动转变为电能。具体来讲,就是利用风能驱动风车叶片转动,而叶片转轴与齿轮箱连接,促进转速提升,将动能转化为机械能,带动发电机发电。风力发电具有如下特征:风力发电技术的装机规模逐年加大,风力发电应用比重呈逐年增加趋势;风力发电机的功率不断增加;海上风力发电产业逐渐商业化。由于海上风力发电干扰因素少,风速较高且稳定,发电量相当可观。可用发电机组有效进行风力发电;风力发电前期投入高,但运营费用较低。纵观全球,风电机组市场发展速度较快,风力发电已经在发电产业中占有不容忽视的地位。目前,市面上的风电机组的设计技术存在较大差异,其中突出的差别主要体现在发电系统与风电机组的结合方式上。通过风速提高电机转速,促进风能利用率最大化,保证有功功率与无功功率均处于可控状态。 2风力发电控制技术分析 2.1风轮控制技术 2.1.1叶尖速比控制 因为受到风力的作用,风轮的风叶尖端转动线速度也被称为叶尖速。叶尖速比主要是指叶尖速度和这个时期的风速比值。叶尖速比控制方法主要是采取有效的方法进行比值控制,将其进行系统的优化。根据风速的不同,在这个基础上进行叶尖速比比较,因为不能够进行自然风速的调控,对此为了能够更好的进行各个功能优化,需要在实际应用中合理的进行调整和改变叶尖速,主要是风轮转矩的调整,从而能够更好的控制整个速度,更好的进行叶尖速比的控制。 2.1.2功率信号反馈控制 通过该方法来控制风轮的功率信号。在风轮运行过程中,其功率会随着条件的改变而改变,这是功率信号反馈控制方法的应用基础。通过分析功率关系进行最大功率曲线的绘制,在此基础上进行后续操作。在具体实践过程中,将最大功率和进行系统实际输出功率分析比较,获得二者差值,然后据此调整风轮桨矩,确保风轮运行功率达到最大。这一方法可以有效降低控制成本,但是值得注意的是,在风机日常运行过程中,最大功率曲线的获取是一项技术难题。 2.1.3爬山搜索控制 通过该方法对风机的功率点进行控制,其图像形似抛物线,最高处即为最大功率点。如果对当前工作点位置不能确定,可适当增加风轮转动速度,以此改变系统输出的直流功率,当系统输出的直流功率加大时,最高点在抛物线左侧,反之在右侧。利用该方法能够将最大功率点及时找出,在此基础上确定风轮转速。然而,如果风轮在转动时存在较大惯量,其转速很难改变,这是该方法的主要缺点。 2.2风力发电机与相关电力电子变换器控制技术 2.2.1风力发电机控制技术 风力是风力发电的能量来源,由于风力在距地面位置较高处更大,因此能量转化需在高空完成。发电机及其相关设备应当尽可能提高其工作效率,并减轻其重量。永磁发电机具有损耗小、效率高等优点,在风力发电系统中有着广泛应用。目前可采取模块化方式进行发电机制造,以此实现制作成本的降低。除此之外,在控制风力发电系统中的发电机时,通常采取矢量控制方法,该方法能够实现直轴电流以及交轴电流二者的耦合解除,由此降低系统功率因数的控制难度。 2.2.2电力电子变换器控制技术 在风力发电系统中,其电力电子变换器必须具有以下特点:它具有广泛的应用范围,能有效地应用于大型风力发电系统;在风能的转换中,它具有较高的能量转换率,经过转换后,它也具有较高的传输效率,能起到一定的作用。对无功功率条件进行了分析,实现了功率因数的提高。具有较高的可靠性和安全性。同时具有功率范围大、设备成本低、经济合理等特点。在风力发电系统中采用PWM整流器可以有效地控制系统的最大功率,在整流器的使用中,通过矢量控制可以实现有功功率与无功功率的解耦,保证无功功率满足运行要求。此外,该脉宽调制整流器还可以保证有功功率的最大输出。通过设置直流环节,可以有效地调节风电系统的无功功率和有功功率。 2.3风能发电中的谐波消除与无功功率补偿 2.3.1谐波消除 在风力发电的过程中,谐波是一个重要的影响因素,它的存在会影响电压的稳定,降低风力发电的质量,导致发电的频率受到影响,甚至会破坏有功功率与无功功率的平衡性。因此,在风力发电的过程中必须尽可能的消除谐波。谐波对风力发电过程具体还会产生以下的影响:损坏电子设备、影响系统正常运行、增加发电机的毁坏频率、引发设备的热故障等等。谐波的消除方法具体有:第一,对电容器进行合理调整、改变无功功率,减少其影响。利用电力变流器等设备,用电力变流器的相位与谐波相抵消。 2.3.2无功功率补偿 受感性元件影响,电力系统中的无功功率会产生消耗现象。当电压通过感性元件时,由于仅仅是无功功率出现消耗,感性元件两端的电压不会产生变化,如果存在较高电压,感性元件会有大电流通过,可能会损坏元件设备。这种情况下,应当对风力发电系统进行无功功率补偿,对谐波作用进行抑制。电容投切法在无功功率补偿中有着广泛应用,但是该方法也存在一定缺点,例如:如果在相同时间内投入

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