风力发电基础知识
风力发电基础基础知识
第5部分 风力发电机组的类型
5.4 按照机组风轮的叶片数目可划分为： • 单叶片风力发电机组 • 双叶片风力发电机组 • 三叶片风力发电机组 • 多叶片风力发电机组
第5部分 风力发电机组的类型
5.5 按照机组风轮的位置可划分为： • 上风向风力发电机组 • 下风向风力发电机组
第5部分 风力发电机组的类型
第4部分 风能利用与风力发电的历史
利用风力发电的尝试，始于二十世纪之 初。第一次世界大战后，丹麦的工程师们根 据飞机螺旋桨的原理，就制造出了小型风力 发电机组。之后、瑞典、苏联和美国也相继 成功地研制了一些小型风力发电装置。这些 小型风力发电机，容量大都在5千瓦以下，广 泛使用于多风的海岛和偏僻的乡村。
5.6 按照机组的控制方式可划分为： • 定桨距风力发电机组 • 变桨距风力发电机组
第5部分 风力发电机组的类型
5.7 按照机组的转速与电能频率的关系可划 分为： •恒速恒频风力发电机组 •变速恒频风力发电机组
第5部分 风力发电机组的类型
5.8 按照机组驱动链的型式可划分为： • 直驱型风力发电机组 • 半直驱型风力发电机组 • 传统有齿箱型风力发电机组
第2部分 发展风力发电的意义
发展风力发电的直接好处是：
•安全、清结、无污染--基本不破坏人类（我 们自己）的生活环境 •同时缓解诸如传统能源日益紧缺等问题 •风力发电使人类向文明又迈进了一步
第3部分 风力发电的基本原理
“人类很早就开始使用发电技术了，发电 技术是通过某种动力来带动发电机发电。传 统的动力来自于水能和热能。利用水轮机将 水能转化为电能的称之为水力发电；利用汽 轮机将化石燃料产生的蒸汽的热能转化为电 能的称之为火力发电。风能也是一种动力， 也可以用来发电，我们称之为风力发电。”
风电技术培训内容大全
风电技术培训内容大全一、风力发电机组基础知识1. 风力发电概述：介绍风力发电的基本原理、风能的特点以及风力发电在全球范围内的应用情况。
2. 风力发电机组的基本构成：详细讲解风力发电机组的基本构成，包括风轮、发电机、塔筒等主要部件。
3. 风力发电机组的工作原理：阐述风力发电机组的工作原理，包括风能吸收、风轮转换、发电机发电等过程。
二、风力发电机组结构与原理1. 风轮结构与原理：详细介绍风轮的结构、特点、工作原理以及与发电机组的配合方式。
2. 发电机结构与原理：详细介绍发电机的结构、工作原理以及与风轮的配合方式。
3. 塔筒结构与原理：详细介绍塔筒的结构、特点、工作原理以及与风轮和发电机的配合方式。
三、风力发电机组控制系统1. 控制系统的基本组成：介绍控制系统的基本组成，包括传感器、控制系统硬件和软件等。
2. 控制系统的功能：阐述控制系统的功能，包括对风向、风速的监测和控制，对发电机组的启动、停止、调速等控制。
3. 控制系统的工作原理：详细介绍控制系统的工作原理，包括传感器的工作原理、控制算法的实现等。
四、风力发电机组维护与检修1. 维护与检修的基本知识：介绍维护与检修的基本概念和方法，包括定期维护、故障检修等。
2. 主要部件的维护与检修：详细介绍主要部件的维护与检修方法，包括风轮、发电机、塔筒等的维护与检修。
3. 维护与检修的安全措施：强调维护与检修过程中的安全措施和注意事项。
五、风力发电机组故障排除1. 故障排除的基本流程：介绍故障排除的基本流程，包括故障检测、故障定位、故障修复等。
2. 常见故障及排除方法：列举常见的风力发电机组故障及相应的排除方法。
3. 故障排除的安全措施：强调故障排除过程中的安全措施和注意事项。
六、风力发电机组安全知识1. 安全操作规程：介绍风力发电机组的安全操作规程，包括操作前的准备、操作过程中的注意事项等。
2. 安全防护措施：列举常见的安全防护措施，包括防护设备的使用、安全警示标识的设置等。
风力发电基础知识
风力发电基础知识叶轮风电场的风力机通常有２片或３片叶片，叶尖速度50～70ｍ／ｓ，具有这样的叶尖速度，3叶片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮仅降低2～3％效率。
甚至可以使用单叶片叶轮，它带有平衡的重锤，其效率又降低一些，通常比2叶片叶轮低6％。
尽管叶片少了，自然降低了叶片的费用，但这是有代价的。
对于外形很均衡的叶片，叶片少的叶轮转速就要快些，这样就会导致叶尖噪声和腐蚀等问题。
更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意。
3叶片叶轮上的受力更平衡，轮毂可以简单些，然而2叶片、1叶片叶轮的轮毂通常比较复杂，因为叶片扫过风时，速度是变的，为了限制力的波动，轮毂具有翘翘板的特性。
翘翘板的轮毂，叶轮链接在轮毂上，允许叶轮在旋转平面内向后或向前倾斜几度。
叶片的摆动运动，在每周旋转中会明显的减少由于阵风和剪切在叶片上产生的载荷。
叶片是用加强玻璃塑料（GRP）、木头和木板、碳纤维强化塑料（CFRP）、钢和铝构成的。
对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于５米，选择材料通常关心的是效率而不是重量、硬度和叶片的其它特性。
对于大型风机，叶片特性通常较难满足，所以对材料的选择更为重要。
世界上大多数大型风力机的叶片是由GRP制成的。
这些叶片大部分是用手工把聚脂树脂敷层，和通常制造船壳、园艺、游戏设施及世界范围内消费品的方法一样。
其过程需要很高的技术水平才能得到理想的结果，并且如果人们对重量不太关心的话，比如对于长度小于２０米的叶片，设计也不很复杂。
不过有很多很先进的利用GRP的方法，可以减小重量，增加强度，在此就不赘述了。
玻璃纤维要较精确的放置，如果把它放在预浸片材中，使用高性能树脂，如控制环氧树脂比例，并在高温下加工处理。
当今，出现了简单的手工铺放聚脂，通过认真地选择和放置纤维，为GRP叶片提供了降低成本的途径。
偏航系统风力机的偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。
风力发电基础知识
工作，偏航过程结束。 风机的发电机
所有并网型风力发电机通过三相交流（AC）电机将机械能转化为电能。发电机 分为两个主要类型。同步发电机运行的频率与其所连电网的频率完全相同，同步发 电机也被称为交流发电机。异步发电机运行时的频率比电网频率稍高，异步发电机 常被称为感应发电机。
感应发电机与同步发电机都有一个不旋转的部件被称为定子，这两种电机的定 子相似，两种电机的定子都与电网相连，而且都是由叠片铁芯上的三相绕组组成， 通电后产生一个以恒定转速旋转的磁场。尽管两种电机有相似的定子，但它们的转 子是完全不同的。同步电机中的转子有一个通直流电的绕组，称为励磁绕组，励磁 绕组建立一个恒定的磁场锁定定子绕组建立的旋转磁场。因此，转子始终能以一个 恒定的与定子磁场和电网频率同步的恒定转速上旋转。在某些设计中，转子磁场是 由永磁机产生的，但这对大型发电机来说不常用。
大发电机的接触器切除小发电机的接触器接通，可控硅将发电机的电流限定到 700A，一旦投入过程完成，可控硅切除，风机转为“运转G2”状态。 等待再投入
如果小发电机的出力小于限定值，则此运行状态动作。此状态下，小发电机的 接触器被切除，如果风速有效，风机就切换到“投入G2”状态，如果风速低于限定 值，风机将切换到“空转G2”状态。 风机工作状态之间转变 风机工作状态之间转变 说明各种工作状态之间是如何实现转换的。
大中型风力机一般采用电动的偏航系统来调整风轮并使其对准风向。偏航系统 一般包括感应风向的风向标，偏航电机，偏航行星齿轮减速器，回转体大齿轮等。 其工作原理如下：
风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机的控制回路的处理 器里，经过比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏 航时的陀螺力矩，电机转速将通过同轴联接的减速器减速后，将偏航力矩作用在回 转体大齿轮上，带动风轮偏航对风，当对风完成后，风向标失去电信号，电机停止
风力发电基础知识
第一章风力发电机组结构1.8 控制系统控制系统利用微处理器、逻辑程序控制器或单片机通过对运行过程中输入信号的采集传输、分析，来控制风电机组的转速和功率；如发生故障或其他异常情况能自动地检测平分析确定原因，自动调整排除故障或进入保护状态。
控控制系统的主要任务就是自动控制风机组运行，依照其特性自动检测故障并根据情况采取相应的措施。
控制系统包括控制和检测两部分。
控制部分又设置了手动和自动两种模式，运行维护人员可在现场根据需要进行手动控制，而自动控制应在无人值班的条件下预先设置控制策略，保证机组正常安全运行。
检测部分将各传感器采集到的数据送到控制器，经过处理作为控制参数或作为原始记录储存起来，在机组控制器的显示屏上可以查询。
现场数据可通过网络或电信系统送到风电场中央控制室的电脑系统，还能传输到业主所在城市的总部办公室。
安全系统要保证机组在发生非常情况时立即停机，预防或减轻故障损失。
例如定桨距风电机组的叶尖制动片在运行时利用液压系统的高压油保持与叶片外形组合成一个整体，同时保持机械制动器的制动钳处于松开状态，一旦发生液压系统失灵或电网停电，叶尖制动片和制动钳将在弹簧作用下立即使叶尖制动片旋转约90°，制动钳变为夹紧状态，风轮被制动停止旋转。
根据风电机组的结构和载荷状态、风况、变桨变速特点及其他外部条件，将风电机组的运行情况主要分为以下几类：待机状态、发电状态、大风停机方式、故障停机方式、人工停机方式和紧急停机方式。
（1）待机状态风轮自由转动，机组不发电（风速为0~3m/s），刹车释放。
（2）发电状态发电状态Ⅰ：启动后，到额定风速前，刹车释放。
发电状态Ⅱ：额定风速到切出风速（风速12~25m/s），刹车释放。
（3）故障停机方式：故障停机方式分为：可自启动故障和不可自启动故障。
停机方式为正常刹车程序：即先叶片顺桨，党当发动机转速降至设定值后，启动机械刹车。
（4）人工停机方式：这一方式下的刹车为正常刹车，即先叶片顺桨，当发电机转速降至设定值后启动机械刹车。
风力发电基础知识
维护成本高：风力发电机组需要 定期维护维护成本较高
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投资成本高：建设风力发电场需 要大量生态环境产生一定影响如噪音、 电磁辐射等
风力发电的适用场景
风力资源丰富的地区如海岸线、山地、草原等 远离电网的偏远地区如海岛、边远山区等 需要清洁能源的地区如环保要求高的城市、工业园区等 需要稳定电力供应的地区如医院、学校、工厂等
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风力发电基础知识
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目录
01 02 03 04 05 06
添加目录项标题 风力发电的原理 风力发电的优势与局限性 风力发电技术的发展历程 风力发电的应用前景 风力发电的实际应用案例
01
添加目录项标题
02
风力发电的原理
风力发电的工作原理
风力发电的基本原理：利用风力推动风力发电机的叶片旋转从而产生电能。 风力发电机的结构：包括叶片、转子、发电机、塔架等部分。 风力发电的过程：风力推动叶片旋转转子带动发电机发电电能通过输电线路传输到电网。 风力发电的优点：清洁、可再生、环保、无污染。
采用风能预测技术：通过风能预测技术提高风力发电系统的稳定性和效 率
提高风电机组稳定性的措施与技术保障
采用先进的控制技术如 自适应控制、模糊控制 等提高风电机组的稳定 性和可靠性。
加强风电机组的维护和 保养定期检查和更换易 损部件确保风电机组的 正常运行。
采用先进的风电机 组设计如采用多叶 片、可变桨距等设 计提高风电机组的 稳定性和效率。
德国：Nordsee-Ost风电场欧洲最大的 海上风电场之一
中国：内蒙古辉腾锡勒风电场中国最大的 风电场之一
美国：lt Wind Energy Center美国最大 的风电场之一
风电基本知识
风电基本知识包括以下几个方面：
•风力发电机：风力发电机是风电行业的核心设备，它将风的动能转化为电能，通常由叶片、机舱、传动系统、发电机等组成。
•风速和空气密度：风力发电的效率取决于风速和空气密度，在风速较低的情况下，风力发电的效率会降低。
•太阳辐射：风力发电主要依赖于太阳辐射，太阳能辐射量越大，风力发电的效率也会相应提高。
•系统效率：风电场的系统效率是指风力发电机输出的有效功率与输入的有效功率之比，系统效率取决于系统中各个组件的匹
配情况。
•并网问题：风力发电机需要与电网连接才能产生电能，并网问题包括电网接纳能力、电压稳定性等。
•储能技术：为了满足日益增长的电力需求，风力发电需要与储能技术相结合，如储能电池、储能器等。
•环境影响：风力发电对环境产生的影响包括减少温室气体排放、对气候变化的缓解等。
风电基础知识
风电基础知识引言：随着对可再生能源的需求不断增长，风电作为一种无污染、可持续的能源形式，越来越受到关注。
无论是面对日趋紧张的能源供应，还是追求绿色环保的发展，风能都成为了各国政府和企业的关注焦点。
本文将介绍风电的基础知识，包括风能的转化原理、组成结构以及风电发电技术的发展趋势等。
一、风能的转化原理风能是一种动能，可以通过风力发电机将其转化为电能。
风力发电机是利用风能使转子旋转，通过转子与发电机的直接耦合或通过齿轮箱连接，使发电机产生电力。
风力发电机的核心部分是转子，其外形类似于大风车。
当风力吹向转子时，转子的叶片受到推动，并开始旋转。
转子上设置的发电机可以将旋转转子的运动转化为电力。
二、风电的组成结构1.风力发电机组风力发电机组是风电站的核心设备。
它由塔筒、轮毂、叶片、发电机和变频器等组成。
塔筒是风力发电机组的支撑结构，通常采用钢铁或混凝土制成。
轮毂是连接塔筒和叶片的部分，其主要作用是使叶片能够转动。
叶片是风力发电机组的动力装置，一般由纤维复合材料制成，具有轻质、高强度的特点。
发电机是将机械能转化为电能的核心部件，通常采用异步发电机或同步发电机。
变频器是将风力发电机组产生的交流电转化为稳定的直流电的装置。
2.电网连接装置电网连接装置包括变电站和输电线路。
变电站将风力发电机组产生的电能转换为适于输送的电气能，并将其接入电力系统中。
输电线路用于将发电站产生的电能输送到用户端。
三、风电发电技术的发展趋势1.提高风能利用率目前风能的利用率还有很大的提升空间。
为了提高风能利用率，风力发电机组的设计和运行需要更加科学合理。
同时，需要对风力资源进行更加准确的评估，选择更加适合的风力发电机组。
2.增强风电系统的稳定性由于风力发电的波动性较大，风电系统的稳定性一直是亟待解决的问题。
在未来的发展中，需要进一步完善风电并网技术，提高系统的稳定性和可靠性。
3.发展离岸风电相比于陆地风电，离岸风电具有风能资源丰富、风速稳定等优势。
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并网机构
1.1 双馈型风电主机
4.偏航/解缆系统
偏航机构
风向标 偏航饲服电机（或液压马达）4个 减速装臵 偏航液压制动器 偏航行星齿轮
对风/解缆操作
根据风向标控制对风 计算机控制的自动解缆 纽缆开关控制的安全链动作报警及人工解缆
1.1 双馈型风电主机
偏航的作用
电磁刹车--第3步
通过控制发电机电磁阻转矩实现
1.1 双馈型风电主机
1.1 双馈型风电主机
6.辅助系统
塔架 机舱罩 机舱底盘 变压器 防雷系统及电气保护装臵
1.1 双馈型风电主机
冷却系统
发热部件
液压系统 齿轮箱 发电机 变频器
冷却方式：空气冷却，液体冷却，混合冷却
其他部分
1.1 双馈型风电主机
（二）控制系统
1. 概述
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， 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。 比较普遍采用的是分布式控制系统。信号处理通常有两个 独立的计算机或高速数字信号处理芯片。主控制器在地面 控制室的开关柜内,从机设在机舱内。主控制器监控风轮所 有的运行状态。主控制器和从控制器间通过光纤达到可靠 快速地交换信息。
2
1.1 双馈型风电主机
双馈型主机结构
3
1.1 双馈型风电主机
双馈型外观
4
1.1 双馈型风电主机
双馈式风力发电机组的叶轮通过多级齿轮增速箱驱动发电机发电，主要结构包括风轮、 传动装臵、发电机、变流器系统、控制系统等。 双馈式风力发电机组系统将齿轮箱传输到发电机主轴的机械能转化为电能，通过发电 机定子、转子传送给电网。 双馈风力发电机组，定子有两套极数不同的绕组，功率绕组直接与电网相连，控制绕 组通过双向变流器接电网。 发电机定子绕组直接和电网连接，转子绕组和频率、幅值、相位都可以按照要求进行 调节的变流器相连。 变流器控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态。 在超同步（发电机转速发电＞1500转）时，通过定转子两个通道同时向电网馈送能量， 这时变流器将直流侧能量馈送回电网。 在亚同步（发电机转速发电＜1500转）发电时，通过定子向电网馈送能量、转子吸收 能量产生制动力矩使电机工作在发电状态，变流系统双向馈电，故称双馈。 变流器通过对双馈异步风力发电机的转子进行励磁，使得双馈发电机的定子侧输出电 压的幅值、频率和相位与电网相同，并且可根据需要进行有功和无功的独立控制。 变流器控制双馈异步风力发电机实现并网，减小并网冲击电流对电机和电网造成的不 利影响。提供多种通信接口，用户可通过这些接口方便的实现变流器与系统控制器及 风场远程监控系统的集成控制。提供实时监控功能，用户可以实时监控风机变流器运 行状态。
双馈型风机简解
5
1.1 双馈型风电主机
双馈型变速变桨风力发电系统
目录
运行控制
机组主结构及控制系统 运行区域及控制目标 总体控制方案 励磁变换器结构及原理 DFIG控制（机侧变换器控制） 网侧变换器控制 变桨机构及其控制 偏航机构及其控制 其他机构及控制、保护
1.1 双馈型风电主机
一 机组主结构及控制系统制软、硬件
1.1 双馈型风电主机
1.1 双馈型风电主机
1.1 双馈型风电主机
（一）机组主结构
风轮系统 传动链系统 发电机系统 偏航/解缆系统 刹车系统 辅助系统
1.1 双馈型风电主机
机组主结构示意图
3. 主从分布式控制系统
主控制器（PLC, PID控制算法）
变桨控制 偏航控制 制动控制 参数监视与远程通讯 系统级控制协调
1.1 双馈型风电主机
主控制器实现案例
1.1 双馈型风电主机
1.1 双馈型风电主机
从控制器（DSP，矢量动态控制算法）
1.1 双馈型风电主机
1. 风轮系统
桨叶 轮毂 变距（桨矩）机构
1.1 双馈型风电主机
2. 传动链系统
低速轴 齿轮箱
多级变速，变比较大（接 近100） 采用行星齿轮和正（斜） 齿轮实现多级变速 润滑油冷却或加温机构
高速轴 联轴器
1.1 双馈型风电主机
通用标准型膜片联轴器
风力发电基础知识
内容
第一部分：风力发电机组 1.1 双馈型风电主机 1.2 2.0MW风电变流器 1.3 箱式变压器 1.4 塔筒和基础 1.5 吊装 第二部分：集电系统 第三部分：变电站一次 3.1 主变压器 3.2 35KV开关柜 3.3 低压配电柜 3.4 无功补偿 3.5 GIS设备 3.6 中性点接地装臵 3.7 柴油发电机 第四部分：防雷接地技术 第五部分：变电站二次 5.1 直流系统 5.2 风电场变电站二次设备简介
连接齿轮箱和发电机 补偿轴向、径向和角度偏差 易于装拆维护 实现电绝缘 力矩限定
1.1 双馈型风电主机
传动链系统布局
1.1 双馈型风电主机
3. 发电机系统
DFIG
发电机本体 冷却系统 保护系统
励磁变流器
四象限运行能力、输入、输出特性优良 设计容量为机组容量30％ IGBT器件，PWM调制技术 动作频率为数kHz-十几kHz
对风，获取最大发电量 减少斜风给机组带来的不平衡载荷
1.1 双馈型风电主机
5.刹车系统
机械抱闸刹车 *第2步
液压驱动和电气驱动 通过制定卡钳和连轴器上制动盘配对实现，一般在气动 刹车后转速降低后采用 安装位臵：高速轴，低速轴
气动刹车---第1步
变桨控制 变桨控制系统控制桨距角为90度 偏航控制
1.1 双馈型风电主机
2. 结构与功能
结构
硬件系统和软件系统 主控制器和从控制器
功能
运行控制
变桨距控制、偏航控制、刹车控制、变流器（发电机）控制 本地控制与远程控制
信号采集与监视
采集量：电压、电流、频率、功率、转速、油温、振动、压力 本地监视与远程监视
1.1 双馈型风电主机