风能综合利用与开发
风能发电的风能资源评估和风电场开发

风能发电的风能资源评估和风电场开发近年来,随着环境问题的日益突出和对可再生能源需求的增长,风能发电作为一种清洁、可持续的能源形式,正逐渐受到世界各国的广泛关注和应用。
然而,要实现有效的风能发电,首先需要进行风能资源评估,以确定适合建设风电场的区域,进而进行风电场的开发。
本文将探讨风能资源评估的方法和风电场开发的相关问题。
一、风能资源评估方法风能资源评估是确定风能发电潜力和选择风电场建设区域的关键步骤,其结果直接影响到风电场的发电效益和可持续性。
下面将介绍几种常用的风能资源评估方法。
1. 实地观测法实地观测法是最为直接和准确的风能资源评估方法,通过在特定区域安装风速风向仪器,并进行长期观测,得出该区域的风能资源情况。
这种方法的优点是能够获取实时的风能数据,并考虑到地理环境和气象变化的影响,但也存在观测周期长、成本高等问题。
2. 风能资源地图法风能资源地图法是一种通过分析不同区域的气象学数据和地形地貌等要素,综合评估区域风能资源的方法。
它基于现有的气象数据和专业模型,预测和描绘出不同地区的风能资源分布情况,从而指导风电场的规划和建设。
这种方法可以提前筛选适合风电场建设的区域,减少实地观测的需要,降低评估成本。
3. 数值模拟法数值模拟法是一种利用计算机模拟和数学模型来评估风能资源的方法。
它通过对大气运动和地表特征进行数值模拟,推算出特定区域的风速和风向分布情况。
此方法广泛应用于大规模风电场项目的评估,能够快速得出风能资源评估结果,但对数据输入的准确性和模型参数的选择要求较高。
二、风电场开发相关问题1. 系统规划和布局在确定了适合建设风电场的区域后,就需要进行系统规划和布局。
这包括选择适当的风机类型和数量、确定风机的布置方式、设计电网连接方案等。
系统规划和布局的合理性直接影响到风电场的发电效率和可持续发展能力。
2. 基础设施建设风电场的基础设施建设是风电场开发的重要环节,包括道路建设、电缆敷设、变电站建设等。
发展风能发电-综合利用盐田、围垦开发建设

是可行且能大大提高综合效益 。
1 . 1 风 能发 电对 环 境 污 染 极小
风能资源十分丰 富, 如用于发 电可产生相 当大的经济效
益 。到达地球 的太 阳能 的 2 %可转化成风能 , 因此 , 风能总量
比水能更大 。有人统计过 , 只需地 面风力的 l %用于发 电 , 就 能满足全球发电量需求 。而且风能发 电只需修建必要 的风力 发 电装置 即可 , 对生态环境的影响非常小 。发 电引起的温室
气体排 放量 , 燃煤火 电最严 重 , 燃油火 电次之 , 核 电较 少 , 风
电几乎没有 。核 电虽然和风 电的温 室气体排 风量差不多 , 但
是核废料的污染问题 目前还没办法解决 , 因此 风力 发电有着 得天独厚的优势 。从经 济角度衡量 , 风力发 电优势更加 巨大 , 可谓一本万利 , 只需前期 建设 发 电设备和后期较少 的维护费 用即可 , 不像火 电那样需要相 当高的运行成本 。此外 , 火 电、
●节 能 与 环 保
2 0 1 4生
发展 风 能 发 电 一综 合 币 J l 用盐 田 、 围 垦 开 发 建 设
苏 发 兴
( 福建省福能新 能源有 限责任公司 , 福建 莆 田 3 5 1 1 4 6 ) 摘 要 本文介 绍了风能发电作为一种 可再生的绿 色清洁能源 ,有广阔的发展 空间,但其发展 受到诸 多因素制
用砂包土含有 6 0 %以 上 毛 石 的混 合 料 进 行 换 填 。 确 保 风 机设
三是能有效改善盐 田、 养殖 池内的交通 。目前盐 田、 养殖 池 内的道路大 都是用 场 内的淤泥堆起来 的 , 路窄且 软 , 生产 户运送材料及运输产品极为不便 。风电场建设 首先要 i通一 平, 把 路修 好是 最基 础 的工作 , 除路 面要加 宽 , 路 基也 要压 实, 才能 承载重车 。我 司为建设风机 , 对原有 道路 的道路进行 了拓宽 , 砌筑 了护坡挡 土墙 , 还对部分路 面进行 了硬化 , 极 大 地方便了附近的养殖生产作业 。
风能资源评估与开发潜力预测

风能资源评估与开发潜力预测随着能源需求的不断增长和对传统化石能源的限制,可再生能源成为了人们追逐的方向之一。
其中,风能作为一种免费、清洁、可持续的能源,被广泛关注和利用。
风能资源评估与开发潜力预测,是风能开发中至关重要的环节。
本文将介绍风能资源评估的方法、影响因素以及开发潜力预测的重要性。
一、风能资源评估的方法风能资源评估是指对某个特定地区的风能资源进行测量、收集、分析和评估的过程。
根据国际标准,风能资源评估的主要方法可以分为四种:1.现场观测法:通过在目标地区设置气象观测塔、测风杆等测风装置,采集实际风速数据进行评估。
这种方法准确性高,但时间长、成本高。
2.气象学模型法:利用气象学模型通过对目标地区的气象数据进行数值模拟预测风能分布。
这种方法节省时间和成本,但可靠性受模型精度和输入数据质量的影响。
3.多参考站点法:通过借鉴已有风能观测站点或测点的数据,对目标地区进行类似的评估。
这种方法兼顾了准确性和经济性,但要求参考站点数据与目标地区具有一定的相似性。
4.统计插值法:利用目标地区周边已有风能观测数据进行插值计算,预测目标地区的风能资源分布。
这种方法成本较低,但需要大量的观测数据和精确的算法。
以上方法可以根据实际情况综合采用,以获得更可靠、全面的风能资源评估结果。
二、风能资源评估的影响因素风能资源评估的结果受到多个因素的影响,主要包括以下几个方面:1.地理条件:地理位置、地形地貌、地面覆盖等因素会直接影响风能资源的分布和利用。
通常来说,平坦的地面和开阔的地形有利于风能的积累和利用。
2.气象条件:气温、湿度、大气压力等气象因素会影响风速、风向和风能密度。
通常来说,温暖的气温、低湿度和高气压有利于升高风能密度。
3.时间尺度:不同时间尺度的风能资源有所不同。
因此,在评估过程中需要考虑长期气象数据的可靠性,并结合不同时间尺度的风能数据进行全面评估。
综上所述,风能资源评估过程中需要考虑地理条件、气象条件和时间尺度等因素的综合影响,以获得准确的风能资源评估结果。
风能利用在建筑设计中的方案

风能利用在建筑设计中的方案现代社会对可再生能源的需求越来越高,其中风能作为一种清洁且可持续的能源被广泛关注和利用。
在建筑设计中,合理利用风能可以实现能源的高效利用和环境的可持续发展。
本文将探讨风能在建筑设计中的方案,并分析其可行性和优势。
一、被动式风能利用方案被动式风能利用方案是指通过建筑的设计和结构来最大化地利用风能,而不需要额外的机械设备。
下面介绍几种常见的被动式风能利用方案:1. 自然通风系统自然通风系统是通过建筑的适当设计来实现室内外自然空气的流动,以实现室内空气的优化循环。
例如,在建筑物中设置合适大小和位置的窗户、门以及通风管道,可以利用自然气流带动室内空气的流动,减少对空调系统的依赖,降低能源消耗。
2. 风塔和风帘风塔是一种通过建筑结构来引导风流的装置,常见于中东地区的建筑物中。
风塔通过设计特定的形状和位置,可以促使自然风进入建筑内部,并增加室内空气的流动。
风帘则是一种类似于垂直帘幕的装置,可以通过建筑外部的风力带动,实现室内空气的流通。
3. 屋顶翘角设计屋顶翘角设计是一种利用风的气流来实现室内通风的方法。
通过改变建筑屋顶的形状和角度,可以促进气流流经建筑物,并产生负压效应,从而实现室内空气的自然流动和通风。
二、主动式风能利用方案主动式风能利用方案是指通过机械设备和技术手段来收集和利用风能。
下面介绍几种常见的主动式风能利用方案:1. 风力发电系统风力发电系统是目前应用最广泛的主动式风能利用方案之一。
通过在高处安装风力发电机组,利用风力旋转风力涡轮并驱动发电机,将风能转化为电能。
风力发电系统能够为建筑物提供可持续的电力供应,并减少对传统能源的依赖。
2. 风能热水供应系统风能热水供应系统利用风能驱动风力涡轮,通过转动风力涡轮带动热水泵或者加热器,从而供应热水。
这种系统不仅可以减少对传统能源的依赖,还可以减少温室气体的排放。
3. 压缩空气储能系统压缩空气储能系统是一种通过利用风能将空气压缩储存,然后再释放压缩空气产生动力的技术。
湖南省风能资源开发利用概况

湖南省风能资源开发利用概况湖南省风能资源开发利用概况湖南气象网 2011-3-19 16:25:27风能是一种广泛分布的无污染、可再生的绿色能源,风能作为主要的可再生能源之一。
世界上很多国家,尤其是发达国家,已充分认识到风电在调整能源结构、缓解环境污染等方面的重要性,对风电的开发给予了高度重视。
近10年来,全世界风电装机容量年平均增长率超过30%,成为发展最快的电源。
在能源消费量已占据了欧洲能源的10%,在西班牙、德国、美国等国家已经超过15%。
近4年来,中国风电飞速发展,年增长率超过100%,至2010年底,中国全年风力发电新增装机达1600万千瓦,累计装机容量达到4182.7万千瓦,首次超过美国,跃居世界第一。
为开发利用湖南风能资源,2003年12月17日,湖南省发展和改革委员会与湖南省气象局联合召开了“湖南省风电场建设前期工作会议”,对湖南省风电场建设前期工作进行了统一部署。
2004年,湖南省气象部门完成了全省气象台站风能资料的整编,对重点地域进行了野外考察,编制完成了《湖南省风能资源评价综合报告》和《湖南省大中型风电场场址初步筛选方案技术报告》。
为进一步查清湖南省风能资源及其分布,做好风电建设前期工作和项目储备,建立风能资源评价体系,提高风能资源评价技术能力,2007年底《国家发展改革委关于风能资源详查区域和风能资源专业观测网方案的批复》确定城步南山牧场、龙山八面山、郴州仰天湖和洞庭湖区为湖南省风能资源详查区,设置建设5座风能资源观测塔(其中,70m 4座、100m 1座),建立起湖南省风能资源专业观测网,开展长期观测,以满足风能资源开发利用的需要,并编制完成了《风能资源详查和评估报告》(送审稿)。
目前湖南省首个风电场——郴州仰天湖风电场22台风机装机容量为3.63万千瓦已于2010年7月并网发电。
2010年4月城步南山风力发电场工程奠基,场址规划总面积约100km2,开发风电约15万千瓦,分三期开发,一期工程装机容量4.95万千瓦。
风电工程师开发风能资源的技术专家

风电工程师开发风能资源的技术专家风能作为一种清洁、可再生的能源,正在全球范围内得到广泛应用。
作为风电工程师,开发风能资源并将其转化为可利用的电能是我们的核心任务。
作为风能资源开发的技术专家,我们需要掌握多项技术和专业知识,以确保风能发电项目的成功实施。
一、风能资源评估技术在风能资源开发的初期阶段,我们需要进行准确的风能资源评估。
这项工作涉及到风速、风向等多个指标的收集和分析。
通过利用各种工具和设备,如风速测量仪、气象塔等,我们可以获取风场的实时数据。
同时,我们还需要运用数学模型和统计方法,对数据进行分析和预测,以得出风能资源的潜力和可开发性。
二、风机选型与布局风机的选型和布局对于风能项目的效率和可靠性至关重要。
作为技术专家,我们需要根据具体的项目要求和环境条件,选择适合的风机类型和规模。
同时,我们还需要合理安排风机的布局,以确保最大程度地利用风能资源并减少空间浪费。
这需要综合考虑风速分布、地形地貌等因素,运用计算机模拟和优化方法,制定最佳布局方案。
三、风场建设和维护风电工程师负责风场的建设和维护工作,这需要我们具备项目管理和维护技能。
在风场建设过程中,我们需要与多个专业团队合作,确保工程进度和质量。
同时,我们还需要制定详细的维护计划,定期进行设备巡检和维修,以确保风机的正常运行和最大发电能力。
四、风能系统的优化和升级随着科技的不断进步,风能系统也在不断演进和升级。
作为技术专家,我们需要关注并应用最新的技术和创新,对风能系统进行优化和改进。
这可能涉及到风机的控制系统、叶片设计、能量存储技术等方面的更新。
通过不断的优化和升级,我们可以提高风能系统的效率和可靠性,将风能资源更好地转化为电能。
五、风能发电技术的未来趋势作为风能资源开发的技术专家,我们需要关注风能发电技术的未来趋势。
在全球范围内,人们对风能的需求和关注不断增加,这将推动风能技术的进一步发展。
未来,风能发电系统可能会越来越智能化,通过人工智能、大数据等技术的应用,实现更加精确的风能预测和管理。
盘锦盘山风能资源分析及开发利用对策

盘锦盘山风能资源分析及开发利用对策文章通过对本地区风能资源的分析,探讨如何有效利用风能资源,趋利避害,谋求资源型城市健康、和谐与可持续发展的新途径。
标签:盘锦;风向;风速;大风日数引言盘锦地处辽河平原,渤海之滨,位于辽宁省的西南部。
由于气压场的年季变化加之地形的狭管效应,使我地区常年盛行西南风。
当气压梯度较小时,则出现海陆风,风向变化平稳,风能资源丰富,具有较高的开发利用价值。
1 风能资源分析1.1 风向1.1.1 风向随季节的变化盘锦风向随季节变化明显。
春季,大陆高压减弱,气旋活动增强,气压场多以南高北底型出现,故此偏南大风居多。
夏季,本地处于大低压区的前部,盛夏常受副高后部控制,仍以偏南风为主。
秋季,中国大陆低压逐渐减弱,北方高压南下增多,冷暖空气活动频繁,南北风交替出现。
冬季,常受大陆高压控制,以偏北风为主(见表1)。
表1 累年各季各风向频率%1.1.2 全年各风向频率盘锦盘山全年以偏南风和偏北出现频率最多,其次是静风频率,东风频率最少,仅为1%,常年主导风向为SSW风(见图1)。
图1 全年各风向频率%1.2 风速1.2.1 风速的年变化一年中,风速有两个峰值和两个谷值。
4月份为最高峰值,平均风速为4.8m/s,10~11月为次峰值,平均风速为3.6m/s;8月份为最低谷值,平均风速为3.1m/s,12~2月为次低谷值,平均风速为3.2m/s。
风速以春季最大,秋冬次之,夏季最小(图略)。
1.2.2 大风出现日数盘锦地区全年6级以上大风日数为67d,最多111d,最少32d;8级以上大风日数为22d,最多54d,最少8d。
大风主要出现在春季,占全年大风日数的50%以上,年最大风速为25.7m/s。
2 风能资源开发利用对策2.1 统筹规划、合理布局、构建文明卫生城工业生产的有害气体和微粒对城市空气的污染,不仅受风向影响,而且也受风速的影响。
某一风向频率越大,其下风方向受到污染的机会就越多,反之越小,即污染程度与风向频率成正比;另一方面,某一方向的风速越大,其下风方向受污染的程度就减小,因为来自上风方向的有害物质将很快地被带走或扩散,而使浓度降低,也就是说稀释能力较强,即污染程度与风速成反比。
风能的利用

风能的利用风能是空气的动能,它是自然界存在的取之不尽的能源之一。
产生风能的源泉是太阳,地球的各处受到太阳光照射,因受热情况各不相同,温度差异很大,温差进而产生大气压差。
空气便由压力高的地方向压力低的地方流动,从而产生自然界普通存在的现象——风。
风的能量是很大的,台风可以拔起大树,吹倒房屋,飓风可以把万吨巨轮掀翻。
例如,1949年11月,大西洋发生的一次风暴,使600多艘轮船覆没;我国新疆罗布泊湖附近,古代有一座楼兰城,在一次风暴中被吹来的黄沙所掩埋;欧洲一次大风将25万棵大树连根拔起。
然而,风力也可被利用来为人类造福。
人类利用风力要比煤炭和石油都要早。
早在二千多年前,我国已开始用帆行船;明代发明风力水车提水。
我国郑和下西洋率领的就是帆船队;哥伦布横渡大西洋,发现美洲新大陆,也是驾驶着帆船完成这一历史使命的。
风能的利用方式大体上可分两种:一种是将风能直接转变为机械能应用;另一种就是将风能先转变成机械能,然后带动发电机发出电能加以使用,这就是风力发电。
将风能转变成机械能的装置就是风车,它是由几片桨叶组成的。
传统的风车是采用水平轴式的,近代一些国家研制出了成本低、结构简单的立轴式风车。
利用风力来发电,是现代利用风能最广泛、最普遍的形式。
传统的风力发电方法是把风车、发电机等设备放在铁塔上,风力机可以绕铁塔做偏向转动,靠尾舵或自动控制系统来定向。
19世纪末,人们着手研制风力发电。
1891年,缺乏煤炭资源的丹麦建成了世界上第一座风力发电站。
进入20世纪,法国、德国、荷兰等国也都开始研究风力发电。
第二次世界大战期间,因为燃料缺乏,一些国家积极研制小型风力发电机。
60年代,因石油价格低廉,核电也正崛起,风力发电在一些工业发达的国家里遭到冷落。
70年代中期开始,石油涨价又促使一些国家重新重视风力发电。
全世界风力资源极为丰富,据估计每年可利用的风能总量折合成电能约为500万亿千瓦时,风力发电今后在全世界范围内将会得到新的发展。
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风能的开发与利用摘要: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。
本文通过对风力发电进行阐述与模型的建立,最后提出了风力在实际生活中的一些利用以及风力发电的潜力。
关键词:风能;能源开发;能源利用;洁净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。
风能与其他能源相比,有其明显的优点:蕴量巨大、可以再生、分布广泛、没有污染。
风能和阳光一样,是取之不尽、用之不竭的再生能源;风力发电没有燃料问题,不会产生辐射或二氧化碳公害,也不会产生辐射或空气污染;而且从经济的角度讲,风力仪器比太阳能仪器要便宜九成多。
中国风能储量很大、分布面广,甚至比水能还要丰富。
合理利用风能,既可减少环境污染,又可减轻越来越大的能源短缺的压力。
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。
目前,全国能源结构性矛盾突出,一次能源只有煤炭和水电;而且电煤在煤炭资源上是有限的,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”末全国电网电力开始出现缺额,并且缺额会逐年增加,其他类型电力资源的供应是在必行,而风电资源是最好的选择。
风电场的建设,可以解决局部地区电网电力不足的矛盾,满足各地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。
二.风力发电模型建立2.1 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轴相连就会带动发电机发出电来。
2.2 风资源概述(1)风的起源风的形成乃是空气流动的结果。
风就是水平运动的空气,空气运动主要是由于地球上各纬度所接受的太阳辐射强度不同而形成的。
大气的流动也像水流一样,是从压力高处往压力低处流,太阳能正是形成大气压差的原因。
由于地球自转轴与围绕太阳的公转轴之间存在66.5°的夹角,因此对地球上不同地点太阳照射角度是不同的,而且对同一地点一年中这个角度也是变化的。
地球上某处所接受的太阳辐射能与该地点太阳照射角的正弦成正比。
(2)风的参数风向和风速是两个描述风的重要参数。
风向是指风吹来的方向,如果风是从东方吹来就称为东风。
风速是表示风移动的速度即单位时间内空气流动所经过的距离。
风速是指某一高度连续10min所测得各瞬时风速的平均值。
一般以草地上空10m高处的10min内风速的平均值为参考。
风玫瑰图是一个给定地点一段时间内的风向分布图。
通过它可以得知当地的主导风向。
(3)风能的基本情况①风能的特点风能的特点主要有:能量密度低、不稳定性、分布不均匀、可再生、须在有风地带、无污染、分布广泛、可分散利用、另外不须能源运输、可和其它能源相互转换等。
②风能资源的估算风能的大小实际就是气流流过的动能,因此可以推导出气流在单位时间内垂直流过单位截面积的风能,即风功率为式中为风能(w);为空气密度(kg/m);v为风速(m/s)。
由于风速是一个随机性很大的量,必须通过一段时间的观测来了解它的平均状况,一个地方风能潜力的多少要视该地常年平均风能密度的大小。
因此需要求出在一段时间内的平均风能密度,这个值可以将风能密度公式对时间积分后平均来求得。
在风速V的概率分布p(V)知道后,平均风能密度还可根据下式求得1.2.2 风轮机的理论风轮机又称为风车,是一种将风能转换成机械能、电能或热能的能量转换装置。
风轮机的类型很多通常将其分为水平轴风轮机垂直轴风轮机和特殊风轮机三大类。
但应用最广的还是前两种类型的风轮机。
风力发电机的结构与组成1.3.1 风力发电机的分类风力发电机组是将风能转化为电能的装置,按其容量分可分为:小型(10kw以下)、中型(10—100kw)和大型(100kw以上)风力发电机组。
按主轴与地面相对位置又可分为:水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组。
水平轴风力发电机是目前世界各国风力发电机最为成功的一种形式,主要优点是风轮可以架设到离地面较高的地方,从而减少了由于地面扰动对风轮动态特性的影响。
它的主要机械部件都在机舱中,如主轴、齿轮箱、发电机、液压系统及调向装置等。
而生产垂直轴风力发电机的国家很少,主要原因是垂直轴风力发电机效率低,需启动设备,同时还有些技术问题尚待解决。
在本文中以后不做特殊说明时所指的风力发电机组即为大中型的水平轴风力发电机组。
1.3.2 水平轴风力发电机的结构大中型风力发电机组是由叶片、轮毂、主轴、增速齿轮箱、调向机构、发电机、塔架、控制系统及附属部件(机舱机座回转体制动器等)组成的。
(1)机舱机舱包含着风力发电机的关键设备,包括齿轮箱、发电机等。
(2)风轮叶片安装在轮毂上称作风轮,它包括叶片、轮毂、主轴等。
风轮是风力发电机接受风能的部件。
叶片是风力发电机组最关键的部件,现代风力发电机上每个转子叶片的测量长度大约为20米叶片数通常为2枚或3枚,大部分转子叶片用玻璃纤维强化塑料(GRP)制造。
叶片可分为变浆距和定浆距两种叶片,其作用都是为了调速,当风力达到风力发电机组设计的额定风速时,在风轮上就要采取措施,以保证风力发电机的输出功率不会超过允许值。
轮毂是连接叶片和主轴的零部件。
轮毂一般由铸钢或钢板焊接而成,其中不允许有夹渣、砂眼、裂纹等缺陷,并按桨叶可承受的最大离心力载荷来设计。
主轴也称低速轴,将转子轴心与齿轮箱连接在一起,由于承受的扭矩较大,其转速一般小于50r/min,一般由40Cr或其他高强度合金钢制成。
(3)增速器增速器就是齿轮箱,是风力发电机组关键部件之一。
由于风轮机工作在低转速下,而发电机工作在高转速下,为实现匹配采用增速齿轮箱。
使用齿轮箱可以将风电机转子上的较低转速、较高转矩转换为用于发电机上的较高转速、较低转矩。
(4)联轴器增速器与发电机之间用联轴器连接,为了减少占地空间,往往联轴器与制动器设计在一起。
(5)制动器制动器是使风力发电机停止转动的装置,也称刹车。
(6)发电机发电机是风力发电机组中最关键的部件,是将风能最终转变成电能的设备。
发电机的性能好坏直接影响整机效率和可靠性。
大型风电机(100-150千瓦)通常产生690伏特的三相交流电。
然后电流通过风电机旁的变压器(或在塔内),电压被提高至1-3万伏,这取决于当地电网的标准。
风力发电机上常用的发电机有以下几种:①直流发电机,常用在微、小型风力发电机上。
②永磁发电机,常用在小型风力发电机上。
现在我国已经发明了交流电压440/240V 的高效永磁交流发电机,可以做成多对极低转速的,特别适合风力发电机。
③同步或异步交流发电机,它的电枢磁场与主磁场不同步旋转,其转速比同步转速略低,当并网时转速应提高。
(7)塔架塔架是支撑风力发电机的支架。
塔架有型钢架结构的,有圆锥型钢管和钢筋混凝土的等三种形式,风电机塔载有机舱及转子。
(8)调速装置风速是变化的,风轮的转速也会随风速的变化而变化。
为了使风轮运转所需要额定转速下的装置称为调速装置,调速装置只在额定风速以上时调速。
目前世界各国所采用的调速装置主要有以下几种:①可变浆距的调速装置;②定浆距叶尖失速控制的调速装置;③离心飞球调速装置;④空气动力调速装置;⑤扭头、仰头调速装置。
(9)调向(偏航)装置调向装置就是使风轮正常运转时一直使风轮对准风向的装置。
借助电动机转动机舱以使转子正对着风。
偏航装置由电子控制器操作,电子控制器可以通过风向标来感觉风向。
通常在风改变其方向时,风电机一次只会偏转几度。
(10)风力发电机微机控制系统风力发电机的微机控制属于离散型控制,是将风向标、风速计、风轮转速、发电机电压、频率、电流、发电机温升、增速器温升、机舱振动、塔架振动、电缆过缠绕、电网电压、电流、频率等传感器的信号经A/D转换,输送给单片机再按设计程序给出各种指令实现自动启动、自动调向、自动调速、自动并网、自动解列、运行中机组故障的自动停机、自动电缆解绕、过振动停机、过大风停机等的自动控制。
自我故障诊断及微机终端故障输出需维修的故障,由维修人员维修后给微机以指令,微机再执行自动控制程序。
风电场的机组群可以实现联网管理、互相通信,出现故障的风机会在微机总站的微机终端和显示器上读出、调出程序和修改程序等,使现代风力发电机真正实现了现场无人职守的自动控制。
(11)电缆扭缆计数器电缆是用来将电流从风电机运载到塔下的重要装置。
但是当风电机偶然沿一个方向偏转太长时间时,电缆将越来越扭曲,导致电缆扭断或出现其他故障。