风力发电概况论文
风力发电毕业论文

风⼒发电毕业论⽂风⼒发电毕业论⽂⽬录摘要............................................................ I 前⾔ (1)1 风⼒发电的现状背景和意义 (2)1.1 风⼒发电的现状 (2)1.2 风⼒发电的潜⼒ (3)1.3 发展风电刻不容缓 (4)2 风⼒发电机 (5)(⼀)风⼒发电机主要类型 (5)2. 1 恒速风⼒发电机 (5)2. 2 有限变速风⼒发电机 (5)2. 3 变速风⼒发电机 (5)(⼆)不同风⼒发电机的综合⽐较 (7)2. 4 年能量利⽤率和经济性的对⽐分析 (7)2. 5 不同类型风⼒发电机市场应⽤情况 (7)3 风⼒发电控制技术 (9)3.1 变桨距风⼒发电技术 (9)3.2 主动失速/混合失速发电技术 (9)3.3 变速风⼒发电技术 (9)3.4风⼒发电系统的智能控制 (10)3.5 模糊控制 (10)3.6 神经⽹络控制 (10)3.7技术发展趋势展望 (11)4 未来发展的建议 (12)参考⽂献 (13)致谢 (14)前⾔⾃然界的风是可以利⽤的资源,然⽽,我们现在还没有很好的对它进⾏开发。
这就向我们提出了⼀个课题:我们如何开发利⽤风能?⾃然风的速度和⽅向是随机变化的,风能具有不确定特点,如何使风⼒发电机的输出功率稳定,是风⼒发电技术的⼀个重要课题。
迄今为⽌,已提出了多种改善风⼒品质的⽅法,例如采⽤变转速控制技术,可以利⽤风轮的转动惯量平滑输出功率。
由于变转速风⼒发电组采⽤的是电⼒电⼦装置,当它将电能输出输送给电⽹时,会产⽣变化的电⼒协波,并使功率因素恶化。
因此,为了满⾜在变速控制过程中良好的动态特性,并使发电机向电⽹提供⾼品质的电能,发电机和电⽹之间的电⼒电⼦接⼝应实现以下功能:⼀,在发电机和电⽹上产⽣尽可能低的协波电波;⼆,具有单位功率因素或可控的功率因素;三,使发电机输出电压适应电⽹电压的变化;四,向电⽹输出稳定的功率;五,发电机磁转距可控。
风力发电概况论文讲解

风力发电概况论文目录引言 (3)1 风力发电技术的发展历史 (3)2 风特性 (4)2.1 风形成的原因 (4)2.2 近地面风特性 (5)2.3 脉动风特性 (5)3 风力发电机组类型、结构组成、工作原理 (6)3.1 恒速风力发电机 (6)3.2 有限变速风力发电机 (7)3.3 变速风力发电机 (7)3.3.1有刷双馈异步发电机 (7)3.3.2电励磁同步发电机 (8)3.3.3永磁同步发电机 (9)4 风力发电场及投资 (10)4.1风电场宏观选址程序 (10)4.2、风力发电机选址的原则 (10)4.2.1、选择风能质量好的地区 (10)4.2.2、要有稳定的盛行风向 (11)4.2.3、风速日变化和季节变化小 (11)4.2.4 风力发电机高度范围内风垂直切变要小 (11)4.2.5、湍流强度要小 (11)4.3 风能资源的评估 (12)4.4 风力发电投资 (12)4.4.1 政策因素对风电电价的影响 (13)5 风力发电技术的发展趋势 (13)6 结语 (14)引言风能是取之不尽、用之不竭、洁净无污染的可再生能源。
可再生能源包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。
风力发电是可再生能源领域中除水能外技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。
近年来越来越受到世界各国的重视。
其蕴量巨大,全球可用来发电的风能资源有100亿千瓦,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
发展风力发电对于调整能源结构、减轻环境污染、解决能源危机等方面有着非常重要的意义。
1 风力发电技术的发展历史风力机最早出现在三千年前,当时主要用于碾米和提水。
1887-1888年冬,美国人Brush安装了一台被现代人认为是第一台自动运行的且用于发电的风力机。
它是个宠然大物——叶轮直径是17米,有144个由雪松木制成的叶片。
风力机运行了约20年,用来给他家地窑里的蓄电池充电。
这台发电机仅为12千瓦。
风能发电论文风力发电论文

风能发电论文风力发电论文低碳经济时代我国风能发电的前景摘要近些年来气候变化问题受到了人们的广泛关注,低碳经济的概念应运而生。
电力行业对能源的消耗比较多,因此电力行业在低碳经济中具有重要的地位。
风能发电作为一种具有很大发展潜能的发电技术虽然在发展过程中面临着一些挑战,但在低碳经济时代零碳排放的风能发电具有广阔的前景。
关键词低碳经济风能发电清洁能源一、我国在低碳经济时代面临的机遇与挑战经过改革开放三十年我国的经济取得了突飞猛进的发展。
经过30多年的快速发展之后我国传统的高能耗、高污染的粗放型经济增长模式所带来的环境污染的后果日益严重,随之低能耗、低污染、低排放的低碳经济发展模式被日益提上日程。
我国正处于快速工业化和城市化进程中,不可避免地要消费大量能源和资源,因此未来经济发展需要较大的能源需求和温室气体排放空间。
我国是世界碳排放大国,虽然改革开放以来我国的GDP呈快速增长的趋势,但是与此同时我国的二氧化碳的排放量也在快速增长。
对于我国来说发展低碳经济是一个巨大的挑战。
国务院已提出要把单位国内生产总值二氧化碳排放指标纳入国民经济和社会发展规划并作为约束性目标的要求,发展改革委也于今年二月承诺将组织编制2005年和2008年温室气体排放清单,这将有利于增强我国温室气体排放清单的完整、准确性。
低碳经济给我们带来挑战的同时,也是我国实现新一轮经济发展的巨大机遇。
减少二氧化碳的排放量,是我国乃至世界实现可持续发展的必由之路。
从长远来看,发展低碳经济符合我国建设“两型社会”的要求,与我国落实节能减排目标和实现可持续发展具有一致性。
二、风能发电在低碳经济中的地位2009年12月14日,国际风能理事会在哥本哈根气候变化大会上表示,风能发电对于实现碳减排的潜力巨大,发达国家当前减排承诺的相当大一部分只靠风能发电就能够实现。
据该理事会测算,到2020年全球风能发电规模将达到2600万亿瓦时,相当于减排15亿吨二氧化碳。
风能论文 (2)

风能与可再生能源的应用摘要本论文旨在研究风能以及其在可再生能源领域的应用。
通过分析风能的原理、发展现状、优点和挑战,我们探讨了风能作为一种可再生能源的潜力。
同时,本论文还介绍了风能发电技术的进展和风能利用的环境影响。
通过深入了解风能的特点,我们可以更好地了解风能的潜力以及其在可再生能源行业的发展前景。
引言可再生能源逐渐成为全球能源行业的热门话题。
在可再生能源中,风能是一种非常重要的资源。
风能的利用不仅能够减少对传统能源的依赖,还对环境产生较小的影响。
因此,越来越多的国家和地区开始关注并投资于发展风能技术。
本文将首先介绍风能发电的原理和种类。
接着,我们将讨论当前风能发电技术的现状以及其在可再生能源领域的应用。
然后,我们将详细探讨风能与环境之间的关系,包括风能利用对土地使用、野生动植物、水资源和空气质量的影响。
最后,我们将总结风能的优点和挑战,并展望风能作为可再生能源的未来发展趋势。
风能发电原理风能发电是利用风力驱动涡轮机产生动力,从而转化为电能的过程。
其基本原理是将风能转换为机械能,再将机械能转换为电能。
风能最常见的利用方式是通过风力涡轮机(又称风力发电机)转换风力能量。
风力涡轮机可以分为水平轴风力涡轮机和垂直轴风力涡轮机两种类型。
水平轴风力涡轮机是目前应用最为广泛的类型,其涡轮机叶片与转子轴在水平方向上对齐。
垂直轴风力涡轮机的叶片和转子轴则在垂直方向上对齐,相对来说结构更加简单,适用于一些特定的应用场景。
当风吹过涡轮机的叶片时,风力会使叶片转动。
叶片与转子轴相连,转子轴的转动会带动发电机运转,产生电能。
电能通过与发电机相连的电缆传输到电网中,供应给消费者使用。
风能发电技术的现状与应用目前,风能发电技术已经非常成熟,并且在全球范围内得到广泛应用。
根据国际能源署的数据,截至2020年,全球总装机容量已经超过了651 GW。
风能发电已经成为可再生能源领域的重要组成部分。
风能发电技术的发展主要集中在提高发电效率和降低发电成本。
风力发电技术论文

风力发电技术论文风力发电是一种清洁的、可再生的能源。
下面小编整理了风力发电技术论文,欢迎阅读!风力发电技术论文篇一风力发电技术摘要:随着世界能源的日趋匮乏和科学技术的飞速发展,加之人们对环境保护的要求,人们在努力寻找一种能替代石油、天然气等能源的可再生、环保、洁净的绿色能源。
风能是当前最有发展前景的一种新型能源,它是取之不尽用之不竭的能源,还是一种洁净、无污染、可再生的绿色能源。
风能的利用,从风车到风力发电,证明了文明和科学进步。
绿色和平组织和欧洲风能协会2002年提出了《风力2012》报告,报告中指出到2020年,世界风力发电将达到世界电力总需求量的12%,我国电力发展“十一五”发展纲要中也指出,中国的风力发电将占世界风力发电总量的14%。
风力发电与火力发电和水力发电比较,具有单机容量小、可分散建设等优点。
随着国家对能源需求和环保要求力度的不断加大,风力发电的优势和经济性、实用性等优点也必将显现出来。
关键词:风力发电技术一、风力发电国内外发展现状1、国外风力发电发展现状2012 年新增风电装机容量最多的10 个国家占世界风电装机的87%。
与2007 年相比,美国保持第1 名,中国超过西班牙从第3 名上升到第2 名,印度超过德国和西班牙从第5名升至第3 名,前3 名的国家合计新增装机容量占全世界的60%。
根据世界风能协会的统计,2012 年全世界风电装机容量新增约2726 万kW,增长率约为29%。
累计达到1.21 亿kW,增长率为42%,突破1 亿kW 大关。
风电总量为2600 亿kWh,占全世界总电量的比例从2000 年的0.25%增加到2012 年的1.5%。
尽管风电的发展仍然存在着很多困难,如电网适应能力、风能资源、海上风电发展等,但相比于常规能源,经济性优势逐步凸显,世界各国都对风电发展充满了信心。
2、我国风力发电的现状我国的风力发电始于20世纪50年代后期,在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场,但其后就处于停滞状态。
风力发电技术论文关于风力发电的论文

风力发电技术论文关于风力发电的论文风力发电技术浅谈摘要:风力发电是目前成本最接近常规电力、发展前景最大的可再生能源发电,受到世界各国的重视。
近年来,我国风力发电市场快速发展,迫切需求风力发电技术的同步发展。
本文对我国风力发电技术进行了简单的阐述,主要叙述了风况预测技术、风力发电储存技术、互补发电系统、风力发电设计制造技术、风力发电并网技术,指出了我国风力发电技术的光明前景。
关键词:风能;风力发电;电能储存;互补发电系统;并网1.引言空气的流动形成了风,风能是太阳能的一种转换形式,是一种重要的自然能源,也是一种巨大的、无污染、永不枯竭的可再生能源。
风能的特点是具有随机性并随高度的变化而变化。
几千年来,风能一直被用来作为碾磨谷物、抽水、船舶等机械设施的动力。
但是风能的主要应用是风力发电:风力发电是通过风力发电机组实现风能到机械能,再到电能的转换。
与传统能源相比,风力发电不依赖矿物能源,没有燃料价格风险,发电成本稳定,也没有包括碳排放等环境成本。
近年来,我国风力发电市场快速发展,迫切需求风力发电技术的同步发展。
2.风况预测技术风电输出功率预测是确保电网平衡风电波动,减少备用容量和经济运行的重要技术保障。
风电输出功率与风速大小有关,因此风电输出功率预测主要集中在风况预测。
风能不仅随季节变化,而且每年也有变化,原则上完全预测风况是不大可能的。
风况有效预测是国际风能界正在从事的一项具体工作。
风况预测方法主要有基于风况观测数据和气象模拟两种方法。
利用风况观测数据方法预测风况时,主要是利用线性或非线性风况预测模型来预测。
而利用风况观测数据预测风况时可能存在持续时间比较长。
精度低等问题,所以不能只依靠风来观测,进年来,随着气象预报技术的发展和进步,利用气象模拟进行预测已经成为现实。
利用气象模拟进行预测风况的技术,目前已被用于风力发电的计划,实施和运用的每一阶段。
这种风况预测方法已经成为风力发电选址及制定风力发电系统稳定性的重要工具。
风力发电概况论文

风力发电概况论文目录引言 (2)1 风力发电技术的发展历史 (2)2 风特性 (4)2.1 风形成的原因 (4)2.2 近地面风特性 (4)2.3 脉动风特性 (5)3 风力发电机组类型、结构组成、工作原理 (5)3.1 恒速风力发电机 (5)3.2 有限变速风力发电机 (6)3.3 变速风力发电机 (6).......................................... 错误!未定义书签。
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4 风力发电场及投资 (8)4.1风电场宏观选址程序 (8)4.2、风力发电机选址的原则 (9).......................................... 错误!未定义书签。
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4.2.4 风力发电机高度范围内风垂直切变要小 (9) (9)4.3 风能资源的评估 (10)4.4 风力发电投资 (10)4.4.1 政策因素对风电电价的影响 (11)5 风力发电技术的发展趋势 (11)6 结语 (12)引言风能是取之不尽、用之不竭、洁净无污染的可再生能源。
可再生能源包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。
风力发电是可再生能源领域中除水能外技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。
近年来越来越受到世界各国的重视。
其蕴量巨大,全球可用来发电的风能资源有100亿千瓦,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
发展风力发电对于调整能源结构、减轻环境污染、解决能源危机等方面有着非常重要的意义。
风力发电的发展现状及应用

风力发电的发展现状及应用风力发电是一种利用风能产生电力的清洁能源技术。
随着全球能源危机的日益加剧和环境问题的日益突出,风力发电作为一种可再生的环保能源,受到了广泛的关注和重视。
在近年来,风力发电技术取得了长足的发展,并在世界范围内得到了广泛的应用。
本文将分析风力发电技术的发展现状及其应用,并探讨风力发电的前景与挑战。
一、风力发电的发展现状1.技术发展概况风力发电技术最早可以追溯到公元前500年的古希腊,当时人们就已经开始利用风力来驱动帆船、提水和磨面。
而现代风力发电技术则始于20世纪70年代,随着科学技术的发展,风力发电技术不断得到改进和完善。
目前,世界各国都在积极开展风力发电技术的研究与应用,一些先进国家已经建成了一大批大型风电场,风力发电技术已经进入了成熟的阶段。
2.全球风力发电市场概况据国际能源署(IEA)的数据统计,截至目前全球共有80多个国家在使用风力发电技术,全球风力发电装机容量已达700GW以上。
其中,中国、美国、德国、印度、西班牙等国家是全球风力发电的领先者,各国在风力发电技术研究、设备制造、风电项目投资等方面均取得了显著的成就。
特别是中国,作为世界上最大的风力发电市场,已经成为全球风电装机容量最大的国家。
3.风电技术的发展趋势风力发电技术的发展趋势主要体现在以下几个方面:(1)提高发电效率。
随着技术的不断进步,风力发电机组的发电效率不断提高,目前已经达到40%以上。
未来,随着先进材料、先进制造技术的应用,风力发电机组的发电效率有望进一步提升。
(2)减少成本。
随着风力发电技术的发展和普及,风力发电的成本不断下降,有望与传统能源竞争。
据IEA预测,到2030年,风力发电的成本将降至传统能源的水平。
(3)智能化与数字化。
随着物联网、大数据等技术的应用,风力发电设备将更加智能化和数字化,大大提高了运维效率和智能管理水平。
二、风力发电的应用1.风力发电在发电领域的应用风力发电技术主要用于生产电力,目前风力发电已经成为世界上主要的可再生能源之一,在许多国家已经成为电网的重要组成部分。
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风力发电概况论文 This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.风力发电概况论文目录引言 (4)1 风力发电技术的发展历史 (5)2 风特性 (6)风形成的原因 (6)近地面风特性 (7)脉动风特性 (8)3 风力发电机组类型、结构组成、工作原理 (8)恒速风力发电机 (9)有限变速风力发电机 (9)变速风力发电机 (10)........................................... 错误!未定义书签。
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4 风力发电场及投资 (13)风电场宏观选址程序 (13)、风力发电机选址的原则 (14)........................................... 错误!未定义书签。
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风力发电机高度范围内风垂直切变要小 (15) (15)风能资源的评估 (15)风力发电投资 (16)政策因素对风电电价的影响 (17)5 风力发电技术的发展趋势 (18)6 结语 (19)引言风能是取之不尽、用之不竭、洁净无污染的可再生能源。
可再生能源包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。
风力发电是可再生能源领域中除水能外技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。
近年来越来越受到世界各国的重视。
其蕴量巨大,全球可用来发电的风能资源有100亿千瓦,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
发展风力发电对于调整能源结构、减轻环境污染、解决能源危机等方面有着非常重要的意义。
1 风力发电技术的发展历史风力机最早出现在三千年前,当时主要用于碾米和提水。
1887-1888年冬,美国人Brush安装了一台被现代人认为是第一台自动运行的且用于发电的风力机。
它是个宠然大物——叶轮直径是17米,有144个由雪松木制成的叶片。
风力机运行了约20年,用来给他家地窑里的蓄电池充电。
这台发电机仅为12千瓦。
这是因为低转速风机效率不可能太高。
丹麦人Poul la Cour随后发现了快速转动、叶片数少的风力机,在发电时比低转速的风力机效率高得多。
“丹麦概念”“丹麦”风机。
这些风机是风-柴系统中的一部分,给小岛供电。
1951年,这些直流发电机被35kW的交流异步发电机取代,如此一来,第二台生产交流电的风机问世了。
1950年,Johannes Juul在丹麦的Vester Egesborg成为了世界上开发第一台交流风力发电机的先驱。
创新的200KW Gedser 风力发电机在1956-57年由Johannes Juul为SEAS电力公司建成,风机安装在丹麦南部的Gedser海岸。
三叶片,上风向,带有电动机械偏航和异步发电机的风力发电机是现代风力发电机的设计先驱。
这台风力机是失速调节型风力机,Johannes Juul发明了紧急气动叶尖刹车,在风机过速时通过离心力的作用释放。
基本上,现代失速型风力发电机上使用着相同的系统。
这台风力发电机,在随后的很多年中一直是世界上最大的。
它在无需维护的情况下,运行了11年。
风力机的机舱和叶轮现在在丹麦电力博物馆中展出。
1980-1981年开发的55KW风力发电机的出现是现代风力发电机工业和技术上的一个突破。
随着这种风力发电机的诞生,风力发电每度电的成本下降了约50%。
风能工业变得越来越专业了,此外相应的由RISO国家实验室开发的欧洲风图谱对降低度电成本也是非常重要的。
这张照片展示的是Nortank55kW风力发电机组独特的选址思维方式,这些风机安装在丹麦一个港口码头。
在八十年代初,数千台风力发电机被运送到美国加利福尼亚。
Micon 55kW风力发电机也是其中之一,它被运到加州Palm Springs的一个拥有一千多台风力机的大型风电场。
早5年开始制造风力机的丹麦制造商比其它国家的公司销售业绩更佳。
在加利福尼亚有将近一半的风机来自丹麦。
大约在1985年,在加利福尼亚支持计划终结的前一夜,美国的风能市场消失了。
尽管看起来市场已经堀起,但从那时起只有很少量的装机投运。
现在德国已成为世界上最大的风电市场,而且德国的装机也是世界上最大的。
1980年以来,风力发电进入了另一个大发展的时期,在世界各国都进入了实际应用阶段。
截止到2008年12月底,全球总装机容量已经超过了 121GW。
总装机量前五的国家分别是美国,德国,西班,中国和印度。
欧洲一些国家的风力发电装机容量已经占据了相当的比例,例如德国、西班牙、丹麦、荷兰等国已经具有了长期运行50kW、100kW、200kW、500kW、乃至4MW风力发电机的成功经验。
随着风电装机量的增大,其配套设施,发电质量要求,控制系统和成本的要求都进一步提高,也促成了新一轮的风电技术发展高潮。
2 风特性风形成的原因风是空气相对与地球表面的运动,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。
高纬度与低纬度之间的温度差异,形成了南北之间的气压梯度,使空气做水平运动,风应沿水平气压梯度方向吹,即垂直与等压线从高压向低压吹。
另外,地球在不停的自转,使空气水平运动发生偏向的力,称为地转偏向力,这种力使北半球气流向右偏转,南半球向左偏转,所以地球大气运动除受气压梯度力外,还要受地转偏向力(科里奥利力)的影响。
具体到某一特定地区,自然风的形成还要受气象条件如季节、洋流,地表特征如海拔、地形和地面粗糙度等多种因素的影响。
近地面风特性风电场内的风特性指的是近地面大气边界层最底层100m 以下气流的流动情况。
用风速的大小、方向和湍流强度等反映风特性的特征量描述。
一般可分为平均风特性和脉动风特性来进行研究。
平均风特性平均风特性包括:平均风速、平均风向、风速廓线和风频曲线等。
一般来说,这类数据由常年的气象数据记录得出。
平均风向。
风向指风的方向,一般用16个方位来表示。
根据气象台站提供的记录数据,按月,季节、年来统计风向变化的平均值,来判断某一地区的风向变化情况,下面以我国某一沿海城市的测风数据为例绘制出风向玫瑰图加以说明。
其中,各方位辐射线的长度代表风向频度,即不同方位上记录的次数占全月总记录次数的百分比。
从图中不难看出:此地秋冬季节盛行东北风,而春节有两个主风向:东北和东南。
夏季风向变化较大主要是西南和东南方向范围内变化。
平均风速。
风速是指单位时间内空气在水平方向上移动的距离,平均风速是指在某时距内,空间某点上各瞬时风速的平均值。
其值的大小与时距的选取有很大的关系。
由范德豪芬的实验可知,周期在10min 到1h 范围内功率频谱曲线比较平坦,平均风速时距取在此范围内可忽略湍流引起的天气变化,我国规范规定的时距为10min。
平均风速随时间和空间变化,但具有一定的统计规律,如日、月、季节变化规律。
平均风速的日变化规律最为显着。
除去天气变化因素的影响,秋季最大风速出现在上午10 点到12 点之间,冬季最大风速大多数出现在午后。
两者最小风速出现在下午18 点到20 点之间。
产生这种变化的原因是由于太阳辐射的日变化而导致的地面热力不均造成的。
不同地区,不同季节因太阳辐射条件不同会有所不同。
脉动风特性脉动风具有随机性, 随时间和空间随机地变化。
包括:脉动风速、脉动系数、风向变化、湍流强度、湍流积分尺度、脉动风功率谱和空间相关系数等。
脉动风速。
脉动风速指的是某时刻t,空间某点上的瞬时风速与平均风速的差值。
其表达式为V'(t)=V(t)-V (1)脉动风速的变化情况可由气象台站的统计数据得出。
湍流强度。
湍流强度反应的是风速随时间和空间的变化程度,反应脉动风的相对强度,脉动风速受地表特征和温度层结构及地表粗糙度和高度的影响强烈。
3 风力发电机组类型、结构组成、工作原理根据风力发电机的运行特征,风力发电机可分为恒速风力发电机、有限变速风力发电机和变速风力发电机。
恒速风力发电机恒速风力发电机系统如图1所示,采用了笼型异步发电机,发电机通过变压器直接接入电网。
因为笼型异步发电机只能工作在额定转速之上很窄的范围内,所以通常称之为恒速风力发电机。
并网运行时,异步发电机需要从电网吸收滞后的无功功率以产生旋转磁场,这恶化了电网的功率因数,易使电网无功容量不足,影响电压的稳定性。
为此,一般在发电机组和电网之间配备适当容量的并联补偿电容器组以补偿无功。
由于笼型异步发电机系统结构简单、成本低且可靠性高,比较适合风力发电这种特殊场合,在风力发电发展的初期,笼型异步发电机得到了广泛的应用,有效地促进了风电产业的兴起。
随着风力发电应用的深入,恒速笼型异步发电机具有的一些固有缺点逐步显现出来,主要是笼型异步发电机转速只能在额定转速之上l%一5%内运行,输人的风功率不能过大或过小,若发电机超过转速上限,将进入不稳定运行区。
因此,在多数场合需将2台分别为高速和低速的笼型异步发电机组合用,以充分利用中低风速的风能资源。
另外,风速的波动使风力机的气动转矩随之波动,因为发电机转速不变,风力机和发电机之间的轴承、齿轮箱将会承受巨大的机械摩擦和疲劳应力。
而且,由于风力机的速度不能调节,不能从空气中捕获最大风能,效率较低。
齿轮箱的存在增加了风力机的重量和系统的维护性,影响了系统效率,增加了噪声。
有限变速风力发电机有限变速风力发电机系统如图2所示,发电机采用绕线式异步发电机。
绕线式异步发电机转子外接可变电阻,其工作原理是通过电力电子装置调整转子回路的电阻,从而调节发电机的转差率,使发电机的转差率可增大至10%,实现有限变速运行,提高输出功率。
同时,采用变桨距调节及转子电流控制,以提高动态性能,维持输出功率稳定,减小阵风对电网的扰动。
然而,由于外接电阻消耗了大量能量,电机效率降低了。
有些文献也把这种发电系统称为高转差率异步发电机系统。
变速风力发电机由双馈异步发电机(Doubly fed induction gener—ator,DFIG)构成的变速恒频控制方案是在转子电路实现的,如图3所示。
流过转子回路的功率是双馈发电机的转速运行范围所决定的转差功率,该转差功率仅为定子额定功率的一小部分。
一般来说,转差率为同步速附近30%左右,因此,与转子绕组相连的励磁变换器的容量也仅为发电机容量的30%左右,这大大降低了变换器的体积和重量。
采用双馈发电方式,突破了机电系统必须严格同步运行的传统观念,使原动机转速不受发电机输出频率限制,而发电机输出电压和电流的频率、幅值和相位也不受转子速度和瞬时位置的影响,变机电系统之问的刚性连接为柔性连接。