离网风力发电系统-PPT课件
合集下载
离网型风力发电机组
系统可以采用的永磁同步发电机的种类较多，按结构可以分为：径向磁场内转子电机、径向磁场外转子电机、 轴向磁场双定子有槽电机、轴向磁场双转子有槽电机和定子平衡单边轴向磁场电机等多种类型，如图1 1-4所示。
对这些类型的永磁发电机进行了分析比较，得到了如下结论：
虽然径向磁场内转子电机在功率密度上落后于其它类型的永磁同步发电机，但其结构最简单、制造成本最低， 非常适合小型离型风力发电机系统，因此径向磁场内转子电机在离型风力发电领域内获得了最广泛的应用。图1 1-3显示了基于永磁同步发电机的离型风力发电机系统的结构示意图。由图 1-3 a)可见，传统永磁同步发电机系 统的结构非常简单，三相交流输出通过不控整流器转换为直流输出，然后给蓄电池和负载供电。该系统可以在较 广的转速范围内变速运行，但无法实现MPPT，因此风能利用率不高。为了实现MPPT，各国学者提出改进型永磁同 步发电机系统，通过电控装置对系统进行控制，从而实现MPPT。出于节省成本、简化结构的考虑，绝大多数系统 采用DC/DC变换器进行控制，如图1 1-3 b)所示。
(1)
λop——风力机的最佳夜间速比。
相比于最优叶尖速比控制方法，功率反馈控制方法舍弃了风速测量装置，从而降低了成本。此外，功率反馈 控制方法具有较快的响应速度，能够迅速地跟踪风速变化。虽然具有以上优点，功率反馈法仍然具有不足之处。
爬山搜索控制方法
爬山搜索控制方法（Hill-climbing searching method, HSC）与前两种控制方法完全不同，其本质是离 散迭代控制，具体的控制方法是：
基于开关磁阻发电机的离型风力发电机系统
近些年来，部分学者提出了基于开关磁阻发电机的离型风力发电机系统。开关磁阻发电机具有结构简单、过 载能力强、动静态性能好和可靠性高等优点，非常适应风力发电所处的野外环境。然而，开关磁阻发电机系统的 控制较为复杂，并且其功率密度小于永磁发电机，因此开关磁阻发电机系统在离型风力发电领域里的应用并不广 泛。
对这些类型的永磁发电机进行了分析比较，得到了如下结论：
虽然径向磁场内转子电机在功率密度上落后于其它类型的永磁同步发电机，但其结构最简单、制造成本最低， 非常适合小型离型风力发电机系统，因此径向磁场内转子电机在离型风力发电领域内获得了最广泛的应用。图1 1-3显示了基于永磁同步发电机的离型风力发电机系统的结构示意图。由图 1-3 a)可见，传统永磁同步发电机系 统的结构非常简单，三相交流输出通过不控整流器转换为直流输出，然后给蓄电池和负载供电。该系统可以在较 广的转速范围内变速运行，但无法实现MPPT，因此风能利用率不高。为了实现MPPT，各国学者提出改进型永磁同 步发电机系统，通过电控装置对系统进行控制，从而实现MPPT。出于节省成本、简化结构的考虑，绝大多数系统 采用DC/DC变换器进行控制，如图1 1-3 b)所示。
(1)
λop——风力机的最佳夜间速比。
相比于最优叶尖速比控制方法，功率反馈控制方法舍弃了风速测量装置，从而降低了成本。此外，功率反馈 控制方法具有较快的响应速度，能够迅速地跟踪风速变化。虽然具有以上优点，功率反馈法仍然具有不足之处。
爬山搜索控制方法
爬山搜索控制方法（Hill-climbing searching method, HSC）与前两种控制方法完全不同，其本质是离 散迭代控制，具体的控制方法是：
基于开关磁阻发电机的离型风力发电机系统
近些年来，部分学者提出了基于开关磁阻发电机的离型风力发电机系统。开关磁阻发电机具有结构简单、过 载能力强、动静态性能好和可靠性高等优点，非常适应风力发电所处的野外环境。然而，开关磁阻发电机系统的 控制较为复杂，并且其功率密度小于永磁发电机，因此开关磁阻发电机系统在离型风力发电领域里的应用并不广 泛。
风力发电之风机发电原理-课程PPT
风力发电原理第4章风力发电机2风力发电原理 4.1 发电机的工作原理4.2 风力发电系统中的发电机4.3 并网风力发电机第4章风力发电机3风力发电原理 连接在旋转轴上的发电机，在接收风轮输出的机械转矩随轴旋转的同时，产生感应电动势，完成由机械能到电能的转换过程。
有齿轮箱传动系统的并网风力发电机组结构示意图4风力发电原理4.2风力发电系统中的发电机风电机组中的发电机类型：异步交流发电机，同步交流发电机，双馈异步交流发电机、永磁直驱同步交流发电机和直流发电机。
发电机不同，所组建的风力发电系统的容量、结构和对应的控制策略也不同。
原因：1）风力发电系统面向的供电对象不同（并网供电系统，离网的独立带负载系统）；2）制造厂商在设计过程中考虑问题的角度、关键技术不同（带齿轮箱结构、直驱结构）；3）各种发电机自身特点不同；4）电力电子器件的发展，使高效率高性能的变流器成为可能，为具有不确定性和间歇性能源特点的风力发电系统的变速恒频运行提供有力支持。
5风力发电原理 并网运行的风电机组多为大、中型机组，使用交流发电机。
1.恒速/恒频系统发电机结构恒速恒频系统的发电机转速不随风速变化而变化，而是维持在保证输出频率达到电网要求的恒定转速上运行。
维持发电机转速恒定的功能主要通过风力机完成（如定桨距风力机）。
该风电机组在不同风速下不满足最佳叶尖速比，不能实现最大风能捕获，效率低。
采用的发电机主要有：同步发电机和笼型异步发电机（以稍高于同步速的转速运行）。
4.2风力发电系统中的发电机4.2.1 并网风电机组使用的发电机6风力发电原理2.变速/恒频系统发电机不同风速下为实现最大风能捕获，提高风电机组的效率，发电机的转速必须随着风速的变化不断调整，其发出的频率需通过恒频控制技术来满足电网要求。
变速恒频风电机组是目前并网运行的主要形式，使用的发电机包括：(1) 双馈异步交流发电机(2) 永磁低速交流发电机4.2风力发电系统中的发电机4.2.1 并网风电机组使用的发电机7风力发电原理2.变速/恒频系统发电机(1)双馈异步交流发电机¾是转子交流励磁的异步发电机，转子由接到电网上的变流器提供交流励磁电流。
风力发电ppt较详细PPT课件
市场推广
通过宣传和教育，提高公 众对风力发电的认识和接 受度，促进市场需求增长。
竞争环境
建立公平的市场竞争机制， 打破行业垄断，吸引更多 企业参与风力发电项目的 投资和建设。
技术瓶颈与解决方案
风能利用率
提高风能利用率，降低风能成本， 是当前面临的主要技术瓶颈之一。 通过研发更高效的风力发电机组 和优化风电场布局，可以提高风
能利用率。
储能技术
发展储能技术，解决风能发电的 间歇性问题。例如，利用电池、 抽水蓄能、压缩空气储能等技术， 实现风电场的有功无功调节和调
峰填谷。
输电技术
加强智能电网建设和特高压输电 技术的研究，提高风电并网和远
距离输送的能力，降低损耗。
环境保护与可持续发展
减少对环境的影响
合理规划风电场的位置和规模，避免对生态环境造成破坏。同时，加强风电设备 的噪声和视觉污染治理，降低对周边居民的影响。
海上风电发展
海上风电资源丰富，未来 将有更多的海上风电项目 建成并投入运营。
风力发电与其他可再生能源的结合
太阳能与风能结合
太阳能和风能在时间和地域上具有互补性，结合使用可提高可再 生能源的利用效率。
风能与水能结合
风能和水能在动力转换上具有协同效应，结合使用可实现能源的更 高效利用。
多种可再生能源的综合利用
风力发电的优势与局限性
优势
风能是一种可再生能源，利用风能发电有助于减少化石燃料的消耗和温室气体 排放；风能分布广泛，可利用风能资源丰富；风力发电技术成熟，经济效益逐 渐提高。
局限性
风能是一种间歇性能源，受天气和季节影响较大；风力发电机组占地面积较大， 对土地资源有一定需求；风力发电在建设、维护和拆除过程中可能对环境产生 一定影响。
《风力发电系统培训》课件
机舱
安装风轮轴、齿轮箱和发电机 等关键设备，实现能量的转换 和传输。
齿轮箱
连接风轮轴和发电机，实现转 速的匹配和提升，提高发电效 率。
发电机
将机械能转换为电能，通过电 磁感应原理实现。
风力发电机组的维护与保养
定期检查
对风力发电机组的各部件进行定期检查，确 保正常运行。
紧固与调整
检查并紧固各部件的连接螺栓和螺母，确保 安全可靠。
设备安装与调试
将风电机组、电气系统和控制系统等 设备安装到指定位置，并进行调试和 试运行，确保设备正常运行。
并网发电
将风电场与电网连接，实现并网发电 ，确保电力输送和分配的可靠性和经 济性。
运行维护与管理
对风电场进行日常运行维护和管理， 确保风电场的安全、稳定和经济运行 。
PART 04
风力发电系统的运行与维 护
部件等。
风力发电系统的维护与保养
定期维护与保养
介绍定期对风力发电系统各部件进行检查、清洁、润滑等保养工 作，以及定期对系统进行性能测试和校准。
应急维护与抢修
阐述在系统出现突发故障时，如何迅速组织人员进行维护和抢修， 尽快恢复系统正常运行。
维护与保养记录管理
介绍如何对维护与保养工作进行记录和管理，以便对系统进行跟踪 和追溯，提高管理效率。
技术创新
随着科技的不断进步，风力发电技术将不断改进和创新，提高发 电效率和可靠性。
规模化发展
未来风力发电将向规模化、集中化方向发展，形成大规模风电基 地，降低成本。
海上风电崛起
海上风电资源丰富，未来将逐渐成为风力发电的重要领域。
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看Βιβλιοθήκη REPORTING原理
安装风轮轴、齿轮箱和发电机 等关键设备，实现能量的转换 和传输。
齿轮箱
连接风轮轴和发电机，实现转 速的匹配和提升，提高发电效 率。
发电机
将机械能转换为电能，通过电 磁感应原理实现。
风力发电机组的维护与保养
定期检查
对风力发电机组的各部件进行定期检查，确 保正常运行。
紧固与调整
检查并紧固各部件的连接螺栓和螺母，确保 安全可靠。
设备安装与调试
将风电机组、电气系统和控制系统等 设备安装到指定位置，并进行调试和 试运行，确保设备正常运行。
并网发电
将风电场与电网连接，实现并网发电 ，确保电力输送和分配的可靠性和经 济性。
运行维护与管理
对风电场进行日常运行维护和管理， 确保风电场的安全、稳定和经济运行 。
PART 04
风力发电系统的运行与维 护
部件等。
风力发电系统的维护与保养
定期维护与保养
介绍定期对风力发电系统各部件进行检查、清洁、润滑等保养工 作，以及定期对系统进行性能测试和校准。
应急维护与抢修
阐述在系统出现突发故障时，如何迅速组织人员进行维护和抢修， 尽快恢复系统正常运行。
维护与保养记录管理
介绍如何对维护与保养工作进行记录和管理，以便对系统进行跟踪 和追溯，提高管理效率。
技术创新
随着科技的不断进步，风力发电技术将不断改进和创新，提高发 电效率和可靠性。
规模化发展
未来风力发电将向规模化、集中化方向发展，形成大规模风电基 地，降低成本。
海上风电崛起
海上风电资源丰富，未来将逐渐成为风力发电的重要领域。
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看Βιβλιοθήκη REPORTING原理
离网风力发电系统-PPT课件
二、调速装置
可变桨距调速装置： 下图是美国MOD-0 型大型风力发电机变桨距调速装置
侧翼装置
偏心装置（1）
偏心装置（2）
调向装置
尾舵
舵轮对风装置
四、发电机 直流发电机 永磁发电机
同步交流发电机
异步交流发电机。
五、塔架 塔架用于支撑发电机和调向机构等。因风速随离地面的高度增加 而增加，塔架越高，风轮单位面积捕捉的风能越多，但造价、安装 费等也随之加大。一般由塔管和3～4根拉索组成, 高度6 m～9 m。
3．2 风力发电机与蓄电池系统
风力发电机组容量的选择与计算
一般说来，户用型独立风力发电系统要满足用户基本的生活用电和小型生 产用电。而对村落型来说，用户可能要提出风力发电在系统中的供电比例。 机组容量的选择一般遵循以下原则：
1. 设计者应首先根据用户一年总耗电量来选择风力发电机组的安
装容量 2. 初选的风力发电机组安装容量应通过一年的风电日盈亏变化曲 线来验证其容量选择的合理性 3. 对于户用型独立运行的风力发电系统，可采用风电月均衡法来 验证风力发电机组安装容量是否能满足用户要求，但各月份风 电富裕度应基本保持在10％以上
2.单位容量投资和发电成本低于光伏发电系统。
3.如果太阳能资源和风资源在时间和强度上互补性好，则可减少电 池组容量，因而减少了运行成本（蓄电池寿命一般为三年）。
风—光互补发电系统的缺点
1.与单一系统相比，系统设计较复杂，对控制 和资源要求较高。
2.由于是两类系统的合成，维护的难度和工作 量较高 。
第三节 互补发电系统
3．1 风—光互补发电系统
主要特点:
(1)弥补独立风力发电和太阳能光伏发电系统的不足, 向电网提供更加稳定的电能。 (2) 充分利用空间, 实现地面和高空的合理利用。 (3) 共用一套送变电设备, 降低工程造价。 (4) 同用一套经营管理人员, 提高工作效率, 降低运 行成本。
《风力发电教程》课件
风力发电的发展历程与现状
发展历程
自20世纪70年代以来，随着能源危机和环境问题的日益严重，风能作为一种清洁、可再生的能源得 到了广泛关注。经过几十年的发展，风力发电技术不断成熟，已经成为全球范围内快速发展的可再生 能源产业。
现状
目前全球风力发电装机容量已经达到了数亿千瓦，中国、美国、欧洲等国家和地区都在大力发展风能 产业。随着技术的进步和规模化发展，风力发电成本不断降低，已经成为最具竞争力的可再生能源之 一。同时，各国政府也出台了一系列政策措施，鼓励和支持风能产业的发展。
风力发电在分布式能源系统中的应用案例
通过具体案例分析，如某个城市的分布式能源系统建设、某个工业园区的分布式 能源系统建设等，介绍风力发电在其中的应用模式、技术方案以及经济性分析。
海上风电的发展与实践
海上风电的发展现状与趋势
介绍全球海上风电的发展历程、现状以及未来发展趋势，阐述海上风电的优势和挑战。
适合大规模并网发电，单机容 量大，发电效率高。
小型风力发电机组
适合分布式发电和小规模应用 ，安装灵活，成本较低。
风力发电机组的工作流程
风能捕获
风轮叶片受到风力作用 ，旋转轮毂驱动齿轮箱
。
机械能转换
齿轮箱将低速旋转的机 械能转换为高速旋转的
机械能。
电能产生
高速旋转的机械能驱动 发电机转动，通过电磁
感应原理产生电能。
储能技术
储能技术分类
储能技术包括物理储能、 化学储能和电磁储能等， 在风力发电中常用的是化 学储能技术。
储能系统组成
化学储能系统主要包括电 池、充电和放电控制装置 等部分。
储能技术的应用
储能技术的应用能够解决 风能发电的间歇性问题， 提高电力系统的稳定性和 可靠性。
风力发电机组各系统介绍ppt课件
37
五、冷却润滑系统
• 作用 1、对齿轮箱各轴承、各齿面提供足够的润滑。 2、对齿轮箱进行冷却散热。
38
39
• 冷却润滑系统组成 润滑油泵：将齿箱润滑油吸入，输出压力油。
40
滤油器：将油液过滤，给齿箱提供清洁的润滑 油，通常精度为10μm。 冷却器：通过与空气的热交换，将热油冷却。 连接管路：连接各个部件。 附件：提供滤油器堵塞报警，显示回油压力。
32
33
刹车系统的控制机构－液压系统
34
四、支承系统
• 塔架的作用 支承风力发电机组的机械部件，承受各部件作用在塔 架上的力和风载
• 基础的作用 安装、支承风力发电机组，平衡运行过程中产生的各 种载荷。
35
• 塔架 材料：Q345 轮毂高度：依据项目和当地风切变指数综合考虑 而定
36
• 基础 钢筋混凝土
叶
失速、定桨 玻璃钢 23.5m 、24m 49m、50m
3 2.5° 5°
8
轮
毂
• 轮毂材料: QT400－18或 QT350－22L
• 涂层：
HEMPEL
• 与桨叶连接： 高强度螺栓
9
主轴、轴承、轴承座 • 轴承：SFK 或FAG • 主轴：材料42CrMoA • 轴承座：材料QT400－18AL
43
• ３、通过过滤器的油液进入阀组，当油液温度较低时， 油液直接流回齿轮箱各个轴承和齿面的润滑点，这时 系统只起润滑作用。当油液温度达到设定值时，通过 阀的调配，油液全部强行通过冷却器，给油液进行冷 却后再流回齿轮箱各个润滑点。
44
19
偏航齿箱
参数： • 型式： 法兰联接的同轴行星（摆线）齿轮箱 • 额定输入功率: 1.5kW • 额定输入转速: 940rpm • 额定输出转速: 1.245rpm • 额定传动比: 755 • 额定输入扭矩: 15Nm • 使用环境温度 ： -30℃～+40℃ • 噪声（声功率级）：≤90 dB（A） • 润滑油： Mobil或Shell、BP的合成齿轮油
五、冷却润滑系统
• 作用 1、对齿轮箱各轴承、各齿面提供足够的润滑。 2、对齿轮箱进行冷却散热。
38
39
• 冷却润滑系统组成 润滑油泵：将齿箱润滑油吸入，输出压力油。
40
滤油器：将油液过滤，给齿箱提供清洁的润滑 油，通常精度为10μm。 冷却器：通过与空气的热交换，将热油冷却。 连接管路：连接各个部件。 附件：提供滤油器堵塞报警，显示回油压力。
32
33
刹车系统的控制机构－液压系统
34
四、支承系统
• 塔架的作用 支承风力发电机组的机械部件，承受各部件作用在塔 架上的力和风载
• 基础的作用 安装、支承风力发电机组，平衡运行过程中产生的各 种载荷。
35
• 塔架 材料：Q345 轮毂高度：依据项目和当地风切变指数综合考虑 而定
36
• 基础 钢筋混凝土
叶
失速、定桨 玻璃钢 23.5m 、24m 49m、50m
3 2.5° 5°
8
轮
毂
• 轮毂材料: QT400－18或 QT350－22L
• 涂层：
HEMPEL
• 与桨叶连接： 高强度螺栓
9
主轴、轴承、轴承座 • 轴承：SFK 或FAG • 主轴：材料42CrMoA • 轴承座：材料QT400－18AL
43
• ３、通过过滤器的油液进入阀组，当油液温度较低时， 油液直接流回齿轮箱各个轴承和齿面的润滑点，这时 系统只起润滑作用。当油液温度达到设定值时，通过 阀的调配，油液全部强行通过冷却器，给油液进行冷 却后再流回齿轮箱各个润滑点。
44
19
偏航齿箱
参数： • 型式： 法兰联接的同轴行星（摆线）齿轮箱 • 额定输入功率: 1.5kW • 额定输入转速: 940rpm • 额定输出转速: 1.245rpm • 额定传动比: 755 • 额定输入扭矩: 15Nm • 使用环境温度 ： -30℃～+40℃ • 噪声（声功率级）：≤90 dB（A） • 润滑油： Mobil或Shell、BP的合成齿轮油
风力发电系统 ppt课件
轴向-内转子结构同步发电机组示意图
29
5.2 同步电机发电原理
发电机： 形式 四极（p=2）双馈异步发电机 额定出力 1560kW 转速(rpm) 1000～1800+11% 额定电压 690V 保护等级 IP54；空-空冷却器
变频器： 形式 IGBT，脉宽调制变频器 额定功率 300kW（1/3-1/4机组功率）
变频器生厂商：ABB；爱默 生；施耐德；西门子
发电机
偏航驱动
机架
塔筒
主控柜
16
2）风轮系统 叶片
3叶片
叶片 面积
叶尖 速比
实度
高速 运行
低启动 速度
变桨系统
0°
变桨控 制
90 °
启动 3,11,25
停机
轮毂及轮毂罩
自动润滑系统
轴承和齿轮
最佳 功率
17
2.1变桨系统
偏航驱动
机架
塔筒
主控柜
18
变桨系统的构成
1.变桨轴承 3套 2.自动润滑系统 1套 3.变桨齿轮葙 3套 4.变桨电气 1套 包括：变桨控制箱 1套
sPem
变流器
P2 n n1
DFIG Pem
s Pem
变流器
1 s Pem
电网
（a）亚同步运行状态
（b）超同步运行状态
（a）亚同步运行状态：n< n 1 ,转差率s>0,频率 f 2 转子电流产生的旋转磁场
转速与转子转速方向相同。 励磁变流器向发电机提供交流励磁，定子发电给
电网。
（b）超同步运行状态: n< n 1 ,转差率s<0,频率 f 2 转子电流产生的旋转磁场
一般可把电力电子换流器和风力发 电机看作一个整体，这样风电机组的接 线大都采用单元接线。
29
5.2 同步电机发电原理
发电机： 形式 四极（p=2）双馈异步发电机 额定出力 1560kW 转速(rpm) 1000～1800+11% 额定电压 690V 保护等级 IP54；空-空冷却器
变频器： 形式 IGBT，脉宽调制变频器 额定功率 300kW（1/3-1/4机组功率）
变频器生厂商：ABB；爱默 生；施耐德；西门子
发电机
偏航驱动
机架
塔筒
主控柜
16
2）风轮系统 叶片
3叶片
叶片 面积
叶尖 速比
实度
高速 运行
低启动 速度
变桨系统
0°
变桨控 制
90 °
启动 3,11,25
停机
轮毂及轮毂罩
自动润滑系统
轴承和齿轮
最佳 功率
17
2.1变桨系统
偏航驱动
机架
塔筒
主控柜
18
变桨系统的构成
1.变桨轴承 3套 2.自动润滑系统 1套 3.变桨齿轮葙 3套 4.变桨电气 1套 包括：变桨控制箱 1套
sPem
变流器
P2 n n1
DFIG Pem
s Pem
变流器
1 s Pem
电网
（a）亚同步运行状态
（b）超同步运行状态
（a）亚同步运行状态：n< n 1 ,转差率s>0,频率 f 2 转子电流产生的旋转磁场
转速与转子转速方向相同。 励磁变流器向发电机提供交流励磁，定子发电给
电网。
（b）超同步运行状态: n< n 1 ,转差率s<0,频率 f 2 转子电流产生的旋转磁场
一般可把电力电子换流器和风力发 电机看作一个整体，这样风电机组的接 线大都采用单元接线。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目前，我国微小型风力发电机组按额定功率分主要有10种： 100W、150W、200W、300W、500W、1KW、2KW、3KW、5KW、10KW 。型式为2~3叶片，水平轴，上风向，多为永磁低速发电机， 多数为定桨距机组，叶片材料多样，设计寿命15年。风轮功率 系数大约在0.4左右，发电机组的效率在0.8左右。
几种型号机组的技术参数
产品型号 发电 机额 定转 速 r/mi n 400 风轮 直径 m 叶片 数 风轮 中心 高m 启动 风速 m/s 额定 风速 m/s 停机 风速 m/s 额定 功率 W 额定 电压 V 配套 发电 机 重量 kg
FD2-100
2
2
5
3
6
18
100
28
FD24-150
FD2.1-200 FD2.5-300 FD3-500
离网风力发电系统
徐大平
教授
华北电力大学控制科学与工程学院
2019年11月
独立运行的风力发电机组，又称为离网型风力发电机组。
典型的离网型风力发电系统示意图如下所示。
第一节
离网风力发电机组类型
按照用户类型分类，可以分为以下几种：
用于离网大用户供电的离网风力发电机组。例如：电 解铝产业。
用于村落、农牧场供电微小型风力发电机组
3．2 风力发电机与蓄电池系统
风力发电机组容量的选择与计算
一般说来，户用型独立风力发电系统要满足用户基本的生活用电和小型生 产用电。而对村落型来说，用户可能要提出风力发电在系统中的供电比例。 机组容量的选择一般遵循以下原则：
1. 设计者应首先根据用户一年总耗电量来选择风力发电机组的安
装容量 2. 初选的风力发电机组安装容量应通过一年的风电日盈亏变化曲 线来验证其容量选择的合理性 3. 对于户用型独立运行的风力发电系统，可采用风电月均衡法来 验证风力发电机组安装容量是否能满足用户要求，但各月份风 电富裕度应基本保持在10％以上
2.单位容量投资和发电成本低于光伏发电系统。
3.如果太阳能资源和风资源在时间和强度上互补性好，则可减少电 池组容量，因而减少了运行成本（蓄电池寿命一般为三年）。
风—光互补发电系统的缺点
1.与单一系统相比，系统设计较复杂，对控制 和资源要求较高。
2.由于是两类系统的合成，维护的难度和工作 量较高 。
六、蓄电池 多采用汽车用铅酸电瓶, 近年来国内有些厂家也开发出了适用于 风能太阳能应用的专用铅酸蓄电池，在以后章节详细介绍。 七、控制器和逆变器 控制器的功能是控制和显示风力机对蓄电池的充电 , 使其不至于 过充放, 以保证正常使用和整个系统的可靠工作。逆变器是把直流 电(12V、24V、36V、48V)变成220V 交流电的装置。
也可以分为直流、交流系统
一、直流系统
独立运行的直流风力发电系统
二、交流系统，分如下两种：
交流发电机向直流负载供电
交流发电机向交流负载供电
第二节
微、小型风力发电机
小型风力发电机示意图 1-风轮 2- 发电机 3回转体 4- 调速机构 5- 调向机构 6- 手刹车机构 7-塔架8-逆变器9-蓄电池
5.4
3
9
4
8பைடு நூலகம்
25
2000
110
1500
FD6.6-3K
6.6
3
10
4
8
20
3000
110
电刷 爪级 电容 励磁 异步 发电 机
1500
FD7-5k
7
2
12
4
9
40
5000
220
2500
FD7-10K
1450
7
2
12
4
11.5
60
1000 0
220
3000
用于户用供电的离网风力发电机组
离网型户用风力发电机组是指10kW以下独立运行的、 用蓄电池储能的小型风力发电机组。 截至2019 年底, 我国离网型户用风力发电机组累 计产量达293153 台, 总装机容量为89524.2kW, 预计年 发电量约9246万千瓦时。其中,2019年小型风力发电机 组总产量24756 台, 装机容量为11300kW。所生产的小 型风力发电机组, 除满足国内用户需要外, 还出口到欧 洲、美洲、东南亚等23个国家和地区。其保有量、年产 量和生产能力均列世界之首。
第三节 互补发电系统
3．1 风—光互补发电系统
主要特点:
(1)弥补独立风力发电和太阳能光伏发电系统的不足, 向电网提供更加稳定的电能。 (2) 充分利用空间, 实现地面和高空的合理利用。 (3) 共用一套送变电设备, 降低工程造价。 (4) 同用一套经营管理人员, 提高工作效率, 降低运 行成本。
450
450 440
2
2.1 2.5 3
2
3 3 3
6
7 7 7
3
3 3 3
7
8 8 8
40
25 25 25
150
200 300 500
28
28 42 42
铁氧 体永 磁交 流发 电机
80
100
150 175
FD4-1K
4
3
9
3
8
25
1000
56
钕铁 珊永 磁交 流发 电机
185
285
FD5.4-2k
风－光互补发电系统至少由风机、太阳电池、蓄电池和用电 负载四部分组成。系统中由风机、太阳电池和蓄电池联合为用 电负载供电。最简单的风-光互补发电系统如图所示 。
HY-300风机 太阳能板 充放电控制器 蓄电池组 逆变器
用户
风—光互补发电系统的优点：
1.对气象资源利用更充分，在适当的气象条件下可实现昼夜连续发 电，提高可供电的稳定性和可靠性。
叶片与风轮
风轮一般由2～3 个叶片和叶柄、轮毂及风轮轴等组成。
图 风轮的基本结构 1-叶片 2- 叶柄 3-轮毂 4-风轮轴
目前我国的风力发电机的叶片绝大多数是实心玻璃钢 (FRP)，极少数是木质FRP蒙皮结构和木材外粘环氧玻 璃。
叶片横截面形状有3种：平板型、弧板型和流线型。
按照传统的观点，叶片表面应是愈光滑愈好， 但是最新的研究发现，在叶片表面某部位，增加 局部粗糙度，可以提高叶片的升阻比。在翼型下 表面后缘贴粗糙带，增加了翼型的环量和翼型的 升阻比，因而提高了叶片的效率。风力机还可以 通过叶片上加襟翼来增加功率
二、调速装置
可变桨距调速装置： 下图是美国MOD-0 型大型风力发电机变桨距调速装置
侧翼装置
偏心装置（1）
偏心装置（2）
调向装置
尾舵
舵轮对风装置
四、发电机 直流发电机 永磁发电机
同步交流发电机
异步交流发电机。
五、塔架 塔架用于支撑发电机和调向机构等。因风速随离地面的高度增加 而增加，塔架越高，风轮单位面积捕捉的风能越多，但造价、安装 费等也随之加大。一般由塔管和3～4根拉索组成, 高度6 m～9 m。
几种型号机组的技术参数
产品型号 发电 机额 定转 速 r/mi n 400 风轮 直径 m 叶片 数 风轮 中心 高m 启动 风速 m/s 额定 风速 m/s 停机 风速 m/s 额定 功率 W 额定 电压 V 配套 发电 机 重量 kg
FD2-100
2
2
5
3
6
18
100
28
FD24-150
FD2.1-200 FD2.5-300 FD3-500
离网风力发电系统
徐大平
教授
华北电力大学控制科学与工程学院
2019年11月
独立运行的风力发电机组，又称为离网型风力发电机组。
典型的离网型风力发电系统示意图如下所示。
第一节
离网风力发电机组类型
按照用户类型分类，可以分为以下几种：
用于离网大用户供电的离网风力发电机组。例如：电 解铝产业。
用于村落、农牧场供电微小型风力发电机组
3．2 风力发电机与蓄电池系统
风力发电机组容量的选择与计算
一般说来，户用型独立风力发电系统要满足用户基本的生活用电和小型生 产用电。而对村落型来说，用户可能要提出风力发电在系统中的供电比例。 机组容量的选择一般遵循以下原则：
1. 设计者应首先根据用户一年总耗电量来选择风力发电机组的安
装容量 2. 初选的风力发电机组安装容量应通过一年的风电日盈亏变化曲 线来验证其容量选择的合理性 3. 对于户用型独立运行的风力发电系统，可采用风电月均衡法来 验证风力发电机组安装容量是否能满足用户要求，但各月份风 电富裕度应基本保持在10％以上
2.单位容量投资和发电成本低于光伏发电系统。
3.如果太阳能资源和风资源在时间和强度上互补性好，则可减少电 池组容量，因而减少了运行成本（蓄电池寿命一般为三年）。
风—光互补发电系统的缺点
1.与单一系统相比，系统设计较复杂，对控制 和资源要求较高。
2.由于是两类系统的合成，维护的难度和工作 量较高 。
六、蓄电池 多采用汽车用铅酸电瓶, 近年来国内有些厂家也开发出了适用于 风能太阳能应用的专用铅酸蓄电池，在以后章节详细介绍。 七、控制器和逆变器 控制器的功能是控制和显示风力机对蓄电池的充电 , 使其不至于 过充放, 以保证正常使用和整个系统的可靠工作。逆变器是把直流 电(12V、24V、36V、48V)变成220V 交流电的装置。
也可以分为直流、交流系统
一、直流系统
独立运行的直流风力发电系统
二、交流系统，分如下两种：
交流发电机向直流负载供电
交流发电机向交流负载供电
第二节
微、小型风力发电机
小型风力发电机示意图 1-风轮 2- 发电机 3回转体 4- 调速机构 5- 调向机构 6- 手刹车机构 7-塔架8-逆变器9-蓄电池
5.4
3
9
4
8பைடு நூலகம்
25
2000
110
1500
FD6.6-3K
6.6
3
10
4
8
20
3000
110
电刷 爪级 电容 励磁 异步 发电 机
1500
FD7-5k
7
2
12
4
9
40
5000
220
2500
FD7-10K
1450
7
2
12
4
11.5
60
1000 0
220
3000
用于户用供电的离网风力发电机组
离网型户用风力发电机组是指10kW以下独立运行的、 用蓄电池储能的小型风力发电机组。 截至2019 年底, 我国离网型户用风力发电机组累 计产量达293153 台, 总装机容量为89524.2kW, 预计年 发电量约9246万千瓦时。其中,2019年小型风力发电机 组总产量24756 台, 装机容量为11300kW。所生产的小 型风力发电机组, 除满足国内用户需要外, 还出口到欧 洲、美洲、东南亚等23个国家和地区。其保有量、年产 量和生产能力均列世界之首。
第三节 互补发电系统
3．1 风—光互补发电系统
主要特点:
(1)弥补独立风力发电和太阳能光伏发电系统的不足, 向电网提供更加稳定的电能。 (2) 充分利用空间, 实现地面和高空的合理利用。 (3) 共用一套送变电设备, 降低工程造价。 (4) 同用一套经营管理人员, 提高工作效率, 降低运 行成本。
450
450 440
2
2.1 2.5 3
2
3 3 3
6
7 7 7
3
3 3 3
7
8 8 8
40
25 25 25
150
200 300 500
28
28 42 42
铁氧 体永 磁交 流发 电机
80
100
150 175
FD4-1K
4
3
9
3
8
25
1000
56
钕铁 珊永 磁交 流发 电机
185
285
FD5.4-2k
风－光互补发电系统至少由风机、太阳电池、蓄电池和用电 负载四部分组成。系统中由风机、太阳电池和蓄电池联合为用 电负载供电。最简单的风-光互补发电系统如图所示 。
HY-300风机 太阳能板 充放电控制器 蓄电池组 逆变器
用户
风—光互补发电系统的优点：
1.对气象资源利用更充分，在适当的气象条件下可实现昼夜连续发 电，提高可供电的稳定性和可靠性。
叶片与风轮
风轮一般由2～3 个叶片和叶柄、轮毂及风轮轴等组成。
图 风轮的基本结构 1-叶片 2- 叶柄 3-轮毂 4-风轮轴
目前我国的风力发电机的叶片绝大多数是实心玻璃钢 (FRP)，极少数是木质FRP蒙皮结构和木材外粘环氧玻 璃。
叶片横截面形状有3种：平板型、弧板型和流线型。
按照传统的观点，叶片表面应是愈光滑愈好， 但是最新的研究发现，在叶片表面某部位，增加 局部粗糙度，可以提高叶片的升阻比。在翼型下 表面后缘贴粗糙带，增加了翼型的环量和翼型的 升阻比，因而提高了叶片的效率。风力机还可以 通过叶片上加襟翼来增加功率
二、调速装置
可变桨距调速装置： 下图是美国MOD-0 型大型风力发电机变桨距调速装置
侧翼装置
偏心装置（1）
偏心装置（2）
调向装置
尾舵
舵轮对风装置
四、发电机 直流发电机 永磁发电机
同步交流发电机
异步交流发电机。
五、塔架 塔架用于支撑发电机和调向机构等。因风速随离地面的高度增加 而增加，塔架越高，风轮单位面积捕捉的风能越多，但造价、安装 费等也随之加大。一般由塔管和3～4根拉索组成, 高度6 m～9 m。