水平轴风力发电机组工作原理及结构PowerPoint 演示文稿
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风力发电原理PPT教学课件
风力发电原理
1
风力发电的原理：是利 用风力带动风车叶片旋 转，再透过增速机将旋 转的速度提升，来促使 发电机发电。简单的说 风力发电就是将风能转 换为机械能进而将机械 能再转换为电能的过程。
现代风力发电机采用空 气动力学原 理 ，就像 飞机的机翼一样。
2
风并非 " 推 " 动风轮叶片，而是吹过叶片形成叶 片正反面的压差，这种压差会产生升力，令风轮旋转 并不断横切风流 。
发电机有基本类型： 普通异步风力发电机组 双馈异步风力发电机组 直驱式同步风力发电机组（含永磁发电机和直流 励磁发电机） 混合式风力发电机组
25
1、普通异步风力发电机组
技术特点：
1、叶轮转速较低，一般为每分钟十几转，需要齿轮 箱增速， 转子绕组短路，结构一般为鼠笼结构； 2、转子转速固定，风能利用率低，其转速由齿轮箱 传动比和发电机极对数决定； 3、转子电流产生的旋转磁场的转速高于同步速运行； 4、发电机定子直接与电网连接，启动时产生很大启 动电流，其配置启动装置。 5、从系统吸收大量无功，需配置无功补偿装置。 结构简单，控制方便。
瓦—几兆瓦；
⑧发电机，分为直流发电机和交流发电
机；
⑨另外还有塔架高度等等。
7
2、水平轴力风机
特点：风组成：它一般内风轮增速器、调速器、调向装置、 发电机和塔架等部件组成，大中型风力机还有自 动控制系统。
应用：这种风力机的功率从几十千瓦到数兆瓦，是 日前最具有实际开发价值的风力机：
依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺 的微风速度（微风的程度），便可以开始 发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮， 为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐 射或空气污染。
3
（一）风力发电设备
1
风力发电的原理：是利 用风力带动风车叶片旋 转，再透过增速机将旋 转的速度提升，来促使 发电机发电。简单的说 风力发电就是将风能转 换为机械能进而将机械 能再转换为电能的过程。
现代风力发电机采用空 气动力学原 理 ，就像 飞机的机翼一样。
2
风并非 " 推 " 动风轮叶片，而是吹过叶片形成叶 片正反面的压差，这种压差会产生升力，令风轮旋转 并不断横切风流 。
发电机有基本类型： 普通异步风力发电机组 双馈异步风力发电机组 直驱式同步风力发电机组（含永磁发电机和直流 励磁发电机） 混合式风力发电机组
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1、普通异步风力发电机组
技术特点：
1、叶轮转速较低，一般为每分钟十几转，需要齿轮 箱增速， 转子绕组短路，结构一般为鼠笼结构； 2、转子转速固定，风能利用率低，其转速由齿轮箱 传动比和发电机极对数决定； 3、转子电流产生的旋转磁场的转速高于同步速运行； 4、发电机定子直接与电网连接，启动时产生很大启 动电流，其配置启动装置。 5、从系统吸收大量无功，需配置无功补偿装置。 结构简单，控制方便。
瓦—几兆瓦；
⑧发电机，分为直流发电机和交流发电
机；
⑨另外还有塔架高度等等。
7
2、水平轴力风机
特点：风组成：它一般内风轮增速器、调速器、调向装置、 发电机和塔架等部件组成，大中型风力机还有自 动控制系统。
应用：这种风力机的功率从几十千瓦到数兆瓦，是 日前最具有实际开发价值的风力机：
依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺 的微风速度（微风的程度），便可以开始 发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮， 为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐 射或空气污染。
3
（一）风力发电设备
风力发电机结构组成及其应用ppt课件
• 离网型：
一般需配蓄电池等直流储能环节，可带交、直 流负载。或与柴油发电机、光伏电池并联运行。
风力机风能转换效率特性
• 风轮的功率
P 1 AV 3C p 2
• 风能转换率
C p f (TSR, )
• 叶尖速比
TSR m R V
TSR:叶尖速比Tip Speed Rate
:桨距角
双馈型异步风力发电机组的原理
引入转子交流励磁变流器，控制转子电流； 转子电流的频率为转差频率，跟随转速变化； 通过调节转子电流的相位，控制转子磁场领先于 由电网电压决定的定子磁场，从而在转速高于和低 于同步转速时都能保持发电状态； 通过调节转子电流的幅值，可控制发电机定子输 出的无功功率； 转子绕组参与有功和无功功率变换，为转差功率， 容量与转差率有关（约为全功率的S倍）。
国内外风电功率预测现状 德国： WPMS：ISET（德国太阳能研究所）开发，2001， 应用于四家电网公司 Previento：德国奥尔登堡大学开发，2002 丹麦： Prediktor：Riso开发，1994年开始运行 WPPT：丹麦技术大学开发，1994 Zephy：丹麦技术大学开发，2003
风力发电功率预测的方法
物理方法：先预测风机轮毂高度处的气象信息如 风速和风向，再利用风机的功率曲线得到风机的实 际输出功率；需要利用数值天气预报NWP的信息； 统计方法：实质是在系统的输入（NWP/历史统计 数据/实测数据）和风机功率之间建立一种线性映射 关系。常用的有时间序列法ARMA、卡尔曼滤波、灰 色预测法等； 学习方法：利用人工智能的方法建立输入和输出 之间的非线性模型，如人工神经元网络ANN、小波分 析法、支持向量机法等。 发展趋势：NWP的利用和多种预测方法的综合 由ARMA的平稳性和可逆性分析确定ANN的网络结构 由ANN网络实现次日风电功率的滚动预测
风力发电机及其系统ppt课件
17
风力发电机系统
恒速恒频同步风力发电机系统
三要素： （1）同步发电机 （2）调速器 （3）励磁调节器
18
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的定、转子结构
定子铁心
定子绕组
转子磁极 19
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的基本工作原理 — 产生感应电动势
（1）风力机拖着发电机的转子以恒定 转速n1沿发电机组的结构
6
直驱永磁同步风力发电机组
7
风力发电机组的基础知识
桨叶的升力与阻力
桨叶的距角
桨叶围绕翼展长度方向的轴 线旋转的角度。显然，桨距角的 变动对桨叶的升力影响很大。
8
风力机风能转换效率特性
• 风轮的功率
P
1 2
AV 3Cp
• 风能转换率
Cp f (TSR, )
16
风力发电机系统
风力发电机系统的分类：
恒速恒频风力发电机系统
（1）同步发电机系统 （2）笼型异步发电机系统 （3）绕线转子RCC异步发电机系统
变速恒频风力发电机系统
（1）变速恒频鼠笼异步发电机系统（高速） （2）变速恒频双馈异步发电机系统（高速） （3）变速恒频电励磁同步发电机系统（中、低速） （4）变速恒频永磁同步发电机系统（中、低速） （5）变速恒频横向磁通发电机系统（中、低速）
15
风力发电机组
风电机组的分类：
（3）按传动机构分类 升速型：用齿轮箱连接低速风力机和高速发电机。 直驱型：将低速风力机和低速发电机直接连接。
（4）按发电机分类 异步型：笼型单速异步发电机、笼型双速变极异步 发电机；绕线式异步发电机。 同步型：电励磁同步发电机；永磁同步发电机。
（5）按并网方式分类 并网型：直接或间接并入电网，可省却储能环节。 离网型：需配储能环节，也可与柴发、光伏并联运行。
风力发电机系统
恒速恒频同步风力发电机系统
三要素： （1）同步发电机 （2）调速器 （3）励磁调节器
18
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的定、转子结构
定子铁心
定子绕组
转子磁极 19
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的基本工作原理 — 产生感应电动势
（1）风力机拖着发电机的转子以恒定 转速n1沿发电机组的结构
6
直驱永磁同步风力发电机组
7
风力发电机组的基础知识
桨叶的升力与阻力
桨叶的距角
桨叶围绕翼展长度方向的轴 线旋转的角度。显然，桨距角的 变动对桨叶的升力影响很大。
8
风力机风能转换效率特性
• 风轮的功率
P
1 2
AV 3Cp
• 风能转换率
Cp f (TSR, )
16
风力发电机系统
风力发电机系统的分类：
恒速恒频风力发电机系统
（1）同步发电机系统 （2）笼型异步发电机系统 （3）绕线转子RCC异步发电机系统
变速恒频风力发电机系统
（1）变速恒频鼠笼异步发电机系统（高速） （2）变速恒频双馈异步发电机系统（高速） （3）变速恒频电励磁同步发电机系统（中、低速） （4）变速恒频永磁同步发电机系统（中、低速） （5）变速恒频横向磁通发电机系统（中、低速）
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风力发电机组
风电机组的分类：
（3）按传动机构分类 升速型：用齿轮箱连接低速风力机和高速发电机。 直驱型：将低速风力机和低速发电机直接连接。
（4）按发电机分类 异步型：笼型单速异步发电机、笼型双速变极异步 发电机；绕线式异步发电机。 同步型：电励磁同步发电机；永磁同步发电机。
（5）按并网方式分类 并网型：直接或间接并入电网，可省却储能环节。 离网型：需配储能环节，也可与柴发、光伏并联运行。
水平轴风力机结构设计..85页PPT
END
33。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
水平轴风力机结构设计..
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
水平轴风力机结构设计.85页PPT
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
水平轴风力机结构设计.
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5Biblioteka 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
水平轴风力机结构设计.
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5Biblioteka 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
风力发电机介绍PPT课件
第41页/共103页
1.5MW机组具有较好的防尘和密封性能;
叶片、风轮罩和轮毂表面都喷涂高附着力、耐腐蚀防护层， 能够保证这些零部件在机组寿命期限内不受腐蚀破坏。同 时针对沙尘暴环境，防护层中添加了性能较好的耐磨剂， 使机组能够很好的抵御沙尘的冲刷。
第42页/共103页
主要零部件简介（续）
6）主要零部件简介
由叶片和轮毂组成 是机组中最重要的部件：决定性能与成本 目前多数是上风式，三叶片；也有下风式，两叶片 叶片与轮毂的连接：固定式，可动式 叶片材料
第39页/共103页
主要零部件简介（续）
由风力发电机中的旋转部分组成。主要包括低速轴、 齿轮箱和高速轴，以及支撑轴承、联轴器和机械刹车。
——海上风力机
第35页/共103页
组合成多 种机型
海上机组
第36页/共103页
风力发电机组功率曲线
1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
HEAG-HW77/1500标准功率曲线 (1.225kg/m3)
第23页/共103页
三、风力发电机组基础知识
第24页/共103页
1、概论
• 1.1 风力发电机简介 • 1.2 风力发电机设计总论 • 设计过程 • 风力发电机组机构形式 • 机组载荷
第25页/共103页
1.1 风力发电机组简介
1）风力发电机 能量转化装置：风能 电能
第26页/共103页
几点说明：
第11页/共103页
利：风电的突出优点是环境效益好,不排放任何有害气体和 废弃物.风电场虽然占了大片土地,但是风电机组基础的使用 面积很小,不影响农田和牧场的正常生产.而且多风的地方往 往是荒滩或山地,建设风场的同时也开发了旅游资源.
1.5MW机组具有较好的防尘和密封性能;
叶片、风轮罩和轮毂表面都喷涂高附着力、耐腐蚀防护层， 能够保证这些零部件在机组寿命期限内不受腐蚀破坏。同 时针对沙尘暴环境，防护层中添加了性能较好的耐磨剂， 使机组能够很好的抵御沙尘的冲刷。
第42页/共103页
主要零部件简介（续）
6）主要零部件简介
由叶片和轮毂组成 是机组中最重要的部件：决定性能与成本 目前多数是上风式，三叶片；也有下风式，两叶片 叶片与轮毂的连接：固定式，可动式 叶片材料
第39页/共103页
主要零部件简介（续）
由风力发电机中的旋转部分组成。主要包括低速轴、 齿轮箱和高速轴，以及支撑轴承、联轴器和机械刹车。
——海上风力机
第35页/共103页
组合成多 种机型
海上机组
第36页/共103页
风力发电机组功率曲线
1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
HEAG-HW77/1500标准功率曲线 (1.225kg/m3)
第23页/共103页
三、风力发电机组基础知识
第24页/共103页
1、概论
• 1.1 风力发电机简介 • 1.2 风力发电机设计总论 • 设计过程 • 风力发电机组机构形式 • 机组载荷
第25页/共103页
1.1 风力发电机组简介
1）风力发电机 能量转化装置：风能 电能
第26页/共103页
几点说明：
第11页/共103页
利：风电的突出优点是环境效益好,不排放任何有害气体和 废弃物.风电场虽然占了大片土地,但是风电机组基础的使用 面积很小,不影响农田和牧场的正常生产.而且多风的地方往 往是荒滩或山地,建设风场的同时也开发了旅游资源.
风力发电 ppt课件
提升风电并网性能
智能电网技术可以提升风电并网性能，解决风电间歇性问题，提高 电网稳定性。
促进能源互联网发展
智能电网与风力发电的融合发展可以促进能源互联网的发展，实现 能源的互联互通和优化配置。
绿色能源政策对风力发电的推动作用
政策支持力度加大
随着全球对气候变化和环境保护的重视程度不断提高，各 国政府纷纷出台绿色能源政策，加大对风力发电的支持力 度。
工作原理
性能参数
列出风力发电机组的主要性能参数， 如功率、效率、额定风速等，并解释 其含义和影响。
详细解释风力发电机组的工作原理， 包括风能捕获、能量转换和电能输出 等过程。
风力发电控制系统
01
02
03
控制策略
介绍风力发电系统的常用 控制策略，如最大功率跟 踪控制、恒速恒频控制等 。
控制系统组成
阐述风力发电控制系统的 基本组成，包括传感器、 控制器、执行器等。
提高风能利用率
高效能风电机组能够更好地捕捉风能，提高风能利用率，从而增 加发电量。
降低度电成本
高效能风电机组的发电效率更高，可以降低度电成本，使风电更 具竞争力。
保证风电稳定性
高可靠性风电机组可以保证风电的稳定性，减少设备故障和维护 成本。
智能电网与风力发电的融合发展
实现可再生能源的高效利用
智能电网技术可以实现可再生能源的高效利用，优化能源结构， 提高能源利用效率。
海上风力发电
定义
海上风力发电是指利用海洋上的风能资源建设大型风力发电设施 。
特点
海上风能资源丰富，风速稳定，发电量大，适合建设大型风电场。
案例
欧洲北海地区是全球最大的海上风力发电区域，其中英国、德国和 荷兰等国家在海上风电领域发展迅速。
智能电网技术可以提升风电并网性能，解决风电间歇性问题，提高 电网稳定性。
促进能源互联网发展
智能电网与风力发电的融合发展可以促进能源互联网的发展，实现 能源的互联互通和优化配置。
绿色能源政策对风力发电的推动作用
政策支持力度加大
随着全球对气候变化和环境保护的重视程度不断提高，各 国政府纷纷出台绿色能源政策，加大对风力发电的支持力 度。
工作原理
性能参数
列出风力发电机组的主要性能参数， 如功率、效率、额定风速等，并解释 其含义和影响。
详细解释风力发电机组的工作原理， 包括风能捕获、能量转换和电能输出 等过程。
风力发电控制系统
01
02
03
控制策略
介绍风力发电系统的常用 控制策略，如最大功率跟 踪控制、恒速恒频控制等 。
控制系统组成
阐述风力发电控制系统的 基本组成，包括传感器、 控制器、执行器等。
提高风能利用率
高效能风电机组能够更好地捕捉风能，提高风能利用率，从而增 加发电量。
降低度电成本
高效能风电机组的发电效率更高，可以降低度电成本，使风电更 具竞争力。
保证风电稳定性
高可靠性风电机组可以保证风电的稳定性，减少设备故障和维护 成本。
智能电网与风力发电的融合发展
实现可再生能源的高效利用
智能电网技术可以实现可再生能源的高效利用，优化能源结构， 提高能源利用效率。
海上风力发电
定义
海上风力发电是指利用海洋上的风能资源建设大型风力发电设施 。
特点
海上风能资源丰富，风速稳定，发电量大，适合建设大型风电场。
案例
欧洲北海地区是全球最大的海上风力发电区域，其中英国、德国和 荷兰等国家在海上风电领域发展迅速。
风力发电机基本结构和原理课件
发电机输出的电能经过整流和滤 波后，可以供给负载使用或并入 电网。
发电机通常采用交流发电机或直 流发电机，根据实际需求选择不 同的类型。
当风车旋转带动发电机转子旋转 时，发电机内部磁场发生变化， 产生感应电动势，从而输出电能 。
04
风力发电机的维护与保养
定期检查和维护
定期检查
风力发电机需要定期进行全面检 查，包括叶片、齿轮箱、发电机
齿轮箱是风力发电机中的重要组 成部分，用于将低速旋转的风车
转换为高速旋转的机械能。
齿轮箱通常由多级齿轮组成，通 过不同级数的齿轮传动，实现增
速作用。
齿轮箱的增速比决定了风车旋转 速度和发电机输出电流的频率， 是风力发电机性能的关键参数之
一。
发电机将机械能转换为电能
发电机是风力发电机中的核心部 件，用于将机械能转换为电能。
塔筒内部还安装有电缆和控制系 统等设备，以实现电能输出和控
制功能。
其他部件
其他部件包括偏航系统、冷却系统、润滑系统等辅助设备， 它们各自承担着不同的功能，以保证风力发电机的正常运行 。
偏航系统负责驱动风轮旋转，以适应不同的风向变化；冷却 系统负责将发电机和其他部件产生的热量散发出去；润滑系 统则负责为齿轮箱和其他需要润滑的部件提供润滑油。
设备安全
在维护和检修风力发电机时，需要确保设备的安全，避免因 操作不当导致设备损坏或人员伤亡。
05
风力发电机的未来发展
技术创新与改进
高效风轮设计
通过改进风轮叶片的形状、材料和结构，提高风能转换效率。
先进控制系统
采用先进的传感器和算法，实时监测和调整风力发电机的运行状态，提高发电效率和稳定性。
复合材料应用
降低成本和环境影响
发电机通常采用交流发电机或直 流发电机，根据实际需求选择不 同的类型。
当风车旋转带动发电机转子旋转 时，发电机内部磁场发生变化， 产生感应电动势，从而输出电能 。
04
风力发电机的维护与保养
定期检查和维护
定期检查
风力发电机需要定期进行全面检 查，包括叶片、齿轮箱、发电机
齿轮箱是风力发电机中的重要组 成部分，用于将低速旋转的风车
转换为高速旋转的机械能。
齿轮箱通常由多级齿轮组成，通 过不同级数的齿轮传动，实现增
速作用。
齿轮箱的增速比决定了风车旋转 速度和发电机输出电流的频率， 是风力发电机性能的关键参数之
一。
发电机将机械能转换为电能
发电机是风力发电机中的核心部 件，用于将机械能转换为电能。
塔筒内部还安装有电缆和控制系 统等设备，以实现电能输出和控
制功能。
其他部件
其他部件包括偏航系统、冷却系统、润滑系统等辅助设备， 它们各自承担着不同的功能，以保证风力发电机的正常运行 。
偏航系统负责驱动风轮旋转，以适应不同的风向变化；冷却 系统负责将发电机和其他部件产生的热量散发出去；润滑系 统则负责为齿轮箱和其他需要润滑的部件提供润滑油。
设备安全
在维护和检修风力发电机时，需要确保设备的安全，避免因 操作不当导致设备损坏或人员伤亡。
05
风力发电机的未来发展
技术创新与改进
高效风轮设计
通过改进风轮叶片的形状、材料和结构，提高风能转换效率。
先进控制系统
采用先进的传感器和算法，实时监测和调整风力发电机的运行状态，提高发电效率和稳定性。
复合材料应用
降低成本和环境影响