风能发电的优点与缺点
直驱式永磁同步风力发电机概述
直驱式永磁同步风力发电机概述永磁同步发电机是一种以永磁体进行励磁的同步电机，应用于风力发电系统，称为永磁同步风力发电机。
永磁同步风力发电机一般不用齿轮箱，而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接，为“直驱式”，所以称为直驱式永磁同步风力发电机，以下本章除特指外均简称为永磁同步发电机。
一、永磁同步发电机的特点1.与传统电励磁同步发电机比较同步发电机是一种应用广泛的交流电机，其显著特点是转子转速n与定子电流频率f之间具有固定不变的关系，即n=n0=60f/p，其中n为同步转速，p为极对数。
现代社会中使用的交流电能几乎全部由同步发电机产生。
永磁同步发电机是一种结构特殊的同步发电机，它与传统的电励磁同步发电机的主要区别在于：其主磁场由永磁体产生，而不是由励磁绕组产生。
与普通同步发电机相比，永磁同步发电机具有以下特点：（1）省去了励磁绕组、磁极铁芯和电刷-集电环结构，结构简单紧凑，可靠性高，免维护。
（2）不需要励磁电源，没有励磁绕组损耗，效率高。
（3）采用稀土永磁材料励磁，气隙磁密较高，功率密度高，体积小，质量轻。
（4）直轴电枢反应电抗小，因而固有电压调整率比电励磁同步发电机小。
（5）永磁磁场难以调节，因此永磁同步发电机制成后难以通过调节励磁的方法调节输出电压和无功功率（普通同步发电机可以通过调节励磁电流方便地调节输出电压和无功功率）。
（6）永磁同步发电机通常采用钕铁硼或铁氧体永磁，永磁体的温度系数较高，输出电压随环境温度的变化而变化，导致输出电压偏离额定电压，且难以调节。
（7）永磁体存在退磁的可能。
目前，永磁同步发电机的应用领域非常广泛，如航空航天用主发电机、大型火电站用副励磁机、风力发电、余热发电、移动式电源、备用电源、车用发电机等都广泛使用各种类型的永磁同步发电机，永磁同步发电机在很多应用场合有逐步代替电励磁同步发电机的趋势。
2.与非直驱式双馈风力发电机比较虽然双馈风力发电机是目前应用最广泛的机型，但随着风力发电机组单机容量的增大，双馈型风力发电系统中齿轮箱的高速传动部件故障问题日益突出，于是不用齿轮箱而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接的直驱式布局应运而生。
风力发电的优点
风力发电优点1、一千七百多年前我国就出现风车，小型风机主要应用在无电地区，如内蒙古自治区的牧民照明、看电视。
大型风机是从国外引进或部分引进技术，它造价高，是小水电造价的3-4倍，它巨大机身运输时需要4级公路，20长的集装箱车，200吨大吊车，所以它运输、安装费用高。
而且要求风力资源非常好的地方才能投资，它上网电价受到政策的扶持，如东山岛风电上网电价是0.75元/度。
所以限制了它的发展速度。
2、风力发展只有走进市场，开发与小水电造价相当水平的形式方有可能快速发展起来。
所以本人始终为这个目标努力探索。
要设计研究开发过程中，选择最经济的方案。
3、发电经济指标概念，一度电一元含义：一元钱卖来的设备，在一年内能发出一度电，上网电价0.33元/度，也就三年可回收投资成本，若加上生产成本和税收 0.08元/度。
则需要四年回收投资成本。
这是以民间投资来算法。
若风电有国家的银行的贷款，返还年限十年，则上网电价0.20元/度，还是人有利可图，可以投资的。
4、风力发电为何步履坚难：它是一个综合性技术很强的项目，它涉及：电机学、空气动力学、材料力学、自动控制、微电脑应用、机械系统工程、电力系统工程。
我也是经过多少次失败和弯路，才到达这个终点。
5、古人说隔行如隔山，一个人那能知道这么多行的技术，只要有一个环节人们不了解就会怀疑这项技术的可行性。
所以我找过许多投资者，他们有的是自己找上门的，但他们了解之后就退缩了。
技术复杂性、难点多。
他们非要看到发电机发电并从电力公司到钱，并证明是有利可图，方愿意投资。
6、本设计方案是可以为国家节约可观的资金。
若用风力发电量补充电力的5%空缺，按目前传统投资方案需要四千亿元，而用我的方案只要投资一千亿元，可节约三千亿元，可建造一个长江三峡电站。
7、目前缺电局面，疯狂发展火电厂，带来严重的环境污染，火电站而且用是的劣质煤。
我国已有70%的国地受到酸雨的影响，水体酸化会改变水生生态，而土壤酸化会使土壤贫瘠化，导致陆地生态系统的退化。
风力发电技术
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捕获最大风能的措施
提高风力 机的转换
效率
• 区域B：跟踪最大功率。 • 区域C：保持额定功率运转。
获得最大 风能捕获
• 风力发电系统可以通过控制机械或电气控制来实 现变速运行的目的。
• 区域B：通过控制发电机转速或电磁转矩来实现最 大风能捕获。
• 区域C：通过控制风力机桨距角的方式实现，即采 用变桨控制。
要使风力机运行在这 些最大功率点上，必 须使发电机系统的输 出功率与风力机输出 机械功率严格匹配。 发电机系统输出功率 可以通过控制发电机 转速和转矩得到。
不同风速下风力机的输出机 械功率随着风轮转速的变化 而变化，每一个风速下都存 在一个最大风能利用系数 Cpmax 。
风力机输出机械功率和机械角速度间的关系曲线
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比例控制
研究表明，采用复杂的PI或PID控制会给变桨距机构带来 频繁动作，而并不能提高功率调节的效果。所以一般采 用比例控制，控制原理如图所示。
变桨距控制原理框图
30
Байду номын сангаас
变速恒频型风力机变桨距控制策略
在并入电网之前，变桨距控制方式基本与失速型风力机 相同。 在并入电网后，当风速小于额定风速时，一般固定桨距 角不变，通过调节电磁转矩来调节发电机转速，从而达 到最大功率跟踪的目的；在风速高于额定风速时，一般 保持电磁转矩恒定，通过调节桨距角来调节发电机功率 。风速高于额定风速时的，变桨控制原理如图所示。
16
风力机的数学模型
根据风力机的特性，风力机的数学模型如图所示。
v
v3
ωw
ωw v
Rw
λ
Cp (λ,β )
β
风力机的数学模型
风力发电的挑战与机遇
风力发电的挑战与机遇引言随着全球对可再生能源需求的增加，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式受到了广泛关注。
然而，风力发电在发展过程中也面临着一系列挑战和机遇。
本文将探讨风力发电的主要挑战与机遇，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
风力发电的挑战1. 技术挑战（1）风力发电设备的性能：风力发电机的性能直接影响到发电效率。
目前，风力发电机组的大型化、智能化和高效化是技术发展的主要方向，但同时也带来了更高的技术要求。
（2）海上风电的建设与维护：海上风电具有风资源丰富、不占用土地等优点，但其建设和维护成本较高，且面临恶劣海洋环境的挑战。
2. 经济挑战（1）投资成本高：风力发电项目的投资成本较高，尤其是在初期阶段，需要大量的资金投入。
（2）政策支持不足：虽然许多国家已经出台了鼓励可再生能源发展的政策，但在实际操作中，政策支持的力度和持续性仍有待加强。
3. 社会挑战（1）公众接受度：部分公众对风力发电的认知不足，可能对其产生误解或抵触情绪。
（2）环境影响：风力发电可能对当地生态环境产生一定影响，如对鸟类迁徙的影响等。
风力发电的机遇1. 技术创新（1）智能控制系统：通过引入先进的智能控制系统，可以提高风力发电机组的运行效率和稳定性。
（2）材料科学的进步：新型材料的应用有助于减轻风力发电机组的重量，提高其耐腐蚀性和耐久性。
2. 市场潜力（1）全球能源转型的需求：随着全球对减少温室气体排放的共识加深，风力发电作为清洁能源的重要组成部分，市场需求将持续增加。
（2）分布式能源的发展：分布式风力发电系统可以为偏远地区或小型社区提供稳定的电力供应，具有广阔的市场前景。
3. 政策支持（1）政府补贴与税收优惠：许多国家为鼓励可再生能源的发展，提供了一系列的政府补贴和税收优惠政策。
（2）国际合作与交流：国际间的合作与交流有助于推动风力发电技术的全球化发展，促进资源共享和技术转移。
结论风力发电作为一种重要的可再生能源形式，既面临技术、经济和社会等多方面的挑战，也拥有巨大的市场潜力和发展机遇。
风力发电的优点
风力发电的优点
优点：
1、清洁，环境效益好；
2、可再生，永不枯竭；
3、基建周期短，在陆地上或海上都能建设；
4、装机规模灵活，运行和维护成本低。
风力发电是把风的动能转为电能。
其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10^9MW，其中可利用的风能为2×10^7MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
风能作为一种清洁的能源，在二十一世纪资源匮乏，环境问题突出的今天有着相当大的吸引力，世界大范围内发展风力发电技术来取代传统的燃煤和燃油火电。
在风电发展方面比较先进的是德国和丹麦等国家，我国的风电虽然较之前有了较大的发展，但是和世界先进水平还有较大的差距。
扩展资料
风力发电机组主要由两大部分组成：风力机部分――它将风能转换为机械能；发电机部分――它将机械能转换为电能。
风力发电机分类：
1、水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；
2、垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。
水平轴风力发电机科分为升力型和阻力型两类。
升力型风力发电机旋
转速度快，阻力型旋转速度慢。
对于风力发电，多采用升力型水平轴风力发电机。
大多数水平轴风力发电机具有对风装置，能随风向改变而转动。
对于小型风力发电机，这种对风装置采用尾舵，而对于大型的风力发电机，则利用风向传感元件以及伺服电机组成的传动机构。
垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。
参考资料来源：百度百科-风力发电。
《新能源发电技术》论文
《新能源发电技术》课程论文新能源风力发电论文学生姓名王**学号801010111所属学院机械电气化工程学院专业农业电气化与自动化班级电气化14-2日期2013. 11页脚内容0塔里木大学教务处制新能源风力发电摘要：随着煤、石油、天然气等传统化石能源耗尽时间表的日益临近，风能的开发和利用越来越得到人们的重视，已成为能源领域最具商业推广前景的项目之一，目前在国内外发展迅速。
风能作为可再生能源的重要类别，具有蕴藏量巨大、可再生、分布广、无污染等特点，风力发电已成为世界可再生能源发展的重要方向。
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。
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。
关键词：风能资源分布，清洁能源，风力发电页脚内容1一、发展新能源的背景1、风能风能是取之不尽、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。
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。
2、风能资源中国风能资源丰富, 具有良好的开发前景, 发展潜力巨大。
据最新风能资源普查初步统计成果, 中国陆上离地 10m 高度风能资源总储量约 43. 5 亿 kW, 居世界第 1 位。
其中,技术可开发量为2.5亿kW, 技术可开发面积约20万km²,此外,还有潜在技术可开发量约7900万kW。
另外,海上10m高度可开发和利用的风能储量约为7.5亿kW。
能源区位分析(“太阳能”文档)共7张
③开发技术要求高， 建设电站占地广、 投资大。
太阳能的利用方式： ①光热转换 ②光电转换
2、影响太阳能分布的因素：
①纬度：纬度低，正午太阳高度角大，太阳辐射强； ②天气：晴天多，获得的太阳辐射多；
③地势：地势高，大气稀薄；
3.太阳能发电站的区位条件：
1.建风力发电厂的区位条件？
(2)就具体位置而言应布局在------该区域中人口密度较小、远离城区 (2)就具体位置而言应布局在------该区域中人口密度较小、远离城区 经济发达，能源需求量大，但常规能源短缺
2.亚热带地中海气候、温带海洋性气候的分布、成因、气 位置:(1)一般情况经济发达、技术先进、人口密集而又缺乏常规能源的地方往往需要布局核电站来满足当地的能源需求。
1.优缺点: 北方受冬季风影响大）且地形平坦，风力资源丰富
----沼气（主要成分为甲烷），为新能源，制取受温度限制 南方利用时间长，北方利用时间短
受风 电什力站么 发风电所的清影洁用响，大无原（污如染料我，国有量东利部于小沿改海善体受环夏境轻季质风量、影响运大；输方便，核能能量集中，地区适应性强。
经济发达，能源需求量大，但常规能源短缺
-但---沼南建气方（利设主用要时成成间本分长为，昂甲北烷方贵）利，用，为时新技间能短术源，要制取求受温很度高限制，还须具备严格防止核污染的设施。
亚热带地中海气候、温带海洋性气候的分布、成因、气候特征、自然带？ 建风力发电厂的区位条件？
2.核能发电的区位分析 ③ 核能发电清洁，无污染，
受什么风的影响大（如我国东部沿海受夏季风影响大； 1、太阳能的优缺点 优点：①能量巨大②清洁无污染③可再生，用之不尽
风力发电-新能源技术
发电机系统： 发电机 励磁调节器〔电力电子变换器〕 并网开关 软并网装置 无功补偿器 主变压器 转速传感器
水平发电机构造简图
风力发电机分类
水平式风力发电机
垂直式风力发电机
水平轴式风力机桨叶分类：
三、世界风力发电和 我国风力发电现状
世界风电开展状况
世界风力发电持续快速开展 根据世界风能协会〔WWEA〕统计，1996年世界风电总装机容
到2021年底，全国风电并网装机容量为6266 万千瓦，比2021年增加1482万千瓦，增长率31%， 全年风电发电量1008亿千瓦时，比2021年增长 41%，风电发电量约占全国总上网电量的2.0%。 2021年以来，我国陆续出台多项政策法规，进一步 优化风电产业开展环境，标准风电市场运行秩序。
2003年到2021年我国风力发电装机容量
1997年到2021年世界风力发电装机
2003-2021年世界风力发电装机9年-2030年世界风电累计装机预测（万千瓦）
150000
100000
50000
0
装机容量（万千瓦） 增长率（%）
2009 14338
22
2010 17228
20
二、风力发电机
风能发电原理
原理：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。风能发电原 理
风力发电机系统
两大核心系统：风力机系统＋ 发电机系统 一个灵魂： 系统控制器
风力机系统： 桨叶 轮毂 主轴 调桨机构〔液压或电动伺服
机构〕 偏航机构〔电动伺服机构〕 刹车、制动机构 风速传感器
量为607万KW，2007年为9385万千瓦，2021年到达1.2亿千瓦。 08年世界当年风电装机为2705万千瓦，增速到达28.8％。 2021年世界风力发电机组市场规模到达475亿美元。 2021年底全球1.2亿千瓦的风电总装机容量，意味着每年发电 260TWh，可以减少二氧化碳排放1.58亿吨。 2021年，全球新增风电装机4471万千瓦，与2021年4056万千 瓦的新增装机容量相比有所增加，连续三年保持在4000万千瓦 左右，全球风电开场进入平稳开展阶段。到2021年底，全球风 电累计并网装机容量到达2.82亿千瓦。其中，中国、美国和德 国位居前三
风力发电技术
Wind Power Generation Technology
风能利用的历史
• 风能利用已有数千年的历史，蒸汽机发明 以前，风帆船和风车是人类生产和生活的 重要动力装置。
风力发电的发展历史
• 在风能利用的各种形式中，风力发电是风 能利用的主要形式，也是目前可再生能源 中技术最成熟、最具有规模化开发条件和 商业化发展前景的发电方式之一。 1890年丹麦建造了第一座风电用风车，于 是开始有了风力发电这一新的能源思路。 1973年发生石油危机以后，美国、西欧等 发达国家为寻求替代化石燃料的能源，投 入大量经费，利用高新技术研制现代风力 发电机组，并于20世纪80年代初开始建立 示范风电场，开创了并网发电的新时期。
中国有效风能分布图
• 发 上 丰 风 前 电 景 势 必 良 的 好 。 成 熟 心 很 ， 经 济 上 可 行 ， ， 海 源 着 资 送 ， 。 随 电 输 弱 场 近 风 力 薄 风 电 的 张 ， 大 紧 大 不 匹 上 电 对 。 海 要 将 相 设 。 广 源 展 中 心 ， 需 设 可 建 限 资 需 求 在 建 和 有 土 地 力 求 存 发 荷 负 中 小 网 术 电 力 荷 负 对 较 电 丰 富 面 积 沿 海 区 电 需 其 源 的 但 地 力 技 场 距 离 电 力 相 ， 但 资 场 ， 海 与 电 且 的 需 求 大 风 力 风 电 便 沿 富 远 较 电 力 积 较 区 设 入 方 南 分 布 。 东 源 面 地 于 建 接 况 资 展 到 且 的 三 北 用 场 可 风 电 情 风 力 的 国 配 我
中国风电的发展现状
• “十五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。到 2006年底，全国已建成约80个风电场，装机总容量 达到230万千瓦，成为继欧洲、美国和印度之后发 展风力发电的主要市场之一。2007年我国风电产业 规模延续暴发式增长态势，截至2007年底全国累计 装机约600万千瓦。2008年8月，中国风电装机总量 已经达到700万千瓦，占中国发电总装机容量的1%， 位居世界第五，至2010年底，中国实现风机总装机 3500万千瓦,风机装机总容量超过美国，成为世界第 一。 • 国家计划在2020年风力发电能力达到2000万千瓦， 届时风电等可再生能源有望占到总装机容量的8－ 10％。
小学生风力发电知识点总结
小学生风力发电知识点总结风力发电的原理是利用风能带动风力发电机转动，从而产生电能。
风力发电机由机舱、风机、电力传动系统等部分组成。
当风力发电机在风中运转时，风机叶片受到风的作用而旋转，传动轴带动发电机发电。
风力发电机通过变压器将低压交流电升压后送入电网，供电到社会各个角落。
风力发电的利用有很多优点。
首先，风力发电是一种清洁能源，不产生污染物，对环境友好。
其次，风力发电资源广泛，不受地域限制，可以在各种地形和气候条件下发电。
再次，风力发电成本低，可以为社会提供廉价的电力。
最后，风力发电是一种可再生资源，不会消耗完，在短时间内可以再生长。
小学生对风力发电的理解可以从以下几个方面进行：1. 风的形成风是地球大气层中不同温度和水汽分布所产生的气体运动。
地球表面的阳光照射后，地表会受热膨胀，周围的气体也受热膨胀，密度变小，上升。
上升后的气体冷却后密度增大下降。
于是，就形成了气体的运动。
所以，风是由地表受热膨胀和冷却收缩所造成的地面以上气体的流动。
2. 风力发电原理风力发电是一种利用风能转换成电能的技术。
它利用风能推动风力发电机转动，通过发电机产生电能。
风力发电的核心部分是风力发电机。
一般而言，风力发电机主要由叶片、风轮、发电机和控制系统组成。
风力发电机的叶片受到风的力量推动并旋转，转动的轴带动发电机发电。
3. 风力发电机的工作过程风力发电机可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。
水平轴风力发电机是最常用的一种，它的叶片以水平方向旋转；垂直轴风力发电机的叶片则是以垂直方向旋转。
无论是哪种类型的风力发电机，都要经过以下几个步骤来完成发电过程：首先是叶片接收风力，然后转动风轮，再传动发电机，最后将机械能转化为电能。
4. 风力发电的优点风力发电具有许多优点。
首先，它是可再生的清洁能源，不会对环境造成污染；其次，风力发电不受地域的限制，可以在世界各地发电；再次，风力发电成本较低，可以为社会提供廉价的电力。
小朋友们可以通过这些优点了解风力发电对于环境和人类社会的重要性。
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风能发电的优点与缺点
风能是最具商业潜力、最具活力的可再生能源之一，使用清洁，成本较低，取用不尽。
风力发电具有装机容量增长空间大，成本下降快，安全、能源永不耗竭等优势。
风力发电在为经济增长提供稳定电力供应的同时，可以有效缓解空气污染、水污染和全球变暖问题。
在各类新能源开发中，风力发电是技术相对成熟、并具有大规模开发和商业开发条件的发电方式。
风力发电可以减少化石燃料发电产生的大量的污染物和碳排放。
大规模推广风电可以为节能减排做出积极贡献。
在全球能源危机和环境危机日益严重的背景下，风能资源开始受到普遍关注。
风力发电规模化发展给风力发电装备制造业提供了广阔的市场空间和前景。
优点
风能为洁净的能量来源。
内蒙古草原上的风力发电机风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。
风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。
风力发电是可再生能源，很环保。
缺点
风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失。
目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高。
在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储能技术发展。
风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。
进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建。
现在的风力发电还未成熟，还有相当发展空间。
优点
风能为洁净的能量来源。
风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。
风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。
风力发电是可再生能源，很环保。
缺点
风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失。
目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高。
在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储能技术发展。
风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。
进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建。
现在的风力发电还未成熟，还有相当发展空间。