风力发电能量转换的一般过程分解
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。
风力发电基础第二章
◇变桨距的工作原理
变桨距机构是在额定风速附近（以上），依据风速变 化随时调节浆距角，控制吸收机械能，一方面保证获取 最大的能量（与额定功率对应），同时减少风力对风力 发电机的冲击。在并网过程中，变桨距控制还可以实现 快速无冲击并网。变桨距控制系统与变速恒频技术向配 合，以提高风力发电系统的发电效率和电能质量。
① 叶片
目前叶片多为玻璃纤维增强复合材料，基体材料为 聚酯树脂或环氧树脂。
② 轮毂
轮毂是风轮的枢纽，也是叶片根部与主轴的连接件。 所有从叶片传来的力，都通过轮毂传到传动系统，再传到 风力机驱动的对象。同时轮毂也是控制叶片桨距（使叶片 作俯抑转动)的所在。
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– 东泰公司生产的风电叶片
1.5MW：40.3 m，6170 kg 2MW：45.3 m，8000 kg
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• 偏航电机
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• 偏航齿轮
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• 工作原理、组成 – 偏航轴承 – 偏航驱动装置 – 偏航制动器 – 偏航计数器 – 扭缆保护装置
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外齿驱动形式的偏航系统
内齿驱动形式的偏航系统
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（４）叶尖扰流器和变桨距机构 在定桨距风力发电机组中，通过叶尖扰流器执行风 力发电机组的气动刹车；而在变桨距风力发电机组中，通 过控制变桨距机构，实现风力发电机组的转速控制、功率 控制，同时也控制机械刹车机构。
风力发电基础
第2章 风力发电基础理论
• 目录
– 2.1风的测量 – 2.2 风力发电机原理 – 2.3 风力机的基本参数与基本理论 – 2.4 风力发电机种类及特性
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2.1 风的测量
风的测量包括风向测量和风速测量。风向测量是只 测量风的来向，风速测量是测量单位时间内空气在水平方
风力发电机的原理和构造
风力发电机的奥秘：向风而生
风力发电作为一种可再生、清洁的能源，近年来在全球范围内得到了广泛的应用。
那么它的原理是什么呢？构造又是什么呢？
第一部分：原理
风力发电机的原理可以简单概括为能量转换。
它将风能转化为机械能，再进一步转化为电能。
大风吹来时，风羽旋转，而风羽通过风轮与主轴相连，主轴带动发电机发电。
发电机的转动将机械能转化为电能，送入电网中。
第二部分：构造
风力发电机主要由以下几部分组成：
1.风轮：风轮是风力发电机的重要组成部分，也是能量转换的关键部分。
风轮负责将风能转换成机械能，进而驱动发电机转动。
2.发电机：发电机是将机械能转化为电能的核心部件。
当风轮带动主轴转动，主轴与发电机相连，发电机转动并将机械能转化为电能输出。
3.塔架：塔架负责承载整个风力发电机。
一般来说，塔架越高，风轮所受到的风力越强，因此风力发电机的高度非常重要。
4.控制系统：控制系统负责监控风力发电机的运行状况，根据不同的风速自动调整叶片的角度，使其始终面向风向。
第三部分：应用和前景
风力发电机是目前应用最为广泛的可再生能源设备之一。
在全球范围内，风力发电已经成为了一种成熟的发电方式。
根据国际能源署的数据，到2030年，全球风力发电的装机容量将增加一倍以上。
总结：
风力发电机是利用风能转换为电能的高效、环保的设备。
其原理非常简单，构造也较为清晰明了。
随着全球对可再生能源的重视程度不断提高，风力发电机的应用前景更加广阔。
风力发电系统的基本原理
风力发电系统的基本原理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。
风力发电的特点（1）可再生的洁净能源风力发电是一种可再生的洁净能源，不消耗化石资源也不污染环境，这是火力发电所无法比拟的优点。
（2）建设周期短一个十兆瓦级的风电场建设期不到一年。
（3）装机规模灵活可根据资金情况决定一次装机规模，有一台资金就可以安装一台投产一台。
（4）可靠性高把现代高科技应用于风力发电机组使其发电可靠性大大提高，中、大型风力发电机组可靠性从80年代的50%提高到了98%，高于火力发电且机组寿命可达20年。
（5）造价低从国外建成的风电场看，单位千瓦造价和单位千瓦时电价都低于火力发电，和常规能源发电相比具有竞争力。
我国由于中大型风力发电机组全部从国外引进，造价和电价相对比火力发电高，但随着大中型风力发电机组实现国产化、产业化，在不久的将来风力发电的造价和电价都将低于火力发电。
（6）运行维护简单现代中大型风力发电机的自动化水平很高，完全可以在无人职守的情况下正常工作，只需定期进行必要的维护，不存在火力发电的大修问题。
（7）实际占地面积小发电机组与监控、变电等建筑仅占火电厂1%的土地，其余场地仍可供农、牧、渔使用。
（8）发电方式多样化风力发电既可并网运行，也可以和其他能源如柴油发电、太阳能发电、水利发电机组形成互补系统，还可以独立运行，因此对于解决边远地区的用电问题提供了现实可行性。
（9）单机容量小由于风能密度低决定了单台风力发电机组容量不可能很大，与现在的火力发电机组和核电机组无法相比。
风力发电技术
风力发电机及其相关技术 风力发电机及其相关技术 孟 明 ，王喜平 ，许镇琳 关键词：风能；风力发电；风力发电机；恒速恒频；变速恒频
1引 言 随着人类社会的发展，能源、环境成为当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题，以清洁、可再生能源为主的能源结构将成为未来发展的必然。风能作为一种清洁、无污染的可再生能源越来越受到人们的关注，从某种意义上来说，风力发电将成为2l世纪最具大规模开发前景的新能源之一。 风力发电包含两个能量转换过程：即风力机将风能转换为机械能和发电机将机械能转换为电能。在由机械能转换为电能的过程中，发电机及其控制是整个系统的核心，它不仅直接影响整个系统的性能、效率和供电质量，而且也影响到风能吸收装置的运行方式、效率和结构。因此，研制和选用适合于风电转换的运行可靠、效率高、控制及供电性能良好的发电机系统，是风力发电的关键 。 2风力发电机相关技术 2．1风力机的特性 风力机是风力发电机的原动机，它通过叶片捕获风能，并将其转换为机械能。由于流经风轮后，风速不可能为零，因此风能不可能完全被利用，仅有一部分能量被吸收。风轮从风中吸收的功率与风轮的功率系数C。、风轮扫掠面积4、空气密度P、风速 有关。对于已经安装完成的风力机，其输出功率主要取决于风速和风轮的功率系数。根据贝兹理论，风轮的功率系数c 的理论最大值为0．593。实际中，风轮的功率系数与风速、风力机转速、以及风力机叶片参数有关，一般为C。=C。(卢，A)，其中，A为叶尖速比即风轮叶片的叶尖速度与风速之比，在桨距角一定时，功率系数C 与叶尖速比A的关系如图l所示，对应于叶尖速比A 功率系数有一最大值C。 ，因风速经常变化，所以为实现最大风能捕获，风力机要变速运行以维持叶尖速比A 不变。图1 功率系数与叶尖速比的关系曲线 12．2风力发电机的运行方式 j 2．2．1独立运行 ! 风力发电机输出的电能经蓄电池蓄能，直接或： 通过逆变器转换成交流电供应用户使用。一般用于； 边远农村、牧区、海岛、边防哨所等电网达不到的地： 区，解决居民的基本用电问题。发电机单机容量一； 般为几百瓦到几千瓦。 i 2．2．2联合互补运行 ； 为了弥补风能随机性大且不可控的缺点，提高 稳定、持续供电的能力，将风力发电机组同其它发电 墨 方式联合互补运行，形成了风力一柴油互补运行、风 发 力一太阳能互补运行和风力一柴油一太阳能互补运 行三种方式，大大提高了供电的可靠性及稳定性，减 餐 少了储能装置的容量，有效地降低了运行成本。 ；塑 2．2．3并网运行 技 风力发电机与电网相连，通过电网输送电能，形； 成风电场，弥补了风能能量密度低的弱点，降低了设 备投资和发电成本，成为大规模开发利用风能的最一 维普资讯 http://www.cqvip.com 触持电棚 2004年第9期。 经济有效方式。 2．3并网型风力发电系统的调节控制 风力机和发电机是风力发电系统实现机电能量 转换的两大主要部分，有限的机械强度和电气性能 必然使其受到功率和速度的限制，因此，风力机和发 j电机的功率和速度控制是风力发电的关键技术之一。 2．3．I风力机的调节方式 (I)定桨距失速调节 这是传统的丹麦风电技 术的核心，一般用于恒速运行。其基本原理是桨叶 与轮毂固定连接，桨距角不变，利用桨叶翼型本身的 失速特性，在高于额定风速条件下，气流的功角增大 到失速条件，使桨叶的表面产生紊流，效率降低，达 到限制功率的目的。该方式控制调节、简单可靠，但 叶片重，结构复杂，成型工艺难度较大，桨叶、轮毂和 塔架等部件受力增加，机组的整体效率较低。 ! (2)变桨距调节风轮叶片的桨距角可随风速 i变化，一般用于变速运行的风力发电机。主要目的 i是改善风力机的起动性能和功率输出特性。主要调 j节方法为：发电机起动时，通过调节桨距角，对转速 进行控制；并网后对功率进行控制，当输出功率小于 i额定功率时，桨距角等于零，不作任何调节；当输出 ； 功率大于额定功率时，调节桨距角，以减小功角，使 ： 输出功率保持在额定值。优点是桨叶受力较小，可 做得比较轻巧，减少了材料，降低了整机重量；桨距 i角调节增加了功率输出，提高了运行性能 但变桨 距调节机构增加了结构的复杂性，使可靠性降低。 i (3)主动失速调节 主动失速调节方式是前两 ；种功率调节方式的组合，吸取了被动失速和变桨距 调节的优点，桨叶采用失速特性，调节系统采用变桨 距调节。低风速时，采用变桨距调节，优化机组功 率的输出；达到额定功率后，桨叶节距主动向失速 ； 方向调节，将功率调整在额定值以下，限制机组最大 功率输出，随着风速的不断变化，桨叶仅需微调即可 维持失速状态；另外调节桨叶可实现气动刹车。其 优点是既有失速特性，又可变桨距调节，提高了机组 的运行效率，减弱了机械刹车对传动系统的冲击，控 !制容易，输出功率平稳，执行机构的功率相对较小。 罂 2．3．2风力发电机的调节方式 券 (I)恒速恒频恒速恒频保持发电机的转速不 ；变，从而得到恒频的电能。由于风速经常变化，显然 盒!功率系数c 不可能保持在最佳值，不能最大限度地 犟 捕获风能，效率低。 拉 (2)变速恒频变速恒频是指发电机的转速随 ；风速变化，通过适当的控制得到恒频电能 叶片一 般采用变一节桨距控制桨发距结电机构转。其速调节方法是：起动时，通过调 。并网后，在额定风速以下， 调节发电机反转矩使转速跟随风速变化，保持最佳 叶尖速比以获得最大风能；在额定风速以上，采用变 速与桨叶节距双重调节，限制风力机获取的能量，保 证发电机功率输出的稳定性，减轻了桨距调节的频 繁动作，获得了良好的动态特性，提高了传动系统的 柔性，已成为目前公认的最优化调节方式，也是未来 风电技术发展的主要方向。其主要优点是可大范围 调节转速，使功率系数保持在最佳值，从而最大限度 地吸收风能，效率高；能吸收和存储阵风能量，可减 少阵风冲击对风力发电机产生的疲劳损坏、机械应 力和转矩脉动，延长机组寿命，减小噪声；而且还可 控制有功功率和无功功率，改善电能质量。但控制 复杂，成本高，需要避免共振的发生。 2．4并网技术 国内外并网运行的风力发电机大多采用异步发 电机，主要原因是异步机并网较同步机简单，易操作 2．4．1异步发电机的并网技术 (1)直接并网该方法只需发电机相序与电网 相同，转速接近同步速，即可并网。方法简单、操作 容易，不需同步设备和整步操作，但并网瞬间冲击电 流和电压降落较大。一般适用于发电机容量较小、 电网容量比较大的场合。 (2)准同期并网 并网前首先用电容器激磁， 建立额定电压，然后对发电机电压、频率和相位进行 调整，当与电网一致时，投入电网运行。该方法冲击 电流较小，对电网电压影响不大。但设备多，操作复 杂，时间长。一般适用于电网容量相对风力发电机 不太大的场合。 (3)降压并网在发电机与系统之间串接电抗 器、电阻以减少冲击电流的大小和电网电压下降的 幅度。但增加了设备投资。一般适用于中、大型异 步发电机。 (4)可控硅软并网 异步发电机通过双向可控 硅和电网连接，调节可控硅使导通角逐渐增大，可平 稳并入电网。并网中可控硅既限制了电流，又作为 开关使开关频率显著提高，已成为目前较先进的并 网方法。 2．4．2同步发电机的并网技术 (1)准同期并网 同步发电机准同期并网是使 发电机满足准同期并网条件后，合闸并网的方式： 其过程基本与传统的同步发电机准同期并网相同。
风力发电科普知识
风力发电科普知识（图文版）目录什么是风能？------------------------------------------------------------------------------------ 4风能来源于何处？ ----------------------------------------------------------------------------- 5风功率如何计算？ ----------------------------------------------------------------------------- 5全球风能总量有多大？ ----------------------------------------------------------------------- 6我国风能总量有多少？ ----------------------------------------------------------------------- 6风是怎样形成的? ------------------------------------------------------------------------------- 6大气运动的受力影响是什么？ -------------------------------------------------------------- 6地形对风有什么影响？ ----------------------------------------------------------------------- 7什么是海风，陆风；山风，谷风？ -------------------------------------------------------- 7为什么说风能是一种绿色能源？ ----------------------------------------------------------- 8发展风力发电具有什么优势？ -------------------------------------------------------------- 9人类利用风能的历史 -------------------------------------------------------------------------- 9什么是风电场？ ------------------------------------------------------------------------------- 10中国风力资源分布 ---------------------------------------------------------------------------- 11风力发电的经济性 ---------------------------------------------------------------------------- 12建立风电场的应用考虑有哪些方面？ ---------------------------------------------------- 13风力发电机噪音大么？ ---------------------------------------------------------------------- 14风力发电机组的分类及各自特点 ---------------------------------------------------------- 14风力发电机的功率曲线 ---------------------------------------------------------------------- 19什么是风力发电机的额定输出功率 ------------------------------------------------------- 20典型风力发电机各部件介绍 ---------------------------------------------------------------- 20风力发电机的工作原理 ---------------------------------------------------------------------- 28我国现阶段主要风力发电机型的发电过程 ---------------------------------------------- 29直驱式风力发电机组的特点 ---------------------------------------------------------------- 30什么是电网？----------------------------------------------------------------------------------- 32风机并网需要考虑哪些方面？ ------------------------------------------------------------- 32并网运行模式的规模划分 ------------------------------------------------------------------- 32风力发电机的并网有什么好处？ ---------------------------------------------------------- 33什么是“防孤岛功能”------------------------------------------------------------------------ 33风力发电机并网运行的模式及其特点（根据发电机划分）------------------------- 33影响风电项目投资收益的几个因素 ------------------------------------------------------- 36风电项目开发流程 ---------------------------------------------------------------------------- 39风电项目的投资构成是什么？ ------------------------------------------------------------- 40风力发电项目的度电成本 ------------------------------------------------------------------- 41功率曲线与发电量 ---------------------------------------------------------------------------- 42风资源状况的评价指标 ---------------------------------------------------------------------- 43知识丰富生命！知识就是力量！什么是风能？风能就是空气的动能,是指风所负载的能量，风能的大小决定于风速和空气的密度。
风力发电机组基本结构与工作原理
电气工程新技术专题题目：风力发电机组基本结构与工作原理及其控制技术专业：电气工程及其自动化班级：*********姓名：*********学号：*********指导老师：*********本周的电气工程新技术专题中，主要讲解了一些关于风力发电机组的基本姐与工作原理方面的知识，使我们对此有了初步的认识，下面我将简单叙述一下我对风力发电机的了解。
风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。
广义的说，它是一种以太阳微热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。
风力发电机利用的是自然能源，相对柴油发电要好得多。
但若应急来用的话还是不如柴油发电机。
风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。
一、风力发电机的基本结构风力发电机组是由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。
各主要组成部分功能简述如下：（1）叶片叶片是吸收风能的单元，用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。
（2）变浆系统变浆系统通过改变叶片的桨距角，使叶片在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。
（3）齿轮箱齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。
（4）发电机发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。
转子与变频器连接，可向转子回路提供可调频率的电压，输出转速可以在同步转速±30%范围内调节。
（5）偏航系统偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电效率。
同时提供必要的锁紧力矩，以保障机组安全运行。
（6）轮毂系统轮毂的作用是将叶片固定在一起，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转动轴上。
轮毂结构是3个放射形喇叭口拟合在一起的。
（7）底座总成底座总成主要有底座、下平台总成、内平台总成、机舱梯子等组成。
通过偏航轴承与塔架相连，并通过偏航系统带动机舱总成、发电机总成、变浆系统总成。
风能工作原理
风能工作原理风能是一种可再生的能源，被广泛用于发电和动力系统。
风能的利用原理主要基于风的动力，通过风力涡轮机将风能转化为机械或电能。
本文将探讨风能的工作原理以及其在不同领域的应用。
一、风能的产生和传输风是由于地球表面的温度差异和大气压力差异引起的，当温度和压力不均匀时，空气就会形成气流，并通过地球自转产生风。
风是一种高速的气流，可以在大气中传输能量。
二、风力发电风力发电是利用风能产生电能的一种方式。
风力涡轮机（也称为风力发电机）是最常见的风力发电设备。
涡轮机的核心部分是涡轮叶片，当风吹过叶片时，叶片会受到推力并开始旋转。
旋转的叶片将机械能转化为转轴上的动能。
这个转轴连接到发电机，通过发电机将机械能转化为电能。
三、风能转换效率风能转换效率是指风能转化为机械或电能的比例。
影响风能转换效率的因素有风速、涡轮机的设计和质量等。
一般而言，风速越高，风能转换效率越高。
涡轮机的设计和质量也会直接影响转换效率。
目前，涡轮机的设计已经相当成熟，可以最大程度地提高转换效率。
四、风能的应用领域1. 风力发电：风能最常见的应用是用于发电。
风力发电已经成为一种重要的清洁能源，可以替代传统的化石燃料发电，减少环境污染和温室气体排放。
2. 交通运输：风能在交通运输领域也有应用。
例如，帆船利用风的推动力进行航行，这样既减少了能源消耗，也减少了对环境的污染。
3. 地热风能利用：在地热领域，风能可以利用地热能发电过程中产生的废热。
这种方式可以提高地热发电的效率，并减少能源的浪费。
4. 空调和供暖系统：风能可以通过风扇和风道被应用于空调和供暖系统中，提供舒适的室内环境。
五、风能的优势和挑战风能作为一种可再生能源，具有以下优势：1. 环保：风能发电不产生二氧化碳等温室气体，对环境污染较小。
2. 可再生：风能是地球上不可枯竭的资源，可以持续利用。
3. 分布广泛：风能资源遍布世界各地，特别是海洋和平原地区。
4. 经济性：随着技术进步和规模化生产的推进，风能发电成本逐渐降低。