风力发电原理第三章_肖 ppt解析
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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。
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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。
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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。
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（一）风力发电设备
风力发电原理ppt课件
类型：有传统风车、低速风力机及高速风力 机
7
水平轴力风机图
8
9
3、垂直轴风力机
特点：凡风轮转轴与地面呈垂直状态的风 力机叫垂直抽风力机。
形式有：如s型、H型、Ф型等。 应用：虽然目前垂直轴风力机尚未大量商
品化，但是它有许多特点，如不需大型 塔架、发电机可安装在地面上、维修方 便及叶片制造简便等，研究日趋增多， 各种形式不断出现。各种形式的垂直轴 风力机。
13
14
机组的总体结构
机组的总体结构图：
风轮
增速器
发电机
主继电器
风
电网 主开关 变压器
变桨 风
转速 风速
熔断器
晶闸管 并网
控制系统
功率
15
无功补偿
（三）风力发电机主要组成部分介绍
1、风轮
风力机区别于其他机械的最主 要特征就是风轮。风轮一般由 2～3个叶片和轮毂所组成，其 功能是将风能转换为机械能。
齿轮箱的主要功能就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转速。齿轮 箱 对于大型风力发电机，由于限制其转速，传动 装置的增速比一般为40—50。 这样，可以降低发 电机重量，从而降低成本。
21
5、偏航系统
用来调整风力机的风轮叶片旋转平而与空气流动方 向相对位置的机构。因为当风轮叶片旋转平面与气 流方向垂直时，也即是迎着风向时，风力机从流动 的空气中获取的能量最大，因而风力机的输出功率 最大，所以调向机构又称为迎风机构(通称偏航系 统)。整个偏航系统由电动机及减速机构、偏航调 节系统和扭缆保护装置等部分组成。
并不断横切风流 。
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。
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水平轴力风机图
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9
3、垂直轴风力机
特点：凡风轮转轴与地面呈垂直状态的风 力机叫垂直抽风力机。
形式有：如s型、H型、Ф型等。 应用：虽然目前垂直轴风力机尚未大量商
品化，但是它有许多特点，如不需大型 塔架、发电机可安装在地面上、维修方 便及叶片制造简便等，研究日趋增多， 各种形式不断出现。各种形式的垂直轴 风力机。
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机组的总体结构
机组的总体结构图：
风轮
增速器
发电机
主继电器
风
电网 主开关 变压器
变桨 风
转速 风速
熔断器
晶闸管 并网
控制系统
功率
15
无功补偿
（三）风力发电机主要组成部分介绍
1、风轮
风力机区别于其他机械的最主 要特征就是风轮。风轮一般由 2～3个叶片和轮毂所组成，其 功能是将风能转换为机械能。
齿轮箱的主要功能就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转速。齿轮 箱 对于大型风力发电机，由于限制其转速，传动 装置的增速比一般为40—50。 这样，可以降低发 电机重量，从而降低成本。
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5、偏航系统
用来调整风力机的风轮叶片旋转平而与空气流动方 向相对位置的机构。因为当风轮叶片旋转平面与气 流方向垂直时，也即是迎着风向时，风力机从流动 的空气中获取的能量最大，因而风力机的输出功率 最大，所以调向机构又称为迎风机构(通称偏航系 统)。整个偏航系统由电动机及减速机构、偏航调 节系统和扭缆保护装置等部分组成。
并不断横切风流 。
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。
风力发电简单原理ppt课件
的技术难度。
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33
风机是有许多转动部件的。业
已说明，机舱在水平面旋转，随时 跟风。风轮沿水平轴旋转，以便产 生动力。在变桨矩风机，组成风轮 的叶片要围绕根部的中心轴旋转， 以便适应不同的风况。在停机时， 叶片尖部要甩出，以便形成阻尼。 液压系统就是用于调节叶片桨矩、 阻尼、停机、刹车等状态下使用。
下图）。离地面2m以内的区域称为
底层；2—100m的区域称为下部摩
擦层，二者总称为地面境界层；从
100—1000m的区段称为上部摩擦层，
以上三区域总称为摩擦层。摩擦层
之上是自由大气。
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10
大气层的构成图
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11
地面境界层内空气流动受涡 流、黏性和地面植物及建筑物等 的影响，风向基本不变，但越往 高处风速越大。各种不同地面情 况下，如城市、乡村和海边平地， 其风速随高度的变化如下图所示。
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风能特点
风能与其它能源相比，既有其明显 的优点，又有其突出的局限性。风能具 有四大优点和三大弱点。
四大优点是：
蕴量巨大； 可以再生； 分布广泛； 没有污染。
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三大弱点是：
1、密度低。 这是风能的一个重要缺陷。由于风
能来源于空气的流动，而空气的密度是 很小的，因此风力的能量密度也很小， 只有水力的1／816。在各种能源中，风 能的含能量是极低的，给其利用带来一 定的困难。
和季节的变化。通常一天之中风的强弱 在某种程度上可以看作是周期性的。如 地面上夜间风弱，白天风强；高空中正 相反是夜里风强，白天风弱。这个逆转 的临界高度约为100～150m。下图是在 日本川口国际广播电台的无线电铁塔上
风力发电原理(课堂PPT)
29
3）对于直流电励磁方式的同步电机，转子转速的调 节可以通过控制励磁电流的大小来控制电磁转矩， 从而使风力发电系统获得最大风能捕获效率；对于 永磁同步电机，可以通过调节直流电压的方式来控 制电磁转矩，从而使风力发电系统获得最大风能捕 获效率，风能利用率高；
4）对于直流励磁方式的同步电机，励磁损耗较小； 对于永磁同步电机，则存在永磁材料的消磁现象。
36
（五）风的能量与测量
产生能量的基本要素： 风具有一定的质量
和速度。
风能的一些主要特性参数：如风能、风能密
度、风速与风级、风向与风频以及风的测量等。
1）风能：空气运动产生的动能称为“风能”。 2）风能密度：单位时间内通过单位截面积的风
能。
37
3）风速与风级：风速就是空气在单位时间内移
动的距离，国际上的单位是米／秒(m/s)或千米／ 小时(km／h)。分13级
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。
26
2、双馈式异步风力发电机组
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；
11
Ф型风力机图
12
13
（二）风力发电系统
从外部看，整个风力发电机组 看上去只有三个主要部分：风 轮、机舱和塔架。
发电机、传动系统、控制系统 等都集成在机舱内。
机舱除了承担容纳所有机械部 件的功能，还起到承受所有外 力（ 包括静负载及动负载） 的作用。
机舱底盘和塔架之间有回转体 ，使机舱可水平转动。
3）对于直流电励磁方式的同步电机，转子转速的调 节可以通过控制励磁电流的大小来控制电磁转矩， 从而使风力发电系统获得最大风能捕获效率；对于 永磁同步电机，可以通过调节直流电压的方式来控 制电磁转矩，从而使风力发电系统获得最大风能捕 获效率，风能利用率高；
4）对于直流励磁方式的同步电机，励磁损耗较小； 对于永磁同步电机，则存在永磁材料的消磁现象。
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（五）风的能量与测量
产生能量的基本要素： 风具有一定的质量
和速度。
风能的一些主要特性参数：如风能、风能密
度、风速与风级、风向与风频以及风的测量等。
1）风能：空气运动产生的动能称为“风能”。 2）风能密度：单位时间内通过单位截面积的风
能。
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3）风速与风级：风速就是空气在单位时间内移
动的距离，国际上的单位是米／秒(m/s)或千米／ 小时(km／h)。分13级
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。
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2、双馈式异步风力发电机组
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；
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Ф型风力机图
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（二）风力发电系统
从外部看，整个风力发电机组 看上去只有三个主要部分：风 轮、机舱和塔架。
发电机、传动系统、控制系统 等都集成在机舱内。
机舱除了承担容纳所有机械部 件的功能，还起到承受所有外 力（ 包括静负载及动负载） 的作用。
机舱底盘和塔架之间有回转体 ，使机舱可水平转动。
风力发电教程PPT课件
3、叶素上的受力分析 • 在W的作用下，叶素受到一个气动合力元dR，可分解为平行于W的阻力元dD和垂直于
W的升力元dL。 • 另一方面，dR还可分解为推力元dF和扭矩元dT，由几何关系可得：
dF＝dLcos + dDsin dT＝r(dLsin - dD cos )
• 由于可利用阻力系数CD和升力系数Cl 分别求得dD和dL: 2 dL = 1/2 CLW C dr 2 dD = 1/2 CD W C dr 故dF和dT可求。
• 安装角：桨叶剖面上的翼 弦线与旋转平面的夹角， 又称桨距角，记为。
• 半径r处叶片截面的几何桨距：在r处几何螺旋线的螺距。 可以从几个方面来理解：
—几何螺旋线的描述：半径r，螺旋升角。 —此处的螺旋升角为该半径处的安装角r。 —该几何螺旋线
与r处翼剖面 的弦线相切。 —桨距值： H=2r tg r
—气动力矩：合力R对（除自己的作用点外）其它点的力矩，记为M。又称扭转力矩。
• 为方便使用，通常用无量刚数值表示翼剖面的气动特性，故定义几个气动力系数： 2 升力系数： CL=L / (1/2 V C) 2 阻力系数： CD=D / (1/2 V C) 22 气动力矩系数： CM=M / (1/2 V C )
—厚度分布：沿着翼弦方向的厚度变化。 • 弯度：翼型中弧线与翼弦间的距离。
—弯度分布：沿着翼弦方向的弯度变化。
2、作用在翼型上的气动力
重要概念：攻角 气流速度与翼弦间所夹的角度，记做，又称迎角。 M
V C
L
R
• 由于机翼上下表面所受的压力差，实际上存在着一个指向上翼面的合力，记为R。
—阻力与升力：R在风速方向的投影称为阻力，记为D；而在垂直于风速方向上的投影称 为升力，记为L。
W的升力元dL。 • 另一方面，dR还可分解为推力元dF和扭矩元dT，由几何关系可得：
dF＝dLcos + dDsin dT＝r(dLsin - dD cos )
• 由于可利用阻力系数CD和升力系数Cl 分别求得dD和dL: 2 dL = 1/2 CLW C dr 2 dD = 1/2 CD W C dr 故dF和dT可求。
• 安装角：桨叶剖面上的翼 弦线与旋转平面的夹角， 又称桨距角，记为。
• 半径r处叶片截面的几何桨距：在r处几何螺旋线的螺距。 可以从几个方面来理解：
—几何螺旋线的描述：半径r，螺旋升角。 —此处的螺旋升角为该半径处的安装角r。 —该几何螺旋线
与r处翼剖面 的弦线相切。 —桨距值： H=2r tg r
—气动力矩：合力R对（除自己的作用点外）其它点的力矩，记为M。又称扭转力矩。
• 为方便使用，通常用无量刚数值表示翼剖面的气动特性，故定义几个气动力系数： 2 升力系数： CL=L / (1/2 V C) 2 阻力系数： CD=D / (1/2 V C) 22 气动力矩系数： CM=M / (1/2 V C )
—厚度分布：沿着翼弦方向的厚度变化。 • 弯度：翼型中弧线与翼弦间的距离。
—弯度分布：沿着翼弦方向的弯度变化。
2、作用在翼型上的气动力
重要概念：攻角 气流速度与翼弦间所夹的角度，记做，又称迎角。 M
V C
L
R
• 由于机翼上下表面所受的压力差，实际上存在着一个指向上翼面的合力，记为R。
—阻力与升力：R在风速方向的投影称为阻力，记为D；而在垂直于风速方向上的投影称 为升力，记为L。
《风力发电原理》课件
风力发电机的组成部分
风轮
风轮是风力发电机最重要的 组成部分，它通过叶片的旋 转捕捉风能。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ风轮轴
风轮轴与风轮相连，将风能 转化为旋转能，提供给发电 机产生电能。
转向装置
转向装置用于调整风轮的朝 向，使其始终面向风的方向， 高效地捕捉风能。
发电机
发电机将风轮转动产生的旋转能转化为电能， 供电网络使用。
风力发电是一种可再生的、零排放的电力源。风力发电原理基于风轮叶片的旋转，将风能转化为电能。风力发 电在中国已迅速发展，成为世界最大的风电市场之一。
控制系统
控制系统用于监测和控制风力发电机的运行， 确保安全和高效的发电。
风力发电的优缺点
优点
• 可再生 • 零排放 • 易维护
缺点
• 受到天气的影响 • 稳定性差
风力发电在中国
• 截至2021年，中国风力发电已成为世界最大的风电市场。 • 2020年，中国风电装机容量已达254,000 MW。
总结
《风力发电原理》PPT课件
风力发电原理是利用风能转化为电能的过程。本课件将介绍风力发电的原理、 组成部分、优缺点以及在中国的发展情况。
什么是风力发电？
风力发电是利用风力发电机将风能转化为电能的过程。
风力发电原理是什么？
风力发电原理基于风轮叶片的旋转，将风能转化为旋转能，再通过发电机将 旋转能转化为电能。
风力发电技术讲义PPT课件
03
风力发电机组与设备
风力发电机组的主要类型与特点
水平轴风力发电机组
利用水平轴将风能转化为机械旋 转动力，根据风向调节转子叶片 角度，具有较高的风能利用率。
垂直轴风力发电机组
利用垂直轴将风能转化为机械 旋转动力，无需调节转子叶片 角度，适用于低风速地区。
大型风力发电机组
适用于风能资源丰富的地区， 具有高发电量、低成本等优点 ，但建设和安装周期较长。
预防性检修
根据机组运行状态和历史数据，预测 潜在的故障，提前进行检修，避免故 障发生。
风力发电场的运营模式与产业链
01
02
03
运营模式
介绍风力发电场的运营模 式，包括独立运营、合作 运营、租赁运营等。
产业链
分析风力发电产业链的各 个环节，包括设备制造、 风电场建设、运营维护、 电力输送等。
商业模式
风力发电技术的未来发展趋势
技术创新
未来风力发电技术的发展将继续依赖于技术创新，包括新材料、新工艺、智能控制等方面的研究与应 用。这些技术将进一步提高风能利用率和发电效率。
海上风电
海上风电是未来风能发展的重要方向。随着海上风电技术的成熟和成本的降低，海上风电将成为全球 能源供应的重要来源之一。同时，海上风电的建设也将促进海洋工程、船舶制造等相关产业的发展。
风力发电与其他可再生能源的协同发 展有助于提高可再生能源的总体占比， 加速能源结构的转型和优化。
感谢您的观看
THANKS
包括维护、管理、保险等方面 的费用。
投资回报期
评估风电场的投资回报期，判 断投资是否具有经济可行性。
05
风力发电的运行与维护
风力发电机组的运行管理
风力发电机组的启动与关闭
风力发电机PPT课件
整流器 转子励磁绕组 定子三相绕组
励磁调节器
蓄电池组
2024/1/12
图3-18硅整流自励式交流同步发电机电路原理图
第30页/共119页
（4）电容自励式异步发电机
电容自励式异步发电机是在异步发电机定子绕组的输出端接上电
容，以产生超前于电压的容性电流建立磁场，从而建立电压。其电路
示意图如下图所示。
A B
2024/1/12
第34页/共119页
2024/1/12
第35页/共119页
2024/1/12
双馈异步发电机工作原理：
异步发电机中定、转子电流产生的旋转磁场始终是相对静止的，当
发电机转速变化而频率不变时，发电机转子的转速和定、转子电流的频
率关系可表示为：
f1
p n 60
f2
式中
f1——定子电流的频率（Hz），f1=pn1/60，n1 为同步转速；
风力等级与风速的关系： N 0.1 0.824N 1.505
式中 VN——N级风的平均风速(m/s)； N——风的级数。
2024/1/12
第10页/共119页
4、风能
（1） 风能密度，空气在一秒钟内以速度ν流过单位面积产生的动
能。
E 0.5 3
表达式为：
（2） 风能，空气在一秒钟时间内以速度ν流过面积为S截面的动能。
SSW S
SSE
2024/1/12
第9页/共119页
2、风速
由于风时有时无、时大时小，每一瞬时的速度都不相同，所以 风速是指一段时间内的平均值，即平均风速。
3、风力
风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象， 按风力的强度等级来估计风力的大小。国际上采用的为蒲福风级， 从静风到飓风共分为13个等级。
励磁调节器
蓄电池组
2024/1/12
图3-18硅整流自励式交流同步发电机电路原理图
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（4）电容自励式异步发电机
电容自励式异步发电机是在异步发电机定子绕组的输出端接上电
容，以产生超前于电压的容性电流建立磁场，从而建立电压。其电路
示意图如下图所示。
A B
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2024/1/12
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双馈异步发电机工作原理：
异步发电机中定、转子电流产生的旋转磁场始终是相对静止的，当
发电机转速变化而频率不变时，发电机转子的转速和定、转子电流的频
率关系可表示为：
f1
p n 60
f2
式中
f1——定子电流的频率（Hz），f1=pn1/60，n1 为同步转速；
风力等级与风速的关系： N 0.1 0.824N 1.505
式中 VN——N级风的平均风速(m/s)； N——风的级数。
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4、风能
（1） 风能密度，空气在一秒钟内以速度ν流过单位面积产生的动
能。
E 0.5 3
表达式为：
（2） 风能，空气在一秒钟时间内以速度ν流过面积为S截面的动能。
SSW S
SSE
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2、风速
由于风时有时无、时大时小，每一瞬时的速度都不相同，所以 风速是指一段时间内的平均值，即平均风速。
3、风力
风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象， 按风力的强度等级来估计风力的大小。国际上采用的为蒲福风级， 从静风到飓风共分为13个等级。
第三章 风力发电机组的基础与施工 ppt课件
1）塔筒与地基接地装置，接地体应水平敷设。
2）接地网形式以闭合型为好。当接地电阻不满足要
求时，引入外部接地体。
3）接地体的外缘应闭合，外缘各角要作成圆弧形，
其半径不宜小于均压间距的一半，埋设深度应不小于 0.6m，并敷设水平均压带。 4）整个接地网的接地电阻应小于4Ω.
ppt课件 22
第二节 风力发电机组的施工
三、海上风力发电的基础 近海风电场风力发电机组的维护及安装费用昂贵， 相关费用是建设类似陆地风电场费用的四倍。降低风力
发电机的基础费用是降低海上风电场建设费用的关键因
素之一。
海上风机基础常见的有：
（一）单桩基础
（二）三脚架或多支架基础
（三）沉降基础
（四）浮运式基础
ppt课件
13
（一）单桩基础
单桩基础是近海安装风力发电机组使用最普遍的方 法。单桩基础特别适于浅水及 20-25 米的中等水深水域。 目前最大的直径为4米，但5-6米直径大的基础有望很快 面世。单桩基础的优点是安装简便，缺点是不能移动， 不适合软海床。如果安装地点的海床是岩石，钻的洞应 进入岩石一定深度。
服务的能力；施工地区的地形、地物及征（租）地范围
内的动迁项目和动迁量；施工水源、电源、通信可能的 供取方式、供给量及其质量状况；地方生活物资的供应 状况等。 3、类似工程的施工方案及工程总结资料。
二、基础的分类
三、海上风力发电的基础
四、基础与塔架连接方式
五、基础与塔架的接地ppt课件
2
一、风力发电机组对其基础的要求 平衡风力发电机组在运行过程中所产生的各种载荷，以
风力发电机组的基础用于安装、支承风力发电机组。
保证机组安全、稳定地运行。
因此，在设计塔架基础之前，必须对机组的安装现
2）接地网形式以闭合型为好。当接地电阻不满足要
求时，引入外部接地体。
3）接地体的外缘应闭合，外缘各角要作成圆弧形，
其半径不宜小于均压间距的一半，埋设深度应不小于 0.6m，并敷设水平均压带。 4）整个接地网的接地电阻应小于4Ω.
ppt课件 22
第二节 风力发电机组的施工
三、海上风力发电的基础 近海风电场风力发电机组的维护及安装费用昂贵， 相关费用是建设类似陆地风电场费用的四倍。降低风力
发电机的基础费用是降低海上风电场建设费用的关键因
素之一。
海上风机基础常见的有：
（一）单桩基础
（二）三脚架或多支架基础
（三）沉降基础
（四）浮运式基础
ppt课件
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（一）单桩基础
单桩基础是近海安装风力发电机组使用最普遍的方 法。单桩基础特别适于浅水及 20-25 米的中等水深水域。 目前最大的直径为4米，但5-6米直径大的基础有望很快 面世。单桩基础的优点是安装简便，缺点是不能移动， 不适合软海床。如果安装地点的海床是岩石，钻的洞应 进入岩石一定深度。
服务的能力；施工地区的地形、地物及征（租）地范围
内的动迁项目和动迁量；施工水源、电源、通信可能的 供取方式、供给量及其质量状况；地方生活物资的供应 状况等。 3、类似工程的施工方案及工程总结资料。
二、基础的分类
三、海上风力发电的基础
四、基础与塔架连接方式
五、基础与塔架的接地ppt课件
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一、风力发电机组对其基础的要求 平衡风力发电机组在运行过程中所产生的各种载荷，以
风力发电机组的基础用于安装、支承风力发电机组。
保证机组安全、稳定地运行。
因此，在设计塔架基础之前，必须对机组的安装现
风力发电机组的控制系统课件
第3章 风力发电机组的控制系统
•3.1 风力发电机组控制系统的控制策略和功能 •3.2 风力发电机组的基本组成 •3.3 风力发电机组控制系统的基本组成 •3.4 变桨距系统 •3.5 偏航系统 •3.6 液压系统 •3.7 安全保护系统 •3.8 控制系统的设计
3.1 控制系统的控制策略和功能
•控制目标： 保证系统的可靠运行 能量利用率最大 电能质量高 机组寿命长
服阀。因此具有电动机控制灵活和液压出力大的双重优点。
四、变桨距系统的控制 变桨距系统的控制是由控制器来实现的。控制器一方
面控制执行机构完成变桨距的动作，另一方面还要通过现 场总线实现与主控制器的通信。控制器的核心部件是微处 理器或PLC。
(1)开环控制 即将桨距角由顺桨状态(一般90°)按照一 定的顺控程序置为最大风能利用系数的角度(一般2°～3 °)，以获得最大起动力矩。 (2)闭环控制 通过变桨距控制使转速以一定升速率上升 至同步转速，进行升速闭环控制；为了对电网产生尽可能 小的冲击，控制器也同时用于并网前的同步转速控制。
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3.4 变桨距系统
变桨系统的主要功能是通过调节桨叶对气流的攻角，改变风力机的 能量转换效率从而控制风力发电机组的功率输出，变桨系统还在机组需 要停机时提供空气动力制动。
变桨执行机构是变速恒频风力发电机组控制系统的一个重要组成部 分，通常采用液压驱动或电驱动，在设计阶段需要考虑两种方式的优点 和缺点。 主要有三种组合形式： 1、液压变桨距系统； 2、电动变桨距系统； 3、电-液结合的变桨距系统。
3.5 偏航系统
二、偏航系统的组成和工作原理
偏航系统是一个自动控制系统，其组成和工作原理如下图。
3.5偏航系统
偏航系统结构
偏航系统的执行机构一般由偏航轴承、偏航驱动装置、 偏航制动器、偏航液压回路等部分组成。
•3.1 风力发电机组控制系统的控制策略和功能 •3.2 风力发电机组的基本组成 •3.3 风力发电机组控制系统的基本组成 •3.4 变桨距系统 •3.5 偏航系统 •3.6 液压系统 •3.7 安全保护系统 •3.8 控制系统的设计
3.1 控制系统的控制策略和功能
•控制目标： 保证系统的可靠运行 能量利用率最大 电能质量高 机组寿命长
服阀。因此具有电动机控制灵活和液压出力大的双重优点。
四、变桨距系统的控制 变桨距系统的控制是由控制器来实现的。控制器一方
面控制执行机构完成变桨距的动作，另一方面还要通过现 场总线实现与主控制器的通信。控制器的核心部件是微处 理器或PLC。
(1)开环控制 即将桨距角由顺桨状态(一般90°)按照一 定的顺控程序置为最大风能利用系数的角度(一般2°～3 °)，以获得最大起动力矩。 (2)闭环控制 通过变桨距控制使转速以一定升速率上升 至同步转速，进行升速闭环控制；为了对电网产生尽可能 小的冲击，控制器也同时用于并网前的同步转速控制。
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3.4 变桨距系统
变桨系统的主要功能是通过调节桨叶对气流的攻角，改变风力机的 能量转换效率从而控制风力发电机组的功率输出，变桨系统还在机组需 要停机时提供空气动力制动。
变桨执行机构是变速恒频风力发电机组控制系统的一个重要组成部 分，通常采用液压驱动或电驱动，在设计阶段需要考虑两种方式的优点 和缺点。 主要有三种组合形式： 1、液压变桨距系统； 2、电动变桨距系统； 3、电-液结合的变桨距系统。
3.5 偏航系统
二、偏航系统的组成和工作原理
偏航系统是一个自动控制系统，其组成和工作原理如下图。
3.5偏航系统
偏航系统结构
偏航系统的执行机构一般由偏航轴承、偏航驱动装置、 偏航制动器、偏航液压回路等部分组成。
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2.基本性能和主要参数
1）功率曲线（切入、额定、切出风速） 2）风轮直径和轮毂高度 3）叶片数 4）风轮转速、叶尖速比 5）风轮锥角和风轮仰角
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表3-1 某型号1.5MW机组的主要技术规格
额定功率 / kW
1500
转子直径 / m
第三章 风力发电机组结构
内容
1.主要机组类型 2.基本性能和主要参数 3.机组的基本结构
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2
1.主要机组类型
1）根据风轮与塔架的相对位置，可分为上风向和下风向机组
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3
1.主要机组类型
2）根据功率调节方式，可分为失速机组和变桨机组
失速机组主要利用叶片的气动失速特性，即当入流风速 超过一定值时，在叶片后端将形成湍流状态，使升力系 数下降，而阻力系数增加，从而限制了机组功率的进一 步增加。
发电机类型
感应式带滑环发电机
发电机极对数
4
额定功率 / kW
1500
功率因数cos
0.9-1-0.9
电网连接
通过变流器
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塔架
锥形钢筒塔架
2.基本性能和主要参数
1）功率曲线（切入、额定、切出风速）
变速风华力北电发力电大机学组控计的学功院率肖曲运启线
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2.基本性能和主要参数
2）风轮直径和轮毂高度
风电机组功率和直径的发展
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2.基本性能和主要参数
3）叶片数
带有单叶片风轮、双叶片风轮和三叶片风轮的三种水平轴风电机组形式
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3）叶片数（续）
采用不同的叶片数，对风电机组的气动性能和结构设计都将产生 不同的影响。风轮的风能转换效率取决于风轮的功率系数。
（a）重力式结构 （b）筒式结构 （c）桩基固定式（单立柱、单立柱三桩、四腿导管架）
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海上风机特殊性
4）海上风电机安装、运行、操作和维护等方面都比陆地风场 困难。
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我国海上风机发展趋势——滩涂风电场
目前，我国已建或在建的滩涂风电场主要集中在潮上带及围垦区。潮间带 由于淤泥地质，风电设备运输安装都是难题。但是相比于近海风电，业内专家认为 潮间带风电场还具有一定成本优势。国内首个海上潮间带风力发电项目——龙源江 苏如东海上潮间带试验风场于09年10月并网发电成功，首批两台1.5兆瓦风力发电 机组正式并网运行。
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2）叶片
风电机组叶片应满足以下要求：
1）良好的空气动力外形，能够充分利用风电场的风资 源条件，获得尽可能多的风能；
2）可靠的结构强度，具备足够的承受极限载荷和疲劳 载荷能力；合理的叶片刚度，叶尖变形位移，避免叶 片与塔架碰撞；
2）海上风场遭遇极端气象条件的可能性大，强 阵风、台风和巨浪等极端恶劣天气条件都会造 成严重破坏，对于机组安全可靠性要求更高。
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海上风机特殊性
3）海上机组的基础比陆地机组复杂，必须根据海域的情况，选择不同的基础形式。 中浅海域常用的基础结构形式包括重力基础、单桩基础、吸力式桶形基础、三足 （四足）桩基础或三足（四足）吸力式桶形基础，而当水深大于50米时，多则选择 悬浮式基础。用于基础的建设费用占据较大比例。
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风电机组设计级别
国际电工委员会在其颁布的风电机组相关设计标准中（IEC64000-1），根据风速 和湍流状态参数将水平轴风电机组分成三个标准级别和一个特殊级别 。
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风电机组设计级别
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21
3.机组的基本结构
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塔架高度 / m
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切入风速 / m/s
3
额定风速 / m/s
12
切出风速 / m/s
20
转子
上风向、顺时针转动
叶片数
3
偏角 / °
4
标准转速 / rpm
20
齿轮箱结构形式
一级行星轮＋两级平行轴斜齿圆柱齿轮
变桨控制方式
独立电动变桨控制
制动刹车方式
独立叶片变桨控制+盘刹车
偏航控制系统
四个电动齿轮电机
在相同风速条 件下，叶片数 越少，风轮最 佳转速越高. 多叶片风轮由 于功率系数很 低.
不同叶片数的风轮的功率系华数北随电叶力大尖学速控比计学的院变肖化运曲启线
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3）叶片数（续）
因此用于衡量风轮转矩性能的另一个重要参数是转矩系数， 它定义为功率系数除以叶尖速比。
叶片数越多， 最大转矩系数 值也越大，对 应的叶尖速比 也越小，表明 启动转矩越大
a) 带增速齿轮箱风电机组
b) 直驱风电机组
华安装地理位置，可分为陆上机组和海上机组
a) 陆上风机
华北电力大学控计学院 肖b运) 启海上风机
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海上风机特殊性
1）海上风电场一般处于深度小于30米的中浅深 海域，海面平坦无障碍物，风况条件优于陆地。 但是风场与海浪、潮汐具有较强的耦合作用， 使得海上风电机组运行在随机海浪干扰下载荷 条件比较复杂。
变桨距机组的叶片和轮毂不是固定连接，叶片桨距角 可调。在超过额定风速范围时，通过增大叶片桨距角， 使攻角减小，以改变叶片升力FL与阻力FD的比例，达 到限制风轮功率的目的，使机组能够在额定功率附近 输出电能。
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1.主要机组类型
3）根据主轴传动方式，可分为带齿轮箱机组和直驱机组
1）总体结构 2）叶片 3）轮毂 4）轴系 5）发电机 6）机舱 7）偏航 8）塔架与基础
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1）总体结构
大型水平轴风电机组主要由风轮、机舱、塔架和基础组成。
风电机华北组电基力本大学结控构计学院 肖运启
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1）总体结构（续）
双 馈 风 电 机 组 内 部 结 构
不同叶片数风轮的转矩系数曲线
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2.基本性能和主要参数
4）叶尖速比
叶尖速比λ描述风电机组风轮特性的一个重要的 无量刚量，定义为风轮叶片尖端线速度与风速之 比，即
R
V
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2.基本性能和主要参数
5）风轮锥角和风轮仰角
风轮锥角是叶片与 风轮主轴相垂直的 旋转平面的夹角， 风轮仰角是风轮主 轴与水平面的夹角。