风力发电最大功15
风力发电原理(控制)
风电成本问题：目前风电成本较高需要降低风电成本提高风电 的经济性。
风力发电技术的发展前景和展望
技术创新：随着科技的不断进步风力发电技术将更加高效、可靠降低成本提高发电量。
政策支持：各国政府对可再生能源的支持力度不断加大将推动风力发电技术的发展。
市场竞争：随着风力发电市场的不断扩大竞争将更加激烈技术领先的企业将获得更大的市场 份额。
风力发电原理和控制技 术
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 风 力 发 电 原 理
03 风 力 发 电 机 组 控 制
技术
05 风 力 发 电 技 术 的 发
展趋势和挑战
04 风 力 发 电 机 组 控 制 技术的应用
Prt One
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Prt Two
风力发电原理
风力发电的基本原理
风能捕获：风能通过风力发电 机叶片转化为机械能
机械能转换：机械能通过发电 机转化为电能
电压与电流控制：通过控制系 统调节电压和电流使其稳定并 输送到电网
并网发电：与电网并联运行实 现风能的高效利用
风力发电机组的组成
风轮：捕获风能 并将其转换为机 械能
传动系统：将风 轮的机械能传递 到发电机
发电机：将机械 能转换为电能
Prt Three
风力发电机组控制 技术
风力发电机组控制系统的组成
风速传感器：测量风速为控制系统提供风速信息 控制系统：根据风速和发电机状态调节发电机组的功率输出 偏航系统：根据风向自动调整发电机组的迎风角度提高风能利用率 制动系统：在异常情况下对发电机组进行制动确保安全停机
风力发电机组控制策略
风力发电机组控制技术在节能减排中的应用
单台风力发电机组的功率上限
单台风力发电机组的功率上限风力发电机组的功率可以分为额定功率和最大功率两种。
额定功率是指在标准风速条件下，发电机组能够稳定输出的功率。
而最大功率则是在极端风速条件下，发电机组可以输出的最大功率。
在实际运行中，发电机组的功率往往受到风速、风向、温度等多个环境因素的影响，因此需要对功率进行调节和控制，以保证发电机组的安全运行和稳定输出。
在设计单台风力发电机组的功率上限时，首先需要考虑的是风资源。
风资源是风力发电的关键因素，决定了发电机组的发电潜力。
不同地区的风资源差异很大，影响了发电机组的功率输出。
一般来说，风速越高，发电机组的功率输出越大。
因此，在选择建设风力发电场的地点时，需要考虑地形、气候等因素，以最大程度地利用风资源。
其次，发电机性能也是影响功率上限的重要因素。
发电机的转子设计、线圈绕组、磁场设计等都会影响发电机的输出功率。
发电机的转速与转矩之间的关系决定了其功率输出的特性。
在设计发电机时，需要考虑到风力发电机组的工作条件，以保证发电机在不同风速下都能有效地输出电能。
另外，风力发电机组的叶片设计也对功率上限有重要影响。
叶片是风力发电机组的“风机”，起到捕捉风能并转化为旋转动能的作用。
叶片的设计直接影响了发电机组的效率和功率输出。
优秀的叶片设计可以减小风机叶片的阻力，提高转速和效率，最大化发电机组的功率输出。
在实际运行中，发电机组的功率受到多种因素的影响，需要进行功率控制和调整。
风力发电机组常采用变桨、变速等技术来调节叶片角度或发电机转速，以实现发电机组的功率调节。
通过控制发电机组的输出功率，可以平衡电网供需，提高发电效率，保证电网的稳定运行。
总的来说，单台风力发电机组的功率上限取决于风资源、发电机性能、叶片设计等多个因素，需要综合考虑来实现最大功率输出。
通过科学的设计和运行管理，可以充分发挥风力发电的潜力，为清洁能源发展做出贡献。
希望随着技术的不断进步，风力发电能够在未来发挥更大的作用，为人类创造更清洁、可持续的能源未来。
风力发电
风力发电风力发电是把风的动能转为电能。
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。
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。
风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面等，而现在，人们感兴趣的是如何利用风来发电。
一、资源我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW（陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。
而2003年底全国电力装机约5.67亿kW。
风是没有公害的能源之一。
而且它取之不尽，用之不竭。
对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。
海上风电是可再生能源发展的重要领域，是推动风电技术进步和产业升级的重要力量，是促进能源结构调整的重要措施。
我国海上风能资源丰富，加快海上风电项目建设，对于促进沿海地区治理大气雾霾、调整能源结构和转变经济发展方式具有重要意义。
国家能源局2015年9月21日发布数据显示，到2015年7月底，纳入海上风电开发建设方案的项目已建成投产2个、装机容量6.1万千瓦，核准在建9个、装机容量170.2万千瓦，核准待建6个，装机容量154万千瓦。
这与2014年末国家能源局《全国海上风电开发建设方案（2014-2016）》规划的总装机容量1053万千瓦的44个项目相距甚远。
为此，国家能源局要求，进一步做好海上风电开发建设工作，加快推动海上风电发展。
二、利用风是一种潜力很大的新能源，十八世纪初，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。
仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦；一马力等于0．75千瓦)的功率!有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。
第三章风力发电机组的特性分析
第三章风力发电机组的特性分析风力发电机组是利用风能转化为电能的装置，最主要的组成部分是风力发电机和控制系统。
在设计和运行过程中，需要对风力发电机组的特性进行分析，以了解其工作性能和电能输出能力。
本文将从风力发电机的功率特性、风速-功率曲线、风机性能系数、传动系统效率等几个方面进行分析。
首先，风力发电机组的功率特性是指在不同风速条件下，风力发电机的输出功率变化情况。
通常情况下，风速越高，发电机的输出功率越大。
然而，随着风速的增加，风力发电机的输出功率不会无限制地增加，而是会达到一个峰值后逐渐趋于稳定。
这是因为风力发电机在低风速下，转子转速较低导致输出功率较小；而在高风速下，由于受到空气动力学效应的限制，风力发电机无法进一步提高转速，从而限制了功率的增加。
其次，风速-功率曲线是描述风力发电机在不同风速下的输出功率变化情况的曲线。
通过绘制风速-功率曲线，可以直观地了解风力发电机在不同风速条件下的输出特性。
在曲线的初期阶段，发电机的输出功率随着风速的增加呈现较快的增长趋势；随着风速的继续增加，发电机的输出功率增长逐渐减缓，并在其中一点达到峰值；当风速继续增加时，发电机的输出功率趋于稳定。
第三，风机性能系数是评价风力发电机组性能的重要指标之一、风机性能系数定义为风力发电机的实际输出功率与理论最大输出功率之比，它能够反映风力发电机的利用效率。
风机性能系数通常介于0.2和0.6之间，数值越大表示风力发电机利用风能的效率越高。
最后，传动系统效率是指风力发电机组传动系统能量传递的效率。
传动系统由风轮、转子轴、传动装置等组成，承担将风能转化为电能的任务。
传动系统效率的高低对整个风力发电机组的能量转换效率有着重要影响。
提高传动系统效率可以降低能量损耗，提升风力发电机组的电能输出能力。
在实际应用中，风力发电机组的特性分析是优化设计和管理运维的关键步骤。
通过对风力发电机组的特性进行深入分析，可以帮助工程师了解风力发电机组的工作原理和限制条件，从而提高发电效果、降低成本并保障安全运行。
风力发电技术概论
三、风力发电运行方式
3. 风电场接入电网的方式 风电机组与变电所连接图
一台变压器多台风机
多台变压器多台风机
三、风力发电运行方式
3. 风电场接入电网的方式 风电场与电力系统实际连接图
三、风力发电运行方式
3. 风电场接入电网的方式 风电场与电力系统实际连接图
二、风力发电原理
1. 风力发电机组：风力机+发电机 1）风力机
二、风力发电原理
1. 风力发电机组：风力机+发电机 1）风力机
风速——功率特性曲线
1.0 Pmax PN
输出 0.8 功率 0.6
(kw) 0.4
0.2 vin
0
5
vN 10 15
当风速在额定风速以下时，输 出功率不超过额定功率时，属 于正常调节范围；当风速高于 额定风速时，机械调速装置的 存在将风力机的输出功率限制 在所允许的最大功率以内
适用范围：适用于国家电网公司经营区域内通过110（66） 千伏及以上电压等级与电网连接的新建或扩建风电场。
总的感受：[09]版比[06]版更加严格，对风电场开发商要 求更高
四、国网风电场接入电网技术规定
相同点
电网接纳风电能力以及无功调节 风电场运行电压以及电压调节
风电场运行频率及电能质量
风电场通信和信号 风电场接入电网检测
最小值对应一个确定的攻 角。
二、风力发电原理
风能转换成电能的过程
风
风(动)能 风机
机械能 发电机
风力发电系统的构成
监测显示装置
储能装置
电能
风能
能量转换装置 (风力发电机组)
电力用户
风力发电机组的主要参数
风力发电机组的主要参数包括以下几种：风轮直径：风轮直径是指风力发电机风轮叶片的最大直径，风轮直径越大，风力发电机的叶片转动时所受到的风力越大，从而产生更多的转动能量，进而产生更多的电能。
因此，风轮直径是影响风力发电机发电效率的重要参数。
额定功率：额定功率是指风力发电机在额定风速下所能够产生的电功率。
切入风速：切入风速是指风力发电机组开始运行时的风速。
额定风速：额定风速是指风力发电机在额定功率下运行时的风速。
切出风速：切出风速是指风力发电机组停止运行时的风速。
容量因子：容量因子是指风力发电机组实际输出的电功率与额定功率之比。
可利用小时数：可利用小时数是指一个年度内，风力发电机组能够正常运行的总小时数。
负荷因子：负荷因子是指风力发电机组在运行过程中，平均输出的电功率与额定功率之比。
损失因子：损失因子是指风力发电机组在运行过程中，由于各种原因导致的能量损失。
betz定律
betz定律Betz定律是流体力学中的一个基本定律，它描述了风力发电机转换风能的最大效率。
该定律是由德国物理学家Albert Betz在20世纪初提出的，并被广泛应用于风力发电领域。
Betz定律的核心思想是：在理想情况下，风力发电机的最大功率系数为0.59，也就是说转换风能的最大效率为59%。
这个数值被称为Betz限制。
为什么风力发电机不能达到100%的效率呢？这是因为当风经过风力发电机时，会产生一定的气流阻力。
如果风力发电机的功率系数超过Betz限制，将会导致气流阻力的增加，从而降低整个系统的效率。
因此，Betz定律给出了风力发电机转换风能的最大效率值。
根据Betz定律，风力发电机的功率系数可以通过以下公式计算：Cp = 16/27 * (1 - sqrt(1 - (P/A)*(2/ρ*V^2)))其中，Cp表示功率系数，P表示风力发电机的输出功率，A表示风轮的面积，ρ表示空气密度，V表示风速。
Betz定律的应用非常广泛。
在风力发电领域，工程师们利用这个定律来设计更高效的风力发电机。
通过优化风轮的形状和尺寸，调整叶片的角度，以及选择合适的转速，可以使风力发电机的功率系数接近Betz限制，从而提高整个系统的效率。
除了风力发电，Betz定律还可以应用于其他领域，比如水力发电和空气动力学。
在水力发电中，通过调整水轮的形状和尺寸，可以使水轮的效率接近Betz限制，从而提高发电效率。
而在空气动力学中，Betz定律可以用来计算飞机的升力系数，从而评估飞机的性能。
然而，需要注意的是，Betz定律是在理想情况下得出的结果。
在实际应用中，由于风速的变化、风轮的损耗等因素的影响，风力发电机的实际效率往往低于Betz限制。
因此，在设计和运营风力发电机时，需要综合考虑各种因素，以达到最佳的经济效益。
总结一下，Betz定律是风力发电领域的一个重要定律，它描述了风力发电机转换风能的最大效率。
通过优化风轮的形状和尺寸，调整叶片的角度，可以使风力发电机的功率系数接近Betz限制，从而提高发电效率。
小型风力发电机性能测试与分析
小型风力发电机性能测试与分析随着人们对清洁能源的需求不断增加，小型风力发电机作为一种新兴的清洁能源发电方式，受到了越来越多的关注。
然而，在实际使用过程中，不同型号风力发电机的性能表现存在较大差异，因此进行一定的性能测试与分析，对于风力发电机的选型和使用具有重要的意义。
一、风力发电机的性能参数在对风力发电机的性能进行测试前，需要先了解一些关键性能参数，包括：1. 风轮直径：直接决定风力发电机的叶片转动面积，对于一定类型的风速，风轮直径越大，产生的风能就越多。
2. 额定功率：指风力发电机在额定风速下可以正常输出的功率。
常见的小型风力发电机额定功率在500W-10kW之间。
3. 切入风速：指风速达到一定程度后，风力发电机才开始转动。
具体数值一般在3-5米/秒之间。
4. 切出风速：指风速降到一定程度后，风力发电机停止转动。
具体数值一般在25-30米/秒之间。
5. 发电效率：指风力发电机通过将风能转换为电能的效率。
常见小型风力发电机的发电效率在20%-30%之间。
二、风力发电机的性能测试1. 风速测试风速是风力发电机正常运行的前提条件，因此对风速进行测试非常重要。
常用的测试方法是使用风速检测仪，将检测仪置于距离地面高度为3-5倍风轮直径的位置，并检测一定时间内的平均风速。
2. 发电量测试发电量是衡量风力发电机性能的重要指标。
常用的测试方法是将风力发电机接入测量仪器，记录10-15分钟的发电数据，并计算平均值。
3. 噪音测试噪音对于使用风力发电机的周边环境影响较大，因此对风力发电机的噪音进行测试也是非常必要的。
常用测试方法是使用声级计测量风力发电机产生的噪音水平。
三、风力发电机的性能分析1. 发电效率分析通过对发电效率的测试，可以初步了解风力发电机的性能表现。
发电效率低可能是风力发电机所处的地理环境等原因导致，也可能是风力发电机本身存在问题。
在分析发电效率低的原因时，需要仔细观察风力发电机的整体结构，以及叶片材质等因素。
15KW风力发电机基本参数
15KW风力发电机基本参数1. 引言本文档介绍了15KW风力发电机的基本参数，包括其功率、转速、转子直径等关键指标。
这些参数对于评估其发电效能、选购适当的发电机以及设计风力发电系统都十分重要。
2. 基本参数以下是15KW风力发电机的基本参数：2.1 功率•额定功率：15KW•最大功率：17KW2.2 转速•额定转速：200 RPM•最大转速：250 RPM2.3 转子直径•转子直径：8.5 米2.4 转子方向•逆时针旋转2.5 切入风速•切入风速：3 米/秒2.6 切出风速•切出风速：25 米/秒2.7 发电机类型•三相异步发电机2.8 发电机效率•额定效率：≥0.852.9 发电机控制方式•变频控制系统3. 性能曲线表格1：15KW风力发电机性能曲线风速 (米/秒)功率 (KW)326699121215141815211524142712309336362390注：此表格为示例性能曲线，实际曲线可能略有不同。
4. 结论15KW风力发电机是一种适用于小型风力发电系统的发电设备。
其基本参数包括额定功率、最大功率、转速、转子直径等指标，这些参数对于设计和选择合适的风力发电系统至关重要。
此外，性能曲线提供了风速和相应功率的关系，可用于评估发电机的发电效能。
通过综合考虑这些参数，可以为风力发电系统的设计、购买和运行提供有效的参考。
5. 参考文献•[1] 张三等. (2010). 风力发电设备基本参数和性能研究. 电力科技发展, 35(2), 52-59.•[2] 李四, 王五. (2015). 风力发电机性能测试与分析.光电工程, 42(3), 78-84.。
《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。
风力发电机数据
顶部质量( 不含塔杆 ): 750千克
塔架类型 / 质量: 拉索钢管/900千克(高18米);独立塔杆/1500千克(高18米)
输出控制系统：控制器、逆变器
使用寿命: 20-25 year
可带负载：小村落、空调、加油站、收费站、冰箱、洗衣机、水泵、电饭锅、彩电、照明、电风扇、充电
安全风速:40m/s
塔高: 6.0米 顶部重量: 56kg
塔架类型/质量: 拉索钢管/45千克
输出控制系统：控制逆变器
使用寿命: 25年
可带负载：彩电（29英寸以下）、照明、电风扇、充电 ，电褥子
HF 2.8-600W
风轮直径: 2.8m
额定功率: 8m/s 额定功率: 600w
最大功率: 750w 输出电压: 24v
输出控制系统：控制器 逆变器
使用寿命: 20年
可带负载：冰箱、洗衣机、水泵、电饭锅、彩电、照明、电风扇、充电
注：2000W的风力发电机带3000W以上的逆变器可以带空调。
HF 5.0-3000W
风轮直径: 5.0 米
额定风速: 8(m/s) 额定功速: 3000瓦
最大功率: 4000瓦 输出电压:220V
工作风速: 3-30(m/s) 安全风速: 50(m/s)
塔架高: 12米(m) 顶部质量 ( 不含塔杆 ): 600千克
塔架类型 / 质量: 拉索钢管/900千克
独立塔杆/1500千克(高12米)
输出控制系统：控制器、逆变器
使用寿命: 20-25 year
可带负载：小村落、空调、加油站、收费站、冰箱、洗衣机、水泵、电饭锅、彩电、照明、电风扇、充电
输出控制系统：控制器、逆变器
风力发电机输出功率曲线图
1000w1000w 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s3456789101112输出功率 P(w)2065130240390580825110013001380风速 m/s13141516171819202122输出功率 P(w)1380135013101255118510959908757355701000w 技术参数风轮直径 (m)2.8工作电压 (V)DC48V/DC120VRotor Diameter Working Voltage AC240V叶片材料增强玻璃钢蓄电池组电压(V)/容量 (Ah)12×2=48/200Materialand numberReinfotcedfibber glass×3Battery voltage/of the blade capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)1000/1400调速方式偏航+电磁Rated power /maximumpower Speed regulationmethodTail turning andelectric magnet额定风速 (m/s)10停车方式手动Rated rotate speed Step method Brake by handdrag额定转速 (r/min)450发电机型式三相交流永磁Ratde rotate speed Generator styleThree phase,permanentmagnet启动风速 (m/s)3AA支架高度m/质量 kg6/85Startup wind speedAA Tower height/weight (m/kg)工作风速 (m/s)2008-03-25质量(不含塔杆)(kg)85Working wind speed Sruvived windspeed安全风速 (m/s)40AAA支架高度(m)/质量 (kg)6/280Sruvived wind speed AAA Tower eight/weight (m/kg)1500w1500w 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s3456789101112输出功率 P(w)30801703205408101150157018501990风速 m/s13141516171819202122输出功率 P(w)20101965190018201725163515401420128511451500w 技术参数风轮直径 (m)3.2工作电压 (V)DC48V/DC240VRotor Diameter Working Voltage AC240V叶片材料增强玻璃钢蓄电池组电压容量(V)/ (Ah)Materialand numberReinfotcedBattery voltage/12×2=48/200 fibber glass×3of the blade capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)1500/2000调速方式偏航+电磁Rated power /maximum Speed regulation Tail turning andpower额定风速 (m/s)10method停车方式electric magnet手动Rated rotate speed Step methodBrake by hand额定转速 (r/min)400发电机型式drag三相交流永磁Ratde rotate speed Generator styleThree phase,permanent启动风速 (m/s)3AA支架高度m/质magnet7/100Startup wind speed量 kgAA Tower height/weight工作风速 (m/s)2008-03-25(m/kg)质量(不含塔杆)120Working wind speed(kg) Sruvived wind安全风速 (m/s)50speedAAA支架高度7/350Sruvived wind speed (m)/质量 (kg) AAA Tower eight/weight(m/kg)5kw6250605057005315487044304000(m/s)额定风速停车方式手动5kw 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s 3456789101112输出功率 P(w)70200450850145021303030412054006150风速 m/s 13141516171819202122输出功率 P(w)6405650064155kw 技术参数5风轮直径 (m)工作电压 (V)DC120V/DC240VRotor Diameter 叶片材料增强玻璃钢Working Voltage 蓄电池组电压 AC240120V/200Ah Materialand numberReinfotced (V)/容量 (Ah)Battery voltage/240V/100Ahfibber glass×3of the blade 5000/6500capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)Rated power /maximum调速方式Speed regulation偏航+电磁Tail turning and powermethodelectric magnetRated rotate speed11Step methodBrake by hand 300drag额定转速 (r/min) Ratde rotate speed发电机型式Generator style三相交流永磁Threephase,permanent启动风速 (m/s)3AA支架高度m/质magnet8/150Startup wind speed量 kgAA Tower height/weight工作风速 (m/s)2008-04-30(m/kg)质量(不含塔杆)350Working wind speed(kg) Sruvived wind安全风速 (m/s)50speedAAA支架高度8/450Sruvived wind speed (m)/质量 (kg) AAA Tower eight/weight(m/kg)10kwmagnet 11043103759735900081957390650010kw 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s 456789101112输出功率 P(w)300840145024903930560078751020011800风速 m/s 13141516171819202122输出功率 P(w)12050119501160010kw 技术参数7风轮直径 (m)工作电压 (V)DC120V/240V Rotor Diameter Working Voltage 蓄电池组电压 AC400V 叶片材料增强玻璃钢Reinfotced (V)/容量 (Ah)120V/300Ah Materialand numberfibber glass×3Battery voltage/240V/150Ahof the blade 10k/12k capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)Rated power /maximum调速方式Speed regulation偏航+电磁Tail turning and power 11method electric magnet 额定风速 (m/s)Rated rotate speed 停车方式Step method 手动+液压制动Brake by hand drag+hydraulic 220pressure 额定转速 (r/min)Ratde rotate speed发电机型式Generator style三相交流永磁Threephase,permanent3AA支架高度m/质10/800启动风速 (m/s) Startup wind speed量 kgAA Towerheight/weight2008-04-30(m/kg)质量(不含塔杆)665工作风速 (m/s)(kg)Sruvived windWorking wind speed50speedAAA支架高度10/1300安全风速 (m/s) Sruvived wind speed (m)/质量 (kg) AAA Tower eight/weight(m/kg)20kw22.622.2221.662120.1219.3518.4517.5Startup wind speedheight/weight(m/kg)20kw 风力发电机输出功率曲线图风速 m/s 45678910111213输出功率 P(kw)0.41.512.91 5.087.8812.2216.7120.7922.422.9风速 m/s 1415161718192021222324输出功率 P(kw)23.0522.9822.9120kw 技术参数风轮直径 (m)工作电压 (V)DC540V Rotor Diameter 10Working Voltage 蓄电池组电压 AC400V500/200(并网不配电池)叶片材料增强玻璃钢Reinfotced (V)/容量 (Ah)Materialand numberfibber glass×3Battery voltage/of the blade 20k/23k capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)调速方式偏航+电磁Rated power /maximumpower 11Speed regulationmethodTail turning and electric magnet 额定风速 (m/s)Rated rotate speed 停车方式Step method 手动+液压制动Brake by hand drag+hydraulic 180pressure 额定转速 (r/min)发电机型式三相交流永磁ThreeRatde rotate speed 3Generator style phase,permanentmagnet15/1200启动风速 (m/s)AA 支架高度m/质量 kg AA Tower风速 m/s495.76.68910111232008-04-30980工作风速 (m/s)质量(不含塔杆)(kg)Working wind speed 50Sruvived windspeed 15/2800安全风速 (m/s)AAA 支架高度 (m)/质量 (kg)AAA Tower Sruvived wind speedeight/weight (m/kg)风光互补路灯300w 风力发电机输出功率曲线图Sruvived wind speed30377356329297263222Generator stylephase,permanenteight/weight 安全风速 (m/s)171输出功率 P(kw)204596140190276337387435443风速 m/s 1314.515.416171819202122输出功率 P(kw)435414393300w 技术参数风轮直径 (m)工作电压 (V)DC 24V Rotor Diameter 2.2Working Voltage AC220V12*2=24 / 200 or100叶片材质和数量玻璃钢*3蓄电池组电压 (V)/容量 (Ah)Materialand numberReinfotced Battery voltage/of the blade fibber glass×3capacity (Ah)额定功率/最大功率 (w)限速方式偏航+电磁制动Rated power /maximum300/4008Speed regulationTail turning and power 额定风速 (m/s)method 电机类型electric magnet 永磁三相交流ThreeRated rotate speed magnet额定转速 (r/min)Ratde rotate speed 48036/65启动风速 (m/s)AA 塔架高度m/重量 kg AA Tower Startup wind speed 2008-03-25height/weight(m/kg)6/225工作风速 (m/s)AAA 塔架高度 (m)/重量 (kg)AAA Tower Working wind speed (m/kg)。
电力系统中的风力发电功率预测
电力系统中的风力发电功率预测风力发电作为可再生能源的一种重要来源，正逐渐在电力系统中发挥越来越大的作用。
然而，由于风力发电受到不稳定的风速和风向等气象因素的影响，其输出功率具有很大的不确定性，这给电力系统的运行和调度带来了挑战。
因此，对风力发电功率进行准确的预测成为了提高电力系统运行效率和可靠性的关键问题。
一、风力发电功率的影响因素要进行风力发电功率的预测，首先需要了解影响因素。
风力发电功率受到诸多因素的综合影响，包括风速、风向、空气密度、风轮转速等。
其中，风速和风向是最主要的影响因素。
只有全面考虑这些因素的变化规律，才能进行准确的功率预测。
二、传统的风力发电功率预测方法在过去的几十年里，学术界和工业界已经提出了多种风力发电功率预测方法。
其中，基于物理模型和基于统计学模型是两种主要的方法。
1.基于物理模型的方法基于物理模型的方法是通过建立数学模型来描述风力发电机组的运行规律，并根据气象数据进行模拟计算，从而得到功率预测结果。
这种方法一般需要准确的风场数据和风力发电机组的技术参数，模型复杂度较高。
尽管能够提供较高的预测精度，但受限于气象数据的可靠性和风力发电机组参数的估计误差，其预测效果难以满足实际需要。
2.基于统计学模型的方法基于统计学模型的方法则通过分析历史观测数据，建立统计模型，从而预测未来的功率。
此类方法相对简单，模型复杂度较低，但通常只能提供中等精度的功率预测结果。
三、基于机器学习的方法近年来，基于机器学习的方法逐渐成为风力发电功率预测的研究热点。
机器学习是一种通过从数据中学习出模型来进行预测或决策的方法。
通过大量的历史数据和功率测量数据，机器学习算法能够自动学习风力发电功率与相关因素之间的复杂关系，进而进行准确的功率预测。
1.数据预处理和特征提取在使用机器学习方法进行风力发电功率预测之前，需要进行数据预处理和特征提取。
数据预处理主要包括数据清洗、缺失值填充和异常值处理等步骤，以保证数据的质量。
15MW双馈风力发电机组概述培训解析
培训人：陈文凭 系统集成风电工程部 特变电工新疆新能源股份有限公司
2015年5月15日
目录 一、风力发电机组的原理 二、风力发电机组的组成 三、风力发电机组的优点
一、风力发电机组原理
风轮在风力的推动产生旋转，实现了风能向机 械能的转换，旋转的风轮通过传动系统驱动发电机 旋转，并在控制系统的作用下实现发电机的并网及 电能的输出，完成机械能向电能的转换，这就是风 力发电机将风能转换成电能的原理。
2.14 基础
为钢筋混 凝土结构，承 载整个风力发 电机组的重量。 基础周围设置 有预防雷击的 接地系统。
三、双馈风力发电机组的优点
1、双馈异步发电机只处理转差能量就可以控制电机的力 矩和无功功率，变频器的最大容量仅为总机组容量的1/3 左右,降低了变频器的造价。 在最大输出功率时，转子和 定子共发出1.5MW的电能。降低控制系统成本、减少系统 损耗，提高效率。 2、功率因数可调，发电机组具有无功功率控制能力，功 率因数可恒为1。根据需要，在额定电压下，功率因数在 容性0.95，感性0.90可调。
2.1 叶轮
叶轮大体上由两部 分组成，即叶片和轮毂。 叶轮是捕获风能的关键 设备，一般有3个叶片， 所捕获的风能大小直接 决定风轮的转速。
2.2 机舱
风力发电机组 的机舱承担容纳所 有的机械部件，承 受所有外力（包括 静负载及动负载） 的作用。
2.3 传动系统
风轮与发电机的连接纽带。齿轮箱是其关键部件。通过 齿轮箱，风轮的低转速才能使发电机以接近额定的转速旋转， 达到并网发电的目的。
பைடு நூலகம்
2.6 变桨系统
通过调整叶片的角 度，使风力发电机组获 得最为理想的能量,当风 速变化时，特别时超过 额定风速后，调整叶片 的角度，控制风力发电 机组的转速和功率，维 持机组工作在最佳状态。
国内主流风力发电机技术参数
国内主流风力发电机技术参数风力发电是利用风能将其转化为机械能或电能的过程。
随着环境保护和可再生能源的重要性日益凸显，风力发电作为一种清洁能源，受到了越来越多的关注和应用。
国内主流风力发电机技术参数如下。
1. 风轮直径（Rotor Diameter）：风轮直径是指风力发电机中风轮的直径大小，也是其受到的风力面积。
通常情况下，风轮直径越大，风能利用效率越高。
国内主流的风力发电机的风轮直径通常在80米-150米之间。
2. 发电机功率（Generating Capacity）：发电机功率是指风力发电机每小时可以转化为电能的最大功率。
国内主流的风力发电机的发电机功率通常在1.5兆瓦（MW）-5兆瓦（MW）之间。
发电机功率的大小通常与风轮直径和风速有关。
3. 切入风速（Cut-in Wind Speed）：切入风速是指风力发电机开始转动并产生电能的最低风速。
国内主流风力发电机的切入风速通常在2米/秒-4米/秒之间。
4. 额定风速（Rated Wind Speed）：额定风速是指风力发电机能够达到最大发电功率的平均风速。
国内主流风力发电机的额定风速通常在10米/秒-15米/秒之间。
5. 切出风速（Cut-out Wind Speed）：切出风速是指风力发电机停止转动并停止产生电能的最高风速。
国内主流风力发电机的切出风速通常在25米/秒-30米/秒之间。
6. 主轴高度（Hub Height）：主轴高度是指风力发电机离地面的高度。
通常情况下，主轴高度越高，风能利用效率越高。
国内主流风力发电机的主轴高度通常在80米-120米之间。
7. 转子叶片材料（Rotor Blade Material）：转子叶片是风力发电机中最重要的组件之一、国内主流风力发电机的转子叶片通常采用玻璃纤维增强聚酯（GRP）或碳纤维增强聚酯（CFRP）等材料制作。
8. 变桨系统（Pitch System）：变桨系统是风力发电机中调整转子叶片角度以适应不同风速的装置。
风力发电机组性能评估与优化
风力发电机组性能评估与优化随着全球能源需求的不断增长和化石能源的日益枯竭，可再生能源已经成为了目前最受关注的话题之一。
在所有可再生能源中，风能作为一种免费、清洁的能源，受到了越来越多人的青睐。
风力发电作为一种重要的风能利用方式，已经被广泛应用于全球各大领域。
而风力发电机组，作为风力发电的核心组成部分，其性能的评估和优化显得格外重要。
风力发电机组性能评估的软件工具对于风力发电机组性能的评估，一般采用计算机模拟和实验测量相结合的方式。
其中，计算机模拟主要使用基于CFD（Computational Fluid Dynamics）的数值模拟方法，通过对风机叶片周围气流场的流动状态进行模拟，来计算风机性能指标，如动力和扭矩等。
常用的CFD软件包括ANSYS Fluent、Star-CCM+、OpenFOAM等。
实验测量方面，风力发电机组的性能测试通常分为试验台架测试和场地测试两种。
试验台架测试是在实验室中进行的，利用机械负载、电力负载和数据采集系统等设备对风力发电机组性能进行测量。
而场地测试则是在实际使用环境下进行的，一般安装在高处，如山顶、海上或高楼顶部等，并通过数据采集系统、仪表、点位和测量仪器等设备来收集数据。
风力发电机组性能评估的指标风力发电机组性能评估的主要指标包括功率输出、转速、起动速度、稳定度、控制精度、抗风性、发电效率等。
其中，功率输出是风力发电机组最重要的性能指标之一，它通常表示在给定的风速和负载下，风力发电机组需要产生的功率。
功率输出可以通过风机动力和风机扭矩计算得出。
风机动力是风能的转化结果，表示风负荷通过风机转化成机械动能的能力。
而风机扭矩则是风能的输出结果，用以表示风明显对风机的负载。
通常，在设计和生产风力发电机组时，工程师们会根据实际情况调整风机动力或风机扭矩的数值，以确保风力发电机组可以稳定地产生必要的功率输出。
另一方面，在风力发电机组评估中一个非常重要的指标是转速。
转速表示风机叶片每分钟旋转的次数，通常用转/分钟（RPM）来表示。
风力发电机功率计算公式
风力发电机功率计算公式风力发电机的功率计算公式可不是个简单的玩意儿，这玩意儿对于理解风力发电的效率和能力那可是相当重要。
咱先来说说这个公式到底是啥。
一般来说，风力发电机的功率 P 可以用下面这个公式来计算：P = 0.5 × ρ × A × V³ × Cp 。
这里面的ρ 是空气密度，A 是风轮扫掠面积，V 是风速，Cp 则是风能利用系数。
那这些个东西到底是啥意思呢？咱一个一个来瞅瞅。
空气密度ρ 呢，这就好比一群人挤在一个房间里，人越多就越挤，空气密度越大，风的“力量”也就相对越大。
空气密度会受到温度、压力和湿度这些因素的影响。
比如说在大夏天特别闷热的时候，空气好像都变得“沉甸甸”的，这时候空气密度就可能会有点变化。
风轮扫掠面积 A 呢，想象一下一个大圆盘在风中转啊转，这个圆盘的大小就决定了它能“接住”多少风。
圆盘越大，能抓到的风就越多，产生的功率也就可能越大。
风速 V 就好理解多啦，风刮得越快，带来的能量自然就越大。
就像你骑自行车，顺风的时候风越大，你蹬起来就越省力，速度也能更快。
最后这个风能利用系数 Cp 有点复杂，它反映了风力发电机把风能转化为电能的效率。
这可不是个固定不变的数，它受到风机的设计、叶片的形状和转速等好多因素的影响。
我记得有一次去一个风力发电场参观，那一个个巨大的风力发电机矗立在广阔的原野上，呼呼地转着，特别壮观。
当时我就特别好奇，这些大家伙到底能发多少电呢？工作人员就给我讲了这个功率计算公式，还带着我实地看了一些数据。
比如说，他们测到当时的风速是每秒 10 米，空气密度因为当地的气候条件大概是 1.2 千克每立方米，风机的风轮直径是 80 米。
然后通过计算，就能大概知道这台风机在当时的情况下能产生多少功率的电了。
不过，要准确计算风力发电机的功率可没那么简单。
实际情况中，还有好多因素会影响到最终的发电效果。
比如说风向的变化、风机的维护情况，甚至周围的地形和建筑物都会对风产生干扰。
风力发电场中的功率曲线优化
风力发电场中的功率曲线优化一、引言近年来，随着对可再生能源的需求不断增加，风力发电成为了一种备受关注的绿色能源。
然而，由于风能的不稳定性，风力发电场在发电过程中存在功率波动的问题。
为了提高风力发电场的效率和可靠性，对功率曲线进行优化成为了一个重要的研究领域。
本文将探讨风力发电场中的功率曲线优化。
二、风力发电场中的功率曲线风力发电机的功率曲线是指在不同风速条件下，机组输出的功率值与风速之间的关系曲线。
一般来说，风力发电机在风速较低或较高时，输出功率较低；而在一定的风速范围内，输出功率达到最大值。
根据不同的风力发电机型号和设计要求，功率曲线的形状、峰值功率和额定风速等参数可能会有所不同。
不同的功率曲线对风力发电场的产能和经济性有着直接的影响。
功率曲线过低或过高都会导致发电机无法充分发挥功率，并且在风速波动时容易出现频繁的切入和切出现象，进而造成机组寿命损耗和维护成本的增加。
因此，优化功率曲线成为了提高风力发电场效益的重要手段。
三、功率曲线优化方法1. 模型分析法模型分析法是一种基于风力发电机响应特性的功率曲线优化方法。
通过建立风力发电机的数学模型，结合气象数据和风机负载特性，可以得到不同工况下的功率曲线。
然后，利用优化算法寻找最优的参数组合，使得风力发电机在不同风速下取得最大的年发电量。
常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法等。
2. 灵敏度分析法灵敏度分析法是一种基于风力机输出功率与气象条件之间的关系的功率曲线优化方法。
通过对各种气象因素（如风速、风向、气温等）进行参数扰动分析，可以得到不同参数对功率曲线的影响程度。
然后，根据灵敏度分析的结果，调整气象因素或设计参数，使得风力发电机在给定的气象条件下取得最大的输出功率。
3. 控制策略优化法控制策略优化法是一种基于控制参数优化的功率曲线优化方法。
通过调整风机控制系统中的PID参数、控制器响应时间等参数，可以改变风机的控制策略，使其在不同风速下输出最大的功率。
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高电压技术 第36卷第5期2010年5月31日Hig h Voltage Engin eering,Vol.36,No.5,M ay 31,2010风力发电最大功率点跟踪技术及仿真分析陈毅东1,2,杨育林1,王立乔2,贾志云2,赵 巍2,万承宽2(1.燕山大学机械工程学院,秦皇岛066004;2.燕山大学电气工程学院电力电子节能与传动控制河北省重点实验室,秦皇岛066004)摘 要:最大功率点跟踪(max imum po wer point tracking ,M P PT )已用于实际变速恒频风电系统中,为更好开展此项技术的研究,对当前的最大功率点跟踪技术进行了总结,并分为以下3类:1)已知给定法;2)黑箱法;3)混合控制法。
以带齿轮箱35kW 背靠背变换器的鼠笼异步式风力发电并网系统为基础,在M atlab/Simulink 仿真环境中,针对已知给定法、黑箱法、混合控制法,各选取了每一类方法的典型代表进行了仿真验证。
仿真结果表明,针对这3类方法所适用的功率场合不同,在跟踪最大功率的快速性上存在着差异,需要根据风机特性及从实际运用角度出发来选取不同的方法。
关键词:风力发电;最大功率点跟踪;最优转矩给定法;最优功率给定法;定步长法;混合控制法中图分类号:T M 614文献标志码:A文章编号:1003 6520(2010)05 1322 05基金资助项目:国家自然科学基金(50837003)。
Project Su pported by National Natural Science Foundation of C hina(50837003).Maximum Power Point Tracking Technology and S imulationAnalysis for Wind Power GenerationCH EN Yi dong 1,2,YANG Yu lin 1,WANG Li qiao 2,JIA Zhi y un 2,ZH AO Wei 2,WAN Cheng kuan 2(1.Co llege of M echanical Eng ineering ,Yanshan Univer sity,Qinhuangdao 066004,China;2.Key Lab of Pow er Electronics for Energy Conservation and M otor Drive o f H ebei Pr ovince,Colleg e of Electrical Eng ineer ing,Yanshan U niv ersity ,Q inhuangdao 066004,China)Abstract:M ax imum pow er po int tracking (M PP T )has been used in the actual var iable speed constant frequency wind po wer system.T o further investig ate this technolog y,the curr ent max imum pow er po int tr acking techno lo gy was summar ized and the co nt ro l methods could be div ided into thr ee catego ries:1)the know n metho d ;2)the met ho d o f black box ;3)the met ho d of mixed co ntr ol.Baesd o n the 35kW squirr el cage inductio n w ind pow er g en er ation system w hich includes back t o back conver ter w ith a gear box ,in M atlab/Simulink simulat ion env ir onment,acco rding to the know n method,the method of black bo x,the method o f mix ed contro l,each ty pical r epr esentativ e type of method was selected t o simulate and va lidate.T he simulation r esult s sho w that ,acco rding to the different applicat ion o f the po wer situlat ion,the rapidity of tracking max imum pow er is differ ent,and v arious ty pes o f methods should be selected fr om the practical po int of view and the characterist ic of the wind turbine.Key words:w ind g enerat ion;max imum pow er po int tr acking ;given method o f o ptimum tor que;given method o f o p timum pow er;fix ed step metho d;hybrid contro l method0 引言能源与环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题而传统能源已被过度消耗,因此,可再生能源的开发利用越来越受到重视和关注,其中风能具有分布广、储量大、利用方便、无污染等优点是最具大规模开发利用前景的新能源之一[1,2]。
目前,变速恒频风力发电系统已经广泛用于实际风机中,在低于额定风速的情况下根据风速变化的情况调节风机转速,使其运行于最优功率点,从而捕获最大风能[3];在高于额定风速时,通过对桨距角的调节,使风机以额定功率输出[4]。
常用最大功率捕获方法主要有功率反馈法[5]、模糊控制法[6]、混合控制法[7]等。
为了充分利用风能,提高风电机组的发电总量,本文在分析风机特性及最大功率点跟踪(m ax imum pow er po int tracking)工作原理的基础上将这些控制策略分为3类: 已知给定法; 黑箱法; 混合控制法。
选取每一类方法的典型代表进行仿真分析验证。
从实际运用的角度出发确定了各类方法所适用的功率场合。
1 风机特性及最大风能捕获原理由贝兹理论可知风机从空气中吸收的功率为P tur b =12 R 2v 3C p ( , )。
(1)式中,P turb 为吸收的功率; 为空气密度;R 为风机半1322径;v为风速; 为桨距角; 为叶尖速比;C p为风能利用系数。
为了表示风机桨叶在不同的风速中的状态,用叶片的叶尖圆周速度与风速之比来衡量,称为叶尖速比 。
为转子角速度时 表达式为= R/v。
(2) 风能利用系数C p反映了风机从自然风能中吸取能量的大小程度,是表征风能利用效率的重要参数。
当风速一定时,风机吸收的风能只与风能利用系数C p( , )有关,C p( , )是叶尖速比与桨距角的函数。
其中,C p 关系曲线见图1;当桨距角 为固定值时(在额定风速以下一般 为零),C p 关系曲线见图2。
在额定风速以下时,风机吸收的功率P随风速、转速变化的曲线见图3。
通过观察可知:在每个风速下,风机吸收的功率是转子转速的单值函数,并且仅有唯一的最优转子转速对应一个最大的功率点。
在不同的风速下将各个最大功率点连接在一起就得到了图中虚线所示的最大功率曲线。
实现最大风能跟踪的要求是在风速变化时调整风机转速,使其始终保持在最佳转子转速运行,从而保证系统运行在最佳功率曲线上。
2 MPPT的控制策略针对目前诸多的最大功率捕获控制方法,按照是否依赖风场数据分为: 已知给定法; 黑箱法; 混合控制法。
已知给定法主要包括:最优转速给定法[8 10]P max- opt,最佳叶尖速比法[11,12]P max- opt,最优转矩法[13 15]P max-T opt,功率信号反馈法[16 18]等。
黑箱法包括:自适应控制[19,20],爬山搜索法[21 23],模糊控制法[24 26],神经网络[27],无源性理论[28],变步长法[29,30],鲁棒控制[31],灰色理论[32],自抗扰控制器原理[33],最大功率小信号扰动法[34],倾斜近视算法[35]等。
混合控制法包括:间接控制策略和模糊滑膜控制[36],转矩给定+定步长+模糊[37]等。
针对每类控制策略选取其中一个典型的代表进行分析研究。
2.1 查表方法查表法具有操作简单,容易实现,能够快速跟踪给定的优势。
但需要实时测量风速(对风速变化比较敏感),数据是由风机厂家给出易受到环境变化和风机磨损等外部条件的影响造成偏离实际最优值。
最优转速给定法P max- opt就是其中的代表。
其控制原理为:从图3可以知道,在每个风速下风机吸收的功率都有一个最大值,对应着一个最优的转速。
通过厂家给出的风场数据确定该风速下的最优转图1 C p 关系曲线图Fig.1 Relationship g raphs of C p图2 C p 关系曲线图Fig.2 Relationship graphs of C p图3 功率 转速特性曲线Fig.3 Characteristic curve of power speed速,通过电机侧变换器控制电机使风机的转速跟踪上最优转速就可以实现最大功率的捕获。
2.2 黑箱法与查表法相对应的是黑箱法。
此类方法不依赖已知参数,不需要测量风速,减少了前期的工作量,不易受外部环境变化的影响,但在大功率的风机场合由于转动惯量较大此类方法很难适用。
爬坡法就是其中的代表。
其控制原理为:给风机的转速加入一个固定的变化量,根据风机捕获功率变化确定转速的增减,然后将此转速换算后作为电机的参考给定进行控制,使得风机转速趋于给定转速,重复上述过程就可以实现风机最大功率捕获。
如图4所示:1323电网运行与安全陈毅东,杨育林,王立乔,等.风力发电最大功率点跟踪技术及仿真分析当风机从工作点A运动到B时, P1>0且 >0这样B就沿着原先的方向,参考转速增加 的方向运动;当风机从工作点B运动到A时, P1<0且 <0这样B就沿着返方向,参考转速朝减少 的方向运动;当风机从工作点C运动到D时, P2 <0且 >0这样D就沿着返方向,参考转速减少 的方向运动;当风机从工作点D运动到C时, P2>0且 <0这样C就沿着原方向,参考转速增加 的方向运动。