风电基本原理及大规模风电并网运行问题演示课件

德国不莱梅
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? Repower 5M 双馈感应电机变速风电机组 其叶片直径126米，机舱重量400吨，轮毂高度100-120米。
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? Repower 5M 双馈变速风电机组
德国：Repower公司 额定容量：5MW 变桨距控制 变速风机(双馈电机) 叶片直径：126m 机舱重量：400T 轮毂高度：
Nortank1.5MW 风机 (60 米/2×750kW 、64米 /1500/750kW 。(1995 年 丹麦西部靠近 Esbjerg 市)
兆瓦级风机的出现之前，600和750kW的 风机一直是主流，。兆瓦级风机主要用于 海上或安装地点稀少的地区，因而兆瓦级 风机可以开发利用更多的风资源。
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
1180年，西欧，水平轴风车
人类利用风能的历 史已有几千年。
1792： Jealousie 叶片，可
以调节输 出功率和 转速
16世纪：荷兰风车，通过转动 风车的上部来跟踪风向
图片来源：中国-德国技术合作项目
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“中国风电中心“PowerFactory培训
1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 1973年石油危机后，风力发电 发展得到欧美一些国家政府的 大力支持，风力发电机逐渐由 小型到大中型发展。
Bonus 2MW 风机 , 主动失速型 (72米 /2MW, 1998年，德 国威廉港）
GE 3.6M W风 机
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 风电机组的分类方法：
? 根据主轴与地面的相对位置 水平轴、垂直轴
? 根据桨叶与轮毂的连接方式 定桨（主动失速）、变桨
? 根据风轮转速 恒速、变速
? 80年代后，有Gerders风力发电 机改良的古典三叶片、上风向 风力发电机涉及在激烈的竞争 中成为商业赢家。
? 90年代，进入到现代风力发电 技术。 —600-750KW风力发电机 —兆瓦级风力发电机组
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
Vastas 1.5MW 风机(63 米/1500kW 、68米 /1650/300kW ， 1996 年）。 ELSAM 2MW 测 试风机； NEG Micon 1.5MW 风力机
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 风电机组主要部件
风轮（桨叶、轮毂） 主轴 桨距调节机构（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
发电机 并网开关 软并网装置 变频器 控制系统 无功补偿设备 主变压器 转速传感器
需要风电机组控制系统协调控制
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
单机容量
现代风电机组: 体积越来越大, 容量越来越大。
容量 轮毂高度 风轮直径
已安装地点
Enercon E-112 6 MW 112 米 114 米
德国埃姆敦、 威廉港等地
Repower 5M 5 MW 120 米 126 米
Multibrid M5000 5 MW 102.6 米 116 米
德国Brunsbüttel
? 垂直轴风电机组 20世纪初：电气化的发展使风能应用几乎退出历史舞台 20世纪70年代中叶：世界范围内出现石油危机，ห้องสมุดไป่ตู้多国家政 府提供基金来帮助进行风力发电研究，
Darrieus （达里厄）机型(1973)
? 美国Sandia实验室和加拿大国家空气动力 实验室大量研究,具有了实用价值
? 强风时无法承受太大的应力且振动大
? 根据发电机 异步机：普通感应电机（鼠笼 型和绕线式）、双馈感应电机 、同步机：同步电机（永磁或 电励磁）
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 风电机组的分类方法：
? 根据传动系统
有齿轮箱(半直驱）、直驱（无齿轮箱）
? 根据容量 小型（ 10kW 以下）、中型（ 10-100kW 以 下）和大型（100kW以上）
? 未得到普遍应用
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 风电机组的基本工作原理 ? 首先通过风轮把风能转换为机械能，进而借助于发电机再 把机械能转化为电能。由于风轮的转速一般比较低（每分 钟几转到数十转），而发电机的转速通常很高（一般每分 钟超过1000转），因此需要通过齿轮箱变速。
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
NEG Micon
2MW 风机， 浆距调节 (72 米/2MW ，
1999 年 )
Nordex 2.5MW 风 机,浆距调节 (80米
/2MW, 2000 年，
德国 Grevenbroich ）
兆瓦级风机的出现之前，600和750kW的 风机一直是主流，。兆瓦级风机主要用于 海上或安装地点稀少的地区，因而兆瓦级 风机可以开发利用更多的风资源。
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 风能的计算：
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 桨叶数量 单叶片、双叶片、三叶片、多叶片
? 并网方式 并网型和离网型
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 水平轴风电机组的结 构 ? 风机主要由四大部 分组成：叶轮 （含 叶片、轮毂等）； 机舱（传动系统（ 主轴、主轴承、齿 轮箱和连接轴）、 偏航系统、液压与 制动系统、电气系 统（发电机、控制 系统、电容补偿柜 等））;塔架；基 础等组成。
风力发电技术基本原理及大 规模风电并网运行问题
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主要内容
? 1.风力发电技术的基本原理及其发展 ? 2.大规模风电并网的运行问题 ? 3.风电场故障穿越原理及要求； ? 4.风电大规模脱网故障机理；
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1、风力发电技术的基本原理 及其发展
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 早期的风车
历史上第一个 确证的风车： 阿富汗，公元 644年，直立轴 ，谷物磨坊
陆上：100-120m 海上：90-100m
图片及资料来源：www.Repower.de
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 风电机组的发展
额定容量 叶轮直径 轮毂高度
过去的20多年里 ，风电机组的单 机容量和尺寸增 长了近100倍。 随着技术、制造 工艺和材料的改 善，风电机组的 性能也有了很大 提高，稳定性和 可靠性不断改善 ，对电网的冲击 逐步减弱。