风力发电相关基础知识
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风电技术培训内容大全一、风力发电机组基础知识1. 风力发电概述：介绍风力发电的基本原理、风能的特点以及风力发电在全球范围内的应用情况。
2. 风力发电机组的基本构成：详细讲解风力发电机组的基本构成，包括风轮、发电机、塔筒等主要部件。
3. 风力发电机组的工作原理：阐述风力发电机组的工作原理，包括风能吸收、风轮转换、发电机发电等过程。
二、风力发电机组结构与原理1. 风轮结构与原理：详细介绍风轮的结构、特点、工作原理以及与发电机组的配合方式。
2. 发电机结构与原理：详细介绍发电机的结构、工作原理以及与风轮的配合方式。
3. 塔筒结构与原理：详细介绍塔筒的结构、特点、工作原理以及与风轮和发电机的配合方式。
三、风力发电机组控制系统1. 控制系统的基本组成：介绍控制系统的基本组成，包括传感器、控制系统硬件和软件等。
2. 控制系统的功能：阐述控制系统的功能，包括对风向、风速的监测和控制，对发电机组的启动、停止、调速等控制。
3. 控制系统的工作原理：详细介绍控制系统的工作原理，包括传感器的工作原理、控制算法的实现等。
四、风力发电机组维护与检修1. 维护与检修的基本知识：介绍维护与检修的基本概念和方法，包括定期维护、故障检修等。
2. 主要部件的维护与检修：详细介绍主要部件的维护与检修方法，包括风轮、发电机、塔筒等的维护与检修。
3. 维护与检修的安全措施：强调维护与检修过程中的安全措施和注意事项。
五、风力发电机组故障排除1. 故障排除的基本流程：介绍故障排除的基本流程，包括故障检测、故障定位、故障修复等。
2. 常见故障及排除方法：列举常见的风力发电机组故障及相应的排除方法。
3. 故障排除的安全措施：强调故障排除过程中的安全措施和注意事项。
六、风力发电机组安全知识1. 安全操作规程：介绍风力发电机组的安全操作规程，包括操作前的准备、操作过程中的注意事项等。
2. 安全防护措施：列举常见的安全防护措施，包括防护设备的使用、安全警示标识的设置等。
风力发电基础知识
第一章风力发电机组结构1.8 控制系统控制系统利用微处理器、逻辑程序控制器或单片机通过对运行过程中输入信号的采集传输、分析，来控制风电机组的转速和功率；如发生故障或其他异常情况能自动地检测平分析确定原因，自动调整排除故障或进入保护状态。
控控制系统的主要任务就是自动控制风机组运行，依照其特性自动检测故障并根据情况采取相应的措施。
控制系统包括控制和检测两部分。
控制部分又设置了手动和自动两种模式，运行维护人员可在现场根据需要进行手动控制，而自动控制应在无人值班的条件下预先设置控制策略，保证机组正常安全运行。
检测部分将各传感器采集到的数据送到控制器，经过处理作为控制参数或作为原始记录储存起来，在机组控制器的显示屏上可以查询。
现场数据可通过网络或电信系统送到风电场中央控制室的电脑系统，还能传输到业主所在城市的总部办公室。
安全系统要保证机组在发生非常情况时立即停机，预防或减轻故障损失。
例如定桨距风电机组的叶尖制动片在运行时利用液压系统的高压油保持与叶片外形组合成一个整体，同时保持机械制动器的制动钳处于松开状态，一旦发生液压系统失灵或电网停电，叶尖制动片和制动钳将在弹簧作用下立即使叶尖制动片旋转约90°，制动钳变为夹紧状态，风轮被制动停止旋转。
根据风电机组的结构和载荷状态、风况、变桨变速特点及其他外部条件，将风电机组的运行情况主要分为以下几类：待机状态、发电状态、大风停机方式、故障停机方式、人工停机方式和紧急停机方式。
（1）待机状态风轮自由转动，机组不发电（风速为0~3m/s），刹车释放。
（2）发电状态发电状态Ⅰ：启动后，到额定风速前，刹车释放。
发电状态Ⅱ：额定风速到切出风速（风速12~25m/s），刹车释放。
（3）故障停机方式：故障停机方式分为：可自启动故障和不可自启动故障。
停机方式为正常刹车程序：即先叶片顺桨，党当发动机转速降至设定值后，启动机械刹车。
（4）人工停机方式：这一方式下的刹车为正常刹车，即先叶片顺桨，当发电机转速降至设定值后启动机械刹车。
风力发电基本知识
4.5 风力发电场的风力发电机组排布
风电场的排布主要考虑地形、地貌以及风电机组之间尾流 的影响，以获得最大的发电量。由于受尾流影响，风力发电机 间距为风轮直径10倍时，风机效率将降低20％～30％，20倍距 离时无影响。
考虑整个风场风能的利用率，在主风向非常明显的地区， 机组排列可以与主导风能方向垂直，平行交错布置，行距一般 为风轮直径的5～9倍，列距一般为风轮直径的3～5倍。
式中： E-风能（瓦特） ρ－空气密度（kg/m3） S－气流截面积（m2) V－风速（m/s)
↟ 风能密度：单位时间内通过单位面积的风能 W＝1/2ρV3
↟ 有效风能密度：指风机可利用的风速范围内的风能 密度（对应的风速范围是3～25m/s)。
1.风 3 力 等 级 表
风力等级 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
4.3.5 双馈异步发电机系统
目前最先进的变速衡频发电技术是双馈发电技 术，采用三相交流励磁，通过变频器改变励磁电流的 频率来调整输出电力的频率，实现变速运行衡频输 出，要求控制精度高，控制计算复杂。
4.4 风力发电场的选址
风电场场址选择要求很严格，主要依据是： 1. 该地区的年平均风速在6～7m/s以上，且盛行风向稳定。 2. 在预选场址内进行1～2年的风速、风向及风速沿高度的
2.风力资源
太阳辐射到地球的热能中有约2％被转变成风能，全球 大气中总的风能量约为1014MW。其中可被开发利用的风能理 论值约有3.5×109MW，比世界上可利用的水能大10倍。
2.1 中国风力资源
据中国气象科学院预测，我国经济可 开发风能资源为：
↟ 陆上约有2.53亿千瓦 (年电量5000亿千瓦时 )
省区 山东 山西 河南 云南 江西 安徽 湖南 江苏 陕西 广东
风力发电基础知识介绍
风向标 风向标总是跟随着风的方向摆动。
在风向标的底部有一个很小的传感器，它 可以将风向信号传给控制器，而控制器会 告诉偏航电机将机舱转向叶轮对风位置。
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偏航电机 叶轮应该总是处在对风状态，以 便于风轮最大程度的吸收风能。 偏航电机就起转动机舱使叶轮对 风的作用。
在偏航电机下面有一个小齿轮， 用来与偏航轴承啮合！
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主轴 叶轮被用螺栓固定在风 机主轴上一个强度很高 的圆盘上。
牢固、稳定的固定叶轮是非常重要的。 齿轮箱则被固定在主轴的另一头。
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齿轮箱
这是机舱内部的齿轮箱。齿轮 箱内部有齿轮传动装置，内部 齿轮之间相互啮合，叶轮转速 在每分钟27转左右
主轴缓慢旋转将很大的力传送 到齿轮箱里，通过传动装置将 转速成比例提高。
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高速轴
发电机与齿轮箱是通过高速轴连 接的. 高速轴转动并不像主轴那样具有 很大的扭矩
这就是高速轴看起来很细的原因。 另一方面，高速轴转速很快， 达到了每分钟1500转
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机械刹车 一台风机有两套原理不同的刹车： 一套是叶尖刹车，另一套是机械 刹车。
机械刹车被安装在发电机与齿轮箱之间 的高速轴上，它仅仅被用在当叶尖刹车 失败需要紧急刹车时。当风机在停机检 修状态时，启动刹车装置以避免因风机 突然启动而产生的隐患。
的额定输出
Vr
Vout
Wind Speed 风速
Cut-out or Furling
Velocity 截止或收叶速度
15
Wind 风
Aero Turbine 航空涡轮机
Yaw Control
&
Pitch Control 偏航控制与变桨
控制
Wind Speed & Direction 风速与方向
风电基础知识
风电基础知识引言：随着对可再生能源的需求不断增长，风电作为一种无污染、可持续的能源形式，越来越受到关注。
无论是面对日趋紧张的能源供应，还是追求绿色环保的发展，风能都成为了各国政府和企业的关注焦点。
本文将介绍风电的基础知识，包括风能的转化原理、组成结构以及风电发电技术的发展趋势等。
一、风能的转化原理风能是一种动能，可以通过风力发电机将其转化为电能。
风力发电机是利用风能使转子旋转，通过转子与发电机的直接耦合或通过齿轮箱连接，使发电机产生电力。
风力发电机的核心部分是转子，其外形类似于大风车。
当风力吹向转子时，转子的叶片受到推动，并开始旋转。
转子上设置的发电机可以将旋转转子的运动转化为电力。
二、风电的组成结构1.风力发电机组风力发电机组是风电站的核心设备。
它由塔筒、轮毂、叶片、发电机和变频器等组成。
塔筒是风力发电机组的支撑结构，通常采用钢铁或混凝土制成。
轮毂是连接塔筒和叶片的部分，其主要作用是使叶片能够转动。
叶片是风力发电机组的动力装置，一般由纤维复合材料制成，具有轻质、高强度的特点。
发电机是将机械能转化为电能的核心部件，通常采用异步发电机或同步发电机。
变频器是将风力发电机组产生的交流电转化为稳定的直流电的装置。
2.电网连接装置电网连接装置包括变电站和输电线路。
变电站将风力发电机组产生的电能转换为适于输送的电气能，并将其接入电力系统中。
输电线路用于将发电站产生的电能输送到用户端。
三、风电发电技术的发展趋势1.提高风能利用率目前风能的利用率还有很大的提升空间。
为了提高风能利用率，风力发电机组的设计和运行需要更加科学合理。
同时，需要对风力资源进行更加准确的评估，选择更加适合的风力发电机组。
2.增强风电系统的稳定性由于风力发电的波动性较大，风电系统的稳定性一直是亟待解决的问题。
在未来的发展中，需要进一步完善风电并网技术，提高系统的稳定性和可靠性。
3.发展离岸风电相比于陆地风电，离岸风电具有风能资源丰富、风速稳定等优势。
3_风力发电技术课本知识点总结
第一章风及风能资源一、风的形成及影响因素1.风的产生：是由地球外表大气层由于太阳的辐射而引起的空气流动，大气压差是风产生的根本原因2.特性：周期性、多样性、复杂性3.风的分类：季风、山谷风、海陆风、台风、龙卷风二、风的测量1.风的测量包括风向和风速两种2.风向测量：风向测量是指测量风的来向风向测量装置：1)风向标：是测量风向最通用的装置，有单翼型、双翼型、流线型2)风向杆（安装方位指向正南）、风速仪（可测风向和风速，一般安装在离地面10米的高度）3.风向表示法：风向一般用16个方位表示，静风记为C。
4.风能密度:单位截面积的风所含的能量称为风能密度，常以W/m2表示。
三、风资源分布1.我国风资分布可划分为：风能丰富区、风能较丰富区、风能可利用区、风能贫乏区1)风能丰富区:有效风能密度＞200W/m2。
2)风能较丰富区：有效风能密度为150~200W/m2，3~20m/s风速出现的全年累计时间为4000~5000h。
3)风能可利用区：有效风能密度在50~150W/m2之间，3~20m/s风速出现时数约在2000~4000h之间。
4)风能贫乏区：该区风能密度低于50W/m2，全年时间低于2000h第二章风力机的理论基础一、贝兹理论二、翼型的几何参数三、风车理论四、叶素理论气动效率五、葛劳渥漩涡理论六、葛劳渥轴线推力和扭矩计算有限长的叶片，叶片的下游存在尾迹涡，主要有两个漩涡区：一个在轮毂附近，一个在叶尖。
漩涡诱导速度可看成以下三个漩涡系叠加的合速:①中心涡，集中在转轴上②每个叶片的边界涡③每个叶片尖部形成的螺旋涡七、风力机的相似特性相似准则：所谓模型与风力机实物相似是指风轮与空气的能量传递过程以及空气在风轮内向流动过程相似，或者说它们在任一对应点的同名物理量之比保持常数。
流过风力机的气流属于不可压缩流体，理论上应满足几何相似、运动相似和雷诺数相等。
对风力机而言，后一个条件实际做不到，故一般仅以前两个条件作为模型和风力机实物的相似准则，并计及雷诺数。
风电基础知识
风电的优势与挑战
优势：可再生、清洁、可持续。 挑战：间歇性、地域限制、生态影响。 解决方案：储能技术、智能电网、环境评估。 政策支持：各国政府推动可再生能源发展。
风电的未来发展趋势
技术创新：提高风机效率，降低成本。 规模扩大：开发新的风电场，特别是海上风电。 整合能源系统：与其他可再生能源（如太阳能）结合。 政策驱动：加大对可再生能源的投资和支持。
风电基础知识
作者 2024-09-24
目录
1. 风电简介 2. 风力发电原理 3. 风力发电机类型 4. 风电的优势与挑战 5. 风电的未来发展趋势
风电简介
定义全球现状：风电在全球能源结构中占比逐年增加。 中国地位：中国是世界上最大的风电市场之一。
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风力发电原理
能量转换：风能→机械能→电能。 关键部件：叶轮、传动系统、发电机。 工作原理：风力推动叶轮旋转，通过传动系统带动发电机产生电能。 效率因素：风速、叶轮设计、地理位置。
风力发电机类型
水平轴风机：最常见的类型，叶轮轴线平行于地面。 垂直轴风机：叶轮轴线垂直于地面，适合城市和复杂地形。 离岸风机：安装在海上，利用更稳定和强劲的海风。 分布式风机：小型风机，用于家庭或偏远地区供电。
第一篇：风电基础技术知识
第一篇：风电基础技术知识第一章风能资源概述第一节：风向与风速风是大气的运动。
气象学上一般把垂直方向的大气运动称为气流，水平方向的大气运动称为风大气的运动本质上是由太阳热辐射引起的。
因此，风能是太阳能的一种表现形式。
地球表面上，受太阳加热的空气较轻，上升到高空；冷却的空气较重，倾向于去补充上升的空气。
这就导致了空气的流动——风。
全球性气流、海风与陆风、山谷风的形成大致都如此。
风向与风速是确定风况的两个重要参数一、风向风向——来风的方向。
通常说的西北风、南风等即表明的就是风向。
陆地上的风向一般用16个方位观测。
即以正北为零度，顺时针每转过22.5°为一个方位。
风向的方位图图示如下。
二、风速风速——风流动的速度，用空气在单位时间内流经的距离表示，单位：m/s或km/h。
风速是表示气流强度和风能的一个重要物理量。
风速和风向都是不断变化的。
瞬时风速——任意时刻风的速度。
——具有随机性因而不可控制。
——测量时选用极短的采样间隔，如<1s。
平均风速——某一时间段内各瞬时风速的平均值。
如日平均风速、月平均风速等。
1、风速的周期性变化风速的日变化：一天之中，风速的大小是不同的：——地面（或海拔较低处）一般是白天风速高，夜间风速较低。
——高空（或海拔较高处）则相反，夜间风强，白天风弱。
其逆转的临界高度约为100~150m。
风速的季节变化：一年之中，风的速度也有变化。
在我国，大部分地区风的季节性变化规律是：春季最强，冬季次之，夏季最弱。
2、影响风速的主要因素垂直高度：由于风与地表面摩擦的结果，越往高处风速越高。
定量关系常用实验式表示：V=V0(H/H0)nV—高度H处的风速。
V0—高度H0处的风速，测得。
n—地表摩擦系数，或地表面粗糙度。
取值范围：0.1（光滑）~0.4（粗糙）。
地理位置海面上的风比海岸大，沿海的风比内陆大得多。
障碍物风流经障碍物后，将产生不规则的涡流，使风速降低。
但随着远离物体，这种涡流逐渐消失。
风电基础知识培训风能发电限制因素
风电基础知识培训风能发电限制因素风能是一种可再生的清洁能源，而风电发电则是利用风能转化为电能的过程。
风能作为一种绿色能源，具有广泛的发展前景。
然而，风电发电也存在一些限制因素，本文将对风电基础知识以及风能发电的限制因素进行详细介绍。
一、风电基础知识1. 风电原理风电原理是指将风能转化为电能的过程。
当风吹向风力发电机的扇叶时，扇叶被风力推动旋转。
扇叶与发电机内部的转子相连，转动的同时驱动发电机发出电能。
通过变压器将发电机产生的低电压电能转化为可以供电的高电压电能。
2. 风电装机容量风电装机容量是指特定时间内风力发电装置额定输出功率的总和。
通常以千瓦（kW）或兆瓦（MW）来表示。
装机容量是衡量风电项目规模大小的重要指标。
3. 风力资源评估风力资源评估是指对特定地理位置的风能资源进行测量和评估的过程。
通过对风速、风向等参数的测量和分析，可以确定是否适合建设风电项目，并评估该项目的潜在发电量。
二、风能发电限制因素尽管风能作为一种可再生的清洁能源，具有许多优势，但也受到一些限制因素的制约，下面将详细介绍这些因素。
1. 风速不稳定风速是影响风能发电量的主要因素之一。
风速的不稳定性会导致风电机组的发电量波动较大。
当风速低于风力发电机组的额定切入风速时，发电机组无法启动发电；当风速超过额定切出风速时，发电机组会自动停机，以保护设备。
2. 风能密度风能密度是指单位面积或单位体积内风能含量的大小。
风能密度越高，表示单位面积或单位体积内的风能含量越大，从而产生更多的风能发电。
然而，许多地区的风能密度较低，限制了风电项目的发展。
3. 建设地点限制风电项目的建设需要占用较大的土地面积，而且需要考虑到风速和风向等因素，选择合适的建设地点。
然而，由于土地利用规划、环境保护和生态保护等因素的限制，许多地区无法建设风电项目，进一步限制了风能发电的规模和发展。
4. 噪音和视觉影响风力发电机组在运行时会产生噪音，尤其是在高速旋转的情况下噪音更加明显。
风电基础知识
第一章风能及风能资源一．风的成因风是环绕地球大气层中的空气流动．流动的空气所具有的能量，也就是风所具有的动能，就称为风能．从广义太阳能的观点看，风能是由太阳能转化而来的．来自太阳能的辐射能不断地传送到地球表面周围，因受太阳照射而受热的情况不同，地球表面各处产生了温差，因而产生气压差，由此形成了空气的流动．因此，可以说是太阳把能量以热能的形式传到地球而后又转换成风能的．二风的风类大气环流――地球表面的大气环流是由于太阳辐射及地球自转而引起的．在赤道上，太阳垂直照射，地面受热很强：而在地球两极地区，太阳是倾斜照射的，地面受热则较弱，热空气较冷空气轻，就造成在赤道附近热空气向空间上升，并通过大气层上部流向两极；两极地区的冷空气则流向赤道．由于地球本身自西向东旋转的结果，这种大气环流在北半球产生了东北风，在南半球则产生了东南风，分别称为东北信风和东南信风.海陆风――沿海地球陆地同海上所形成的风向交替的海风与陆风，它们是由于昼夜之间温度变化而造成的．在白日，陆地上接受的太阳辐射热量较海水要强，因而陆地上的空气受热向上流动，而海洋面上的空气较冷，较冷的空气则自海洋流向沿岸陆地，这样就形成了海风；在夜间，陆地上的空气比海洋上的空气冷却要快，这样就造成海洋上的空气上升，而陆地上较冷的空气沿地面流向海洋，形成了陆风.山谷风――山岳地区在一昼夜间风向交替的山风（或称山岳风）与谷风（或称平原风）．谷风的产生是由于日间太阳照射使山坡上的空气温度升高，热空气上升，而地势地处的冷空气则自山谷向上流动，这就形成了谷风；到了夜晚，空气中的热量向高空散发，高空中的空气密度增大，空气则沿山坡向下流动，这就形成了山风．第二章风的描述如上所述，风是由于空气的流动而形成的，因此可被看做是向量，包括空气流动的速度及流动的方向两个要素，也即是风速和风向．对于人类来说，风是最熟悉的自然现象之一，风速与风向在不同的时间（每日每月每年）都有一定的周期性变化．为了估算某一地域的风能资源，必须测量出每日、每月、每年的风速及风向数据，了解其变化的情况。
风力发电基础知识
1-3 风力发电运行方式
• 分类：独立运行和并网运行两种运行方式。 一、独立运行方式
• 独立运行的风力发电机组，又称离网型风力发电机组， 是把风力发电机组输出的电能经蓄电池蓄能，再供应 用户使用，如需要交流电，则要加逆变器。 （一）储能系统： • 风力发电系统采用的储能系统主要有：蓄电池储能、 抽水蓄能。 • 正在研究试验的有压缩空气储能、飞轮储能、电解水 制氢储能等。
2、塔架 风力机的塔架除了要支撑风力机的重量，还 要承受吹向风力机和塔架的风压，以及风力 机运行中的动载荷。它的刚度和风力机的振 动有密切关系。水平轴风力发电机的塔架主 要可分为管柱型和桁架型两类。一般圆柱形 塔架对风的阻力较小，特别是对于下风向风 力机，产生紊流的影响要比桁架式塔架小。 桁架式塔架常用于中小型风力机上，其优点 是造价不高，运输也方便。但这种塔架会使 下风向风力机的叶片产生很大的紊流。
• 风电场容量系数即发电成本是衡量风力发 电场经济效益的重要指标。风电场内风力 发电机组容量系数的计算方法为：
1-5 风力发电系统及装置
(一)风力发电机组的系统 组成 • 风力发电系统是将风能转
换为电能的机械、电气及 共控制设备的组合。 • 通常包括风轮、发电机、 变速器(小、微容量及特殊 类型的也有不包括变速器 的)及有关控制器和储能装 置。
二、风力发电场的风力发电机组排布
• 作用：合理地选择机组的排列方式，以 减少机组之间的相互影响，风电场内风 力发电机组的排列应以风电场内可获得 最大的发电量来考虑。 • 影响因素：主要受风能分布、风场地形 和土地征用的影响。 • 机组排列的最主要原则：是充分利用风 能资源，最大程度利用风能。
三、风力发电场的经济效益评估
Ф型风力机图
3、风力发电机组可分为定桨距机组与变 桨距机组。 定桨距风力发电机组的功率调节完全 依靠叶片的气动特性。这种机组的输出 功率随风速的变化而变化，当风速超过 额定风速时，通过叶片的失速或偏航控 制降低风能转换系数Cp，从而维持功率 恒定。
风力发电基础知识
2国02测10诺-1德-28·技术部
• 控制系统结构图（WP4000）
2国03测10诺-1德-28·技术部
2国04测10诺-1德-28·技术部
2国05测10诺-1德-28·技术部
2国06测10诺-1德-28·技术部
• Cp值随着尖速比和桨距角的变化而变化
2国07测10诺-1德-28·技术部
23国02测10诺-1德-28·技术部
5
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4
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风力发电基础知识
2国0测10诺-1德-28·技术部
23国0测10诺-1德-28·技术部
2国40测10诺-1德-28·技术部
• 年平均风速（10分钟）分布曲线和风切变曲线
Webull分布曲线
风切变指数曲线
2国50测10诺-1德-28·技术部
• 按照叶轮放置方向 • 水平轴: 叶轮轴线呈水平方向布置 • 垂直轴: 叶轮轴线呈垂直方向布置 • 按照接入电网方式 • 根据风机正常运行时是否直接接入电网分为并网型和离网
2国0测10诺-1德-28·技术部
2国01测10诺-1德-28·技术部
– 控制系统主要部件 – 主控器（核心控制模块软硬件） – 变桨控制器（变桨控制模块、变桨电机伺服及电机, 蓄电池） – 变频器（双馈机型和同步机型） – 通讯模块（系统内部通讯、风场内通讯） – SCADA软件（用于远程监控） – 控制系统调试内容 – 静态检查（接线、参数整定） – 动态部件（变桨、主控逻辑、偏航等） – 联调（从切入到并并网）
型 • 离网型风机常与太阳能组成风光电互补动力源。 • 按叶轮布置位置 • 若叶轮布置在机舱前，称为上风向；否则称为下风向； • 传动链布置 • 根据有无齿轮箱分为非直驱和直驱机型 • 其他方式 • 如叶片数量、机型容量等级、安装地点（海上或陆上）
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能量转换
风能
电能
更进一步
风能
机械能
电能
•风力发电基本原理：
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。
•主要优点：
第一，费用低廉，建设周期短；
第二，不需原料即可产生电力，除常规保养外，没 有其他消耗；
第三，风力是一种洁净的自然能源，没有环境污染 问题。
风能发电的主要形式
1、小型独立风力发电系统 单台装机容量约为100瓦-5千瓦，通常不超过10千瓦。 风力发电机＋充电器＋数字逆变器。
因风量不稳定，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电。然后用有保护电路的逆 变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。 2、并网风力发电系统 变桨距控制、失速控制 变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新型发电机 风力发电机单机装机容量可以达到600千瓦以上。不少国家建立了众多的中 型及大型风力发电场，并实现了与大电网的对接。
1. 应用气流冲量原理
叶轮所受的轴向推力： F=m(V1-V2)
式中m=SV，为单位时间内的流量质量。
叶轮单位时间内吸收的风能——叶轮吸收的功 率为：P=FV= SV2(V1-V2)
2. 动能定理的应用
基本公式：E=1/2 mV2 （m同上） 单位时间内气流所做的功——功率： P’=1/2 mV2= =1/2 SV V2
重分离，以致压气机性能严重下降甚至丧失功能的现象。
变桨距调节 变速风机中，风轮转速可变，即叶尖速度可变。
低于额定风速时保持桨距不变，和风速保持比例 关系，即保持在最佳叶尖速比，数值在6~8之 间，以获得最佳功率系数。
高风速时，对叶片的桨距角控制以限制风轮的气 动效率。最佳桨距角在额定风速以下为零，额 定风速以上桨距角对风速增大而增大。
风能利用系数Cp 不是一个常数, 它随着风轮转 速以及风轮叶片( 攻角、桨距角等) 变化
不同风速下的风轮输出机械功率随风轮转速而 变化。对于每一风速总存在一个最大输出功率 点
永磁同步发电机性能数学模型
稀土永磁直流发电机功率和转矩可写为:
从理论上讲, 要想使风力机达到最佳的匹配, 就 应使配套发电机功率- 转速曲线与曲线A 重合, 使转矩- 转速曲线与曲线B 重合。
6. 偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。
风力发动机本体和附件
把风能转化为机械能的装置来自发电机及电气装置把机械能转化为电能
贝兹理论
贝兹理论中的假设
——叶轮是理想的； ——气流在整个叶轮扫略面上是均匀的； ——气流始终沿着叶轮轴线； ——叶轮处在单元流管模型中，如图。
流体连续性条件：S1V1 = SV = S2V2
风机结构
1. 转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。
2. 低速轴：风电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。转子转速 相当慢，大约为19至30转每分钟。
3. 齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴 的50倍。
4. 高速轴：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。
5. 发电机：感应电机或异步发电机。在现代风电机上，最大电力输出通 常为500至1500千瓦。
几种变速恒频方案的对比分析
参考文献
《小型风力发电机外特性测试平台的设计》 张延迟 顾羽洁 解大 张明 李景兴
《风力发电机风轮与发电机匹配的研究》 王世锋 《直驱式永磁同步风力发电机性能研究》 张岳 王凤
翔 《大型直驱永磁风力发电机及其并网运行研究》 张新
燕 王维庆
《独立运行小型风力发电系统浮在跟踪和充放电集成 控制》 赵强 王生铁
3
Pmax =16/27 (1/2 SV1 )
注意到1/2
3
SV1
是远前方单位时间内气流
的动能——功率
由空气动力学特性可知, 通过叶轮旋转面的风 能不能全部被叶轮吸收利用, 可以定义出一个 风能利用系数CP 。
于是最大风能利用系数Cpmax为：
3
Cpmax=Pmax/(1/2 SV1 )=16/270.593 此乃贝兹极限。
叶素理论
基本思想
将叶片沿展向分成若干微段——叶片元素—— 叶素；
视叶素为二元翼型，即不考虑展向的变化；
作用在每个叶素上的力互不干扰；
将作用在叶素上的气动力元沿展向积分，求得 作用在叶轮上的气动扭矩与轴向推力。
风轮与发电机匹配问题
还有另一个重要的参数叶尖速比λ, 即叶轮的尖 速度与风速之比:
在 叶轮前后，单位时间内气流动能的改变量： P’= 1/2 SV (V21_ V22)
此既气流穿越叶轮时，被叶轮吸收的功率。 因此： SV2(V1-V2)= 1/2 SV (V21_ V22) 整理得： V=1/2 (V1+V2)
即穿越叶轮的风速为叶轮远前方与远后方风速的 均值。
3. 贝兹极限
引入轴向干扰因子进一步讨论。 令： V = V1( 1- a ) = V1 – U 则有：V2 =V1 ( 1- 2a ) 其中： a——轴向干扰因子，又称入流因子。 U=V1a——轴向诱导速度。
通过对发电机的结构和参数做出调整，使得两 组曲线尽量匹配。
调整方法： 1、调整绕组：绕组匝数、线径等 2、调节磁场：磁通量等
风轮输出功率控制方式
失速控制
在转速不变的条件下，风速超过额定植后，叶片发生 失速，将输出功率限制在一定范围内。
失速定义 由于气流冲角过大而造成压气机叶片背弧上附面层严
并网发电机工作方式
恒速恒频发电系统——失速控制
变速恒频发电系统——变桨距调节
从风力机的运行原理可知，这就要求风力机的转速正比于 风速并保持一个恒定的最佳叶尖速比 ，从而使风力机的风 能利用系数 保持最大值不变，风力发电机组输出最大的功 率，最大限度的利用风能，提高了风力机的运行效率。
交─直─交系统、磁场调制发电机系统、交流励磁双馈发电 机系统、无刷双馈发电机系统、爪极式发电机系统、开关 磁阻发电机系统等，
当a=1/2时，V2=0，因此a<1/2。 又V<V1，有1>a>0。 a的范围： ½ > a > 0
——由于叶轮吸收的功率为
P=P’= 1/2 SV (V21_ V22) = 2 S V13a( 1- a )2
令dP/da=0，可得吸收功率最大时的入流因 子。
解得：a=1和a=1/3。取a=1/3，得