电力生产概论第6讲风力发电PPT课件

▪ 丹麦160 MW风力发电出力
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▪ 增加风场中的风机数目，缓解风电输出功率的波动 17
来自百度文库
▪ 将风场和风机分布在较广的地理区域内
风电机组/风电场位置
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输出功率与高度的关系
◦ 风速与高度关系:
V2/V1=(h2/h1)a
◦ 输出功率与高度关系:
P2/P1=(h2/h1)3a
Z0<1，a与Z0成反比
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风轮
◦ 叶片横截面形状：平板型、弧板型和流线型。
风力发电机: 流线型； 风力提水机:弧板型/平板型
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对风装置
◦ 保证风轮基本上始终处于迎风状态 ◦ 常用的风力机的对风装置：
尾舵 舵轮 电动机构 自动对风
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尾舵
◦ 微、小型风力发电机普遍应用
◦ 新式：对风向变化反应敏感，跟踪性好
◦ 随着海上风电场技术的发展成熟，经济上可行，将来必然会 成为重要的可持续能源。
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风的形成：地球自转以及太阳热辐射不均所引起的 空气循环流动。
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升力与阻力
◦ 阻力：与气流方向平行的力Fx ◦ 升力：与气流方向垂直的力Fy
风力发电的原理
◦ 空气流经风轮叶片时产生的风压，产生升力或阻力 ◦ 推动风机的叶片旋转 ◦ 带动发电机转动发电
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第6讲 风力发电
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概述 风力发电原理 风力发电机组 风电大规模发展面临的问题
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风能的来源
◦ 地球的转动 ◦ 地球表面受太阳加热程度的差别 ◦ 其它地理因素的影响
世界风资源储量
◦ 全球大气中蕴藏的总风能约为1014MW ◦ 可被开发的风能约为3.5* 109MW
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我国风资源储量
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调速装置原理
◦ 利用空气在风轮圆周切线方向的阻力
阻力翼
阻尼板
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制动装置
◦ 在风速过高时，使风轮停转，保证风力发电机在特大风速下 的安全。
微型和小型风力发电机
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制动装置
◦ 在中型和大型风力发电机中，有采用叶尖气动刹车和机 械式刹车组成的制动系统。
◦ 功率较大的风力发电机，也有应用电磁制动器和液压制 动器的。
◦ 避雷器：防雷击
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经济 安全
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齿轮箱/传动装置
◦ 风轮的旋转速度：
小型风机：每分钟几百转 大型风机：每分钟十几转~几十转
◦ 一般发电机转速：
四极三相交流发电机：1500r/min 二极三相交流发电机：3000r/min
方案一
齿 轮 箱 进 行 增 速
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采用齿轮箱增速的风力发电机
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传动装置
◦ 风轮的旋转速度：
风力发电输出功率的波动性
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
发电出力占装机容量比例(%)
宝珠寺（年） 岷江火电
金堂 宝兴河(径流）
广安 东西关（日）
5 minute intervals for 48 hours vs. % of wind plant capacity
适用于微型、小型、中型风机
a—未调速位置；b—调速位置；c—顺浆位置
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调速装置原理
◦ 改变叶片翼型攻角值：叶片升力与攻角密切相关
气流方向与叶片横截面的弦长L的夹角称为攻角。
升力与攻角正相关 升力下降
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调速装置原理
◦ 改变叶片翼型攻角值
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液压变桨距调速——美国MOD-0型大型风力发电 机变桨距调速装置
◦ 陆上离地面50米高度，达到3级以上风能资源的潜在开发 量约23.8亿千瓦
◦ 5~25米水深线以内近海区域、海平面以上50米高度可装 机容量约2亿千瓦
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海上风能丰富
◦ 海上风速高，很少有静风期，可以有效利用风电机组发电容 量。一般估计海上风速比平原沿岸高20%，发电量增加70%， 在陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达25年到30年， 且距离电力负荷中心很近。
◦ 多用于中、大型风力发电机上。 ◦ 风向标：感受风向 ◦ 凸轮：接通/断开限位开关，
控制对风装置转动 ◦ 阻尼板：浸没在油缸中，用以吸收风向脉动。
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调速装置
◦ 风轮的转速超过设计允许值时，有可能导致机组的毁坏或 寿命的减少
◦ 使风轮能稳定一定转速内工作
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调速装置原理
◦ 减少风轮迎风面积
小型风机：每分钟几百转 大型风机：每分钟十几转~几十转
◦ 一般发电机转速：
四极三相交流发电机：1500r/min 二极三相交流发电机：3000r/min
方案二
采直 用驱 低式 转风 速力 发发 电电 机机
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直驱发电机
◦ 按照励磁方式可分为：电励磁和永磁
电励磁直驱：采用与水轮发电机相同的工作原理，技术成熟。 永磁直驱：近年来研发的风电技术，用永磁材料替代复杂的
电励磁系统，发电结构简单，重量相对电励磁直驱机组较轻。
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内转子直驱式风力发电机组
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重要电气部件
◦ 整流器：将交流电变成直流电。 ◦ 逆变器：把直流电变成交流电。
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重要电气部件
◦ 控制器
保证风力发电机对蓄电池的正常充电，防止蓄电池过充/放电， 并控制输向用电器的电压
◦ 泄荷器：当蓄电池电已充足了，而风力发电机仍在继续发 电。设置泄荷器，给发电机提供放电通道。
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输出功率
P 1 v3FC
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◦ C：风能利用系数，理论最大值为0.59；
◦ F： 叶片受风面积;
◦ ρ：空气密度 ；
◦ v ：风速
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风速对输出功率的影响
◦ 在相同情况下，风速变化1m/s：
P1 P2
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v1 v2
6 3 7
0.63
是不是风速越大越好呢？
输出功率－风速关系
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老式
改进
新式
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尾舵翘起安装
◦ 尾舵常处于风轮后面的尾流区里，为了避开尾流的影响， 可将尾舵翘起安装，高出风轮
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舵轮
◦ 多用于中型风力发电机上
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舵轮
◦ 正常工作，舵轮旋转平面与风向平行——不转动
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舵轮
◦ 当风向变化时，在风力作用下舵轮开始旋转，使风力机的风 轮再对准风向。
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电动对风装置
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你想了解风电吗？ 那就向下了解吧！
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我上到风机上了
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风轮 对风装置 调速装置 制动装置 传动装置 发电机
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风轮
◦ 作用：捕捉和吸收风能，并将风能转变成机械能。 ◦ 一般由叶片、叶柄、轮毂及风轮轴等组成。