风电课件基础知识参考资料
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风电基础知识 PPT课件
电梯
至其它 配电站
开关柜
箱式变电所内部示意
某商场用电示意图
图
101室配电箱 子 ... …
125室配电箱 子
一般我们习惯上称 220/380伏为低压
风电场和电气部分的基本概念
将3千伏～35千伏称为中压 110千伏、220千伏称为高压
330千伏、500千伏称为超高压
700千伏、1000千伏称为特高压
风电场电气系统 一次设备
风电场和电气部分的基本概念
§1.1 风力发电概述
风是人类最常见的自然现象之一，风能资源的储量非常巨大， 一年之中风所产生的能量大约相当于20世纪90年代初全世界每 年所消耗的燃料的3000倍。 十九世纪末，风能开始被用于发电，据称始于丹麦，并且迅速 成为其最主要的应用领域之一。 风电技术是可再生能源技术中最成熟的一种能源技术。 风力发电由于环保清洁，无废弃物排放，施工周期短，利用历 史悠久，受到了各国的广泛重视和大力推广。 如今风力发电在世界范围内都获得了快速的发展，风力发电规 模及其在电力能源结构中的份额都增长很快。
用于实现该能量转换过程的成套设备称为风力发电机组。
❖ 风机+发电机+调速器
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
单台风力发电机组的发电能力是有限的，目前在内陆地区应用 的主流“大型”机组的额定功率为1.5MW和2MW，海上风电机 组的平均单机容量在3 MW左右，最大已达6 MW。
风力发电机组输出的电能经由特定电力线路送给用户或接入电 网。 风力发电机组与电力用户或电网的联系是通过风电场中的电气 部分得以实现的。
发电厂和变电站是整个电力系统的基本生产单位。电气部分不 仅仅包括电能生产、变换的部分,还包括其自身消耗电能的部 分。以上用于能量生产、变换、分配、传输和消耗的部分称为 电气一次部分。
风力发电ppt较详细PPT课件
市场推广
通过宣传和教育，提高公 众对风力发电的认识和接 受度，促进市场需求增长。
竞争环境
建立公平的市场竞争机制， 打破行业垄断，吸引更多 企业参与风力发电项目的 投资和建设。
技术瓶颈与解决方案
风能利用率
提高风能利用率，降低风能成本， 是当前面临的主要技术瓶颈之一。 通过研发更高效的风力发电机组 和优化风电场布局，可以提高风
能利用率。
储能技术
发展储能技术，解决风能发电的 间歇性问题。例如，利用电池、 抽水蓄能、压缩空气储能等技术， 实现风电场的有功无功调节和调
峰填谷。
输电技术
加强智能电网建设和特高压输电 技术的研究，提高风电并网和远
距离输送的能力，降低损耗。
环境保护与可持续发展
减少对环境的影响
合理规划风电场的位置和规模，避免对生态环境造成破坏。同时，加强风电设备 的噪声和视觉污染治理，降低对周边居民的影响。
海上风电发展
海上风电资源丰富，未来 将有更多的海上风电项目 建成并投入运营。
风力发电与其他可再生能源的结合
太阳能与风能结合
太阳能和风能在时间和地域上具有互补性，结合使用可提高可再 生能源的利用效率。
风能与水能结合
风能和水能在动力转换上具有协同效应，结合使用可实现能源的更 高效利用。
多种可再生能源的综合利用
风力发电的优势与局限性
优势
风能是一种可再生能源，利用风能发电有助于减少化石燃料的消耗和温室气体 排放；风能分布广泛，可利用风能资源丰富；风力发电技术成熟，经济效益逐 渐提高。
局限性
风能是一种间歇性能源，受天气和季节影响较大；风力发电机组占地面积较大， 对土地资源有一定需求；风力发电在建设、维护和拆除过程中可能对环境产生 一定影响。
风力发电基础课件
回转平面与叶片截面
弦长的夹角
运动旋转方向
u R 2Rn
dL气流升力
相对
速度
dL
1 2
Cl w2dS
dD
1 2
Cd
w 2dS
dF气流w产生的气动力
驱动功率dPw= dT
风输入的总气动功率:P=vΣFa 旋转轴得到的功率:Pu=Tω
风轮效率η=Pu/P
叶片的几何参数
3. 旋转叶片的气动力(叶素分析)
v v1 v2 2
，
贝兹理
最大理想功率为：Pmax
8 27
Sv13
论的极 限值
风力机的理论最大效率：max
Pmax E
(8 / 27)Sv13
1 2
Sv13
16 27
0.593
风力发电机从自然风中所能索取的能量是有限的，其 功率损失部分为留在尾流中的旋转动能。
风力发电机基础理论
3.风力机的主要特性系数
对于有限长的叶片，风轮叶片下游存在着尾迹涡，它形成两 个主要的涡区：一个在轮毂附近，一个在叶尖。有限叶片数由 于较大的涡流影响将造成一定的能量损失，使风力机效率有所 下降。
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。
涡流理论
叶片静止时，据赫姆霍兹定理，叶片附着涡和后缘尾涡 组成马蹄涡系。简化后，将叶片分成无限多沿展向宽度很小 的微段。
叶片的几何参数
2.升力和阻力的变化曲线
0.8
Cl •升力系数与阻力系数是随攻角变化的
0.6
0.4
失速点
0.2
Cd
i
i -30o -20o -10o 0o 10o 20o
-0.2 Cl min
弦长的夹角
运动旋转方向
u R 2Rn
dL气流升力
相对
速度
dL
1 2
Cl w2dS
dD
1 2
Cd
w 2dS
dF气流w产生的气动力
驱动功率dPw= dT
风输入的总气动功率:P=vΣFa 旋转轴得到的功率:Pu=Tω
风轮效率η=Pu/P
叶片的几何参数
3. 旋转叶片的气动力(叶素分析)
v v1 v2 2
，
贝兹理
最大理想功率为：Pmax
8 27
Sv13
论的极 限值
风力机的理论最大效率：max
Pmax E
(8 / 27)Sv13
1 2
Sv13
16 27
0.593
风力发电机从自然风中所能索取的能量是有限的，其 功率损失部分为留在尾流中的旋转动能。
风力发电机基础理论
3.风力机的主要特性系数
对于有限长的叶片，风轮叶片下游存在着尾迹涡，它形成两 个主要的涡区：一个在轮毂附近，一个在叶尖。有限叶片数由 于较大的涡流影响将造成一定的能量损失，使风力机效率有所 下降。
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。
涡流理论
叶片静止时，据赫姆霍兹定理，叶片附着涡和后缘尾涡 组成马蹄涡系。简化后，将叶片分成无限多沿展向宽度很小 的微段。
叶片的几何参数
2.升力和阻力的变化曲线
0.8
Cl •升力系数与阻力系数是随攻角变化的
0.6
0.4
失速点
0.2
Cd
i
i -30o -20o -10o 0o 10o 20o
-0.2 Cl min
风力发电基础知识模板PPT课件
风力机的主要技术指标参数
① 风轮直径，通常风力机的功率越大，直径越大； ② 叶片数目，高速发电用风力机为2—4片，低速风力机大干4片； ③ 叶片材料，现代常采用高强度低密度的复合材料； ④ 风能利用系数，一般为0.15—0.5之间；
第13页/共73页
⑤ 启动风速，一般为3—5m/s; ⑥ 停机风速，通常为15—35m／s; ⑦ 输出功率，现代风力机一般为几百
第10页/共73页
1-2 风力发电设备
一、组成：风力发电机组包括两大部分；
➢ 一部分是风力机，由它将风能转换为机械能； ➢ 另一部分是发电机，由它将机械能转换为电能。
二、分类： 1）根据它收集风能的结构形式及在空间的布置，可分为水平轴式或垂直轴式。 2）从塔架位置上，分为上风式和下风式；
第11页/共73页
直至MW级以上的风力发电机组按一定的阵列布局方式成群安装而组成的风力发电 机群体．称为风力发电场，简称风电场。 • 风力发电场属于大规模利用风能的方式，其发出的电能全部经变电设备送往大电网。
第27页/共73页
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。
• 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； • 转子电流产生的旋转磁场的转速高于 同步速运行； • 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。 • 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。
二、并网运行方式
作用：采用风力发电机与电网连接， 由电网输送电能的方式，是克服风的 随机性而带来的蓄能问题的最稳妥易 行的运行方式，同时可达到节约矿物 燃料的目的。
风力发电机基础知识及电气控制.ppt
发电机变频器在NCC320
2021/9/15
48
10、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。
2021/9/15
49
11、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。
2021/9/15
50
风力发电机组简图
转速范围 rpm
11.5-21.2
11-22
9.7-19
9.8-18.3
额定转速 2021/9/15
rpm
20.1
20.1
17.4
17.4 5
并网型风力发电机组由以下部分组成
1、 风轮(叶片和轮毂) 2、 传动系统 3、 偏航系统 4、 变浆系统 5、 液压系统 6、 制动系统 7、 发电机 8、 控制与安全系统 9、 塔筒 10、基础 11、机舱
26
制动系统
使风轮减速和停止运转的系统。 SL1500系列风力发电机所用的制动器是一个液压动作的盘式制动器，用 于锁住转子。例如，在风力发电装置紧急切断时，制动器制动，使系统 停机。它具有自动闸瓦调整功能，也就是说当闸瓦磨损时不需要手动调 整制动器.
2021/9/15
27
制动器在风力发电机组中的安装位置
例如：运行、停机、故障
查看即时的故障信息
例如：故障代码、简单描述
各个设备的即时参数
例如：温度、电压、角度
各个设备所处的状态
例如：启动、停止
信息的记录
例如：发电量、发电时间、 耗电量
2021/9/15
41
Control－控制面板
2021/9/15
42
Control－菜单内容
2021/9/15
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10、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。
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11、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。
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风力发电机组简图
转速范围 rpm
11.5-21.2
11-22
9.7-19
9.8-18.3
额定转速 2021/9/15
rpm
20.1
20.1
17.4
17.4 5
并网型风力发电机组由以下部分组成
1、 风轮(叶片和轮毂) 2、 传动系统 3、 偏航系统 4、 变浆系统 5、 液压系统 6、 制动系统 7、 发电机 8、 控制与安全系统 9、 塔筒 10、基础 11、机舱
26
制动系统
使风轮减速和停止运转的系统。 SL1500系列风力发电机所用的制动器是一个液压动作的盘式制动器，用 于锁住转子。例如，在风力发电装置紧急切断时，制动器制动，使系统 停机。它具有自动闸瓦调整功能，也就是说当闸瓦磨损时不需要手动调 整制动器.
2021/9/15
27
制动器在风力发电机组中的安装位置
例如：运行、停机、故障
查看即时的故障信息
例如：故障代码、简单描述
各个设备的即时参数
例如：温度、电压、角度
各个设备所处的状态
例如：启动、停止
信息的记录
例如：发电量、发电时间、 耗电量
2021/9/15
41
Control－控制面板
2021/9/15
42
Control－菜单内容
风电知识素材课件
风力发电与其他可再生能源的联合应用
风光互补发电系统
将风能和太阳能结合起来，通过互补的方式提高发电的稳定性和 可靠性。
风能与储能技术的结合
利用储能设备储存风电，解决风电的间歇性问题，实现稳定供电。
多能互补发电系统
将风能与其他可再生能源如地热能、生物质能等结合起来，形成多 能互补的发电模式。
未来风电技术的发展方向与挑战
风电场的运维管理策略与实践
策略
风电场运维管理应以安全、经济、高效为目标，制定科学合理的运维策略，包括定期维护、故障处理 、备品备件管理、人员培训等。同时要建立信息化管理系统，提高运维效率和管理水平。
实践
各风电企业需结合实际情况，制定具体的运维管理制度和操作规程，加强风电场运行数据的分析和利 用，提高风电设备可利用率和经济效益。此外，应积极探索智能化运维技术，推动风电运维管理的转 型升级。
06
风电技术前沿与展望
先进的风力发电机组技术
大型化风力发电机组
多兆瓦级风力发电机组
随着技术的进步，风力发电机组的规 模不断增大，能够捕获更多的风能， 提高发电效率。
目前，越来越多的风力发电机组正朝 向多兆瓦级发展，以适应大规模风电 场的需求。
直驱式风力发电机组
采用直接驱动方式，省去了齿轮箱等 中间环节，降低了故障率和维护成本 。
风力发电的优势与局限性
总结词
风力发电具有环保、可再生、能源丰富等优势，但也存在一些局限性。
详细描述
风力发电的优势在于环保、可再生、能源丰富等，它能够减少对化石燃料的依赖 ，降低温室气体排放，并且风能资源丰富，分布广泛。然而，风力发电也存在一 些局限性，如对地理环境要求较高，建设成本较高，风能不稳定等。
海上风电的进一步发展
风力发电机培训课件
变频器主回路
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
变频器关键器件简介
• 绝缘栅双极晶体管：IGBT （Insulated Gate Bipolar Transistor）
• 金属氧化物半导体场效应晶体管： MOSFET （metallic oxide semiconductor field effect transistor）
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
IGBT 的优势
• 发电机控制系统除了控制发电机“获取最 大能量”外，还要使发电机向电网提供高 品质的电能。因此发电机通过IGPT控制系 统可获得：①尽可能产生较低的谐波电流， ②能够控制功率因数，③使发电机输出电 压适应电网电压的变化，④向电网提供稳 定的功率
变速恒频变桨控制的 理论依据
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
Cp、β、λ的关系曲线
β
β
β
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
沿运动轨道的切线方向，故又称切向速度。它是描述作曲
线运动的质点运动快慢和方向的物理量。物体上各点作曲
线运动时所具有的即时速度，其方向沿运动轨道的切线方
向。在匀速圆周运动中，线速度的大小等于运动质点通过 的弧长（S）和通过这段弧长所用的时间（△T）的比值。 即V=S/△T，在匀速圆周运动中，线速度的大小虽不改变， 但它的方向时刻在改变。它和角速度的关系是V=ωR。线 速度的单位是米/秒。
风力发电基础知识介绍 ppt课件
Coupling 联轴器
Electric Generator 发电机
Output Power
输出功率
Speed 速度
Controller 控制器
17
装配一台风机 一台风机是由许多部分组成的？
塔架 机舱 变压器 叶轮 基础
18
叶轮 叶轮被固定在大 的主轴上，大的 叶轮有三个吸收 风能的叶片，风 速足够大时就会 驱动叶轮旋转！
Cut-out or Furling
Velocity 截止或收叶速度
16
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
Gearing 齿轮装置
Speed & Torque 速度与扭矩
使用水冷却时，冷水被导入一些隐藏 在发电机外壳里的管中。水冷却了发 电机加热了水本身。而散热器（如上 图）又利用周围环境的空气再将水冷 却。由此，水在冷却发电机的同时不 断的循环，温度却不会升高。
44
叶轮 所有大型风机都有三个叶片 组成叶轮与主轴连接，而每 种风机的叶片长度都有所不 同。比如有一种风机叶片长 度为25-27米，而最大的风机 的叶片达到39米，这相当于 一懂13层的高楼！
35
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
36
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。
风力发电基础知识PPT课件
第3页/共29页
一 、风力发电机组的分类
风力发电系统的分类——按功率调节方式
定桨距风机：桨叶于轮毂固定连接，桨叶的迎风角度不随风速而变化。依靠桨叶的气动特性自 动失速，即当风速大于额定风速时依靠叶片的失速特性保持输入功率基本恒定。 变桨距调节：风速低于额定风速时，保证叶片在最佳攻角状态，以获得最大风能；当风速超过 额定风速后，变桨系统减小叶片攻角，保证输出功率在额定范围内。 主动失速调节：风速低于额定风速时，控制系统根据风速分几级控制，控制精度低于变桨距控 制；当风速超过额定风速后，变桨系统通过增加叶片攻角，使叶片“失速”，限制风轮吸收功 率增加。
SV 2R
Pmax kww3
kw
1 2
S
R opt
3
C p max
T0 kww2
风能利用系数和无因次数随叶尖速比变化的曲线构成
风轮机空气动力特性曲线
第17页/共29页
三、风力发电机组的理论基础
Cp (, )
0.5
C p max C p max
0.4
3
0.3
5
7 0.2
9
0.1
11
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 风速
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四 、风力发电机组的空气动力基础知识 主动失速控制
主动失速
通过变桨, 漩涡在桨叶后缘形成. 这可以用于功率的控制.
Stall limit 10 12 15 8 6 4
Wind speed
m/sec
功率 kW
功率曲线
1800 1600 1400 1200 1000
第4页/共29页
一 、风力发电机组的分类
风力发电系统的分类——按传动形式
一 、风力发电机组的分类
风力发电系统的分类——按功率调节方式
定桨距风机：桨叶于轮毂固定连接，桨叶的迎风角度不随风速而变化。依靠桨叶的气动特性自 动失速，即当风速大于额定风速时依靠叶片的失速特性保持输入功率基本恒定。 变桨距调节：风速低于额定风速时，保证叶片在最佳攻角状态，以获得最大风能；当风速超过 额定风速后，变桨系统减小叶片攻角，保证输出功率在额定范围内。 主动失速调节：风速低于额定风速时，控制系统根据风速分几级控制，控制精度低于变桨距控 制；当风速超过额定风速后，变桨系统通过增加叶片攻角，使叶片“失速”，限制风轮吸收功 率增加。
SV 2R
Pmax kww3
kw
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R opt
3
C p max
T0 kww2
风能利用系数和无因次数随叶尖速比变化的曲线构成
风轮机空气动力特性曲线
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三、风力发电机组的理论基础
Cp (, )
0.5
C p max C p max
0.4
3
0.3
5
7 0.2
9
0.1
11
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 风速
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四 、风力发电机组的空气动力基础知识 主动失速控制
主动失速
通过变桨, 漩涡在桨叶后缘形成. 这可以用于功率的控制.
Stall limit 10 12 15 8 6 4
Wind speed
m/sec
功率 kW
功率曲线
1800 1600 1400 1200 1000
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一 、风力发电机组的分类
风力发电系统的分类——按传动形式
《风电教程幻灯片》课件
2 风力发电机的构造
风力发电机由塔筒、风轮、变速器、发电机等组成。塔筒用于支撑装置，风轮用于接受 风能，变速器用于转速适配，发电机用于产生电能。
3 制动与控制系统
风力发电机配备了制动和控制系统，用于控制风轮的转动速度和风力发电机的运行状态， 保证其安全和高效运行。
风电场的规划与设计
风电场的布局和风 机间距
风电场的布局需要考虑场地 的地形、环境等因素，合理 安排风机的位置。风机间距 的选择对风力发电的效益和 安全都有一定影响。
风机的选型和位置 布置
风机的选型需要考虑机型的 功率、转速等指标，并根据 风能资源的情况选择适当的 风机。风机的位置布置也需 要考虑风能分布的差异。
风场的电力系统和 配电装置
风场的电力系统包括风机并 网、变电站等设施。配电装 置用于连接风机与电网，将 风产生的电能送入电网供应 给用户。
风能资源的测量
风能资源的分析与评估
测量风能资源需要利用风速计、 风向计等仪器，以及进行一定 的数据分析和统计，从而确定 风能资源的可利用程度。
通过对风能资源的分析与评估， 可以确定风力发电的潜力和可 行性，并为风电场的规划提供 科学依据。
风力发电机
1 风力发电机的工作原理
风力发电机通过风的作用，使风轮叶片转动，驱动发电机产生电能。风能转化为机械能， 再转化为电能的过程。
风电场的运维与维护
1
风电场的运营与管理
风电场的运营与管理包括设备的运行监测、故障处理、维护计划的制定等。保证 风电场的安全运行和最大维护包括日常巡检、定期保养、故障排除等。高效的维护可以延长设 备的使用寿命和减少损失。
3
风电场的安全与风险控制
风电场的安全与风险控制包括对风力发电机的运行状态的监测与控制，以及采取 相应的安全措施和风险防范措施。
风力发电机由塔筒、风轮、变速器、发电机等组成。塔筒用于支撑装置，风轮用于接受 风能，变速器用于转速适配，发电机用于产生电能。
3 制动与控制系统
风力发电机配备了制动和控制系统，用于控制风轮的转动速度和风力发电机的运行状态， 保证其安全和高效运行。
风电场的规划与设计
风电场的布局和风 机间距
风电场的布局需要考虑场地 的地形、环境等因素，合理 安排风机的位置。风机间距 的选择对风力发电的效益和 安全都有一定影响。
风机的选型和位置 布置
风机的选型需要考虑机型的 功率、转速等指标，并根据 风能资源的情况选择适当的 风机。风机的位置布置也需 要考虑风能分布的差异。
风场的电力系统和 配电装置
风场的电力系统包括风机并 网、变电站等设施。配电装 置用于连接风机与电网，将 风产生的电能送入电网供应 给用户。
风能资源的测量
风能资源的分析与评估
测量风能资源需要利用风速计、 风向计等仪器，以及进行一定 的数据分析和统计，从而确定 风能资源的可利用程度。
通过对风能资源的分析与评估， 可以确定风力发电的潜力和可 行性，并为风电场的规划提供 科学依据。
风力发电机
1 风力发电机的工作原理
风力发电机通过风的作用，使风轮叶片转动，驱动发电机产生电能。风能转化为机械能， 再转化为电能的过程。
风电场的运维与维护
1
风电场的运营与管理
风电场的运营与管理包括设备的运行监测、故障处理、维护计划的制定等。保证 风电场的安全运行和最大维护包括日常巡检、定期保养、故障排除等。高效的维护可以延长设 备的使用寿命和减少损失。
3
风电场的安全与风险控制
风电场的安全与风险控制包括对风力发电机的运行状态的监测与控制，以及采取 相应的安全措施和风险防范措施。
风电课件基础知识.ppt
风电场电气系统
ko
风电场和电气部分的基本概念
§1.2 风电场的概念
风电场是在一定的地域范围内由同一单位经营管理的所有风力 发电机组及配套的输变电设备、建筑设施、运行维护人员等共 同组成的集合体。 选择风力资源良好的场地，根据地形条件和主风向，将多台风 力发电机组按照一定的规则排成阵列，组成风力发电机群，并 对电能进行收集和管理，统一送入电网，是建设风电场的基本 思想。
能
用于实现该能量转换过程的成套设备称为风力发电机组。
风机+发电机+调速器
风电场电气系统
ko
风电场和电气部分的基本概念
单台风力发电机组的发电能力是有限的，目前在内陆地区应用 的主流“大型”机组的额定功率为1.5MW和2MW，海上风电机 组的平均单机容量在3 MW左右，最大已达6 MW。
风力发电机组输出的电能经由特定电力线路送给用户或接入电 网。 风力发电机组与电力用户或电网的联系是通过风电场中的电气 部分得以实现的。
一次部分最为重要的是 发电机、变压器、电动机 等实现电能生产和变换的
10kV
10kV
开闭所 10kV
至其它 路灯用 配电站
电动机
加热器
电焊机
电灯
开闭所
风机 泵 空压机 电动葫芦
10kV 10kV 10kV
10kV
常见负荷类型
学校
某商场
380/220V 箱式变电所
10kV 开闭所
10kV 变电站
10kV
电能无法由自然界直接获取，是一种二次能源，那些存在于自然 界可以直接利用的能源被称为一次能源。
电能由电网输送到用户所在地，经降压后分配给最终的用户。
在电能生产到消费之间需要由电能可以传导的路径，由于一定区 域内发电厂和用户的分布非常复杂，因此这一路径自然形成了网 状结构，即所谓的电网，电能由发电厂生产出来以后在电网中根 据其结构按照物理规律自然分配。
ko
风电场和电气部分的基本概念
§1.2 风电场的概念
风电场是在一定的地域范围内由同一单位经营管理的所有风力 发电机组及配套的输变电设备、建筑设施、运行维护人员等共 同组成的集合体。 选择风力资源良好的场地，根据地形条件和主风向，将多台风 力发电机组按照一定的规则排成阵列，组成风力发电机群，并 对电能进行收集和管理，统一送入电网，是建设风电场的基本 思想。
能
用于实现该能量转换过程的成套设备称为风力发电机组。
风机+发电机+调速器
风电场电气系统
ko
风电场和电气部分的基本概念
单台风力发电机组的发电能力是有限的，目前在内陆地区应用 的主流“大型”机组的额定功率为1.5MW和2MW，海上风电机 组的平均单机容量在3 MW左右，最大已达6 MW。
风力发电机组输出的电能经由特定电力线路送给用户或接入电 网。 风力发电机组与电力用户或电网的联系是通过风电场中的电气 部分得以实现的。
一次部分最为重要的是 发电机、变压器、电动机 等实现电能生产和变换的
10kV
10kV
开闭所 10kV
至其它 路灯用 配电站
电动机
加热器
电焊机
电灯
开闭所
风机 泵 空压机 电动葫芦
10kV 10kV 10kV
10kV
常见负荷类型
学校
某商场
380/220V 箱式变电所
10kV 开闭所
10kV 变电站
10kV
电能无法由自然界直接获取，是一种二次能源，那些存在于自然 界可以直接利用的能源被称为一次能源。
电能由电网输送到用户所在地，经降压后分配给最终的用户。
在电能生产到消费之间需要由电能可以传导的路径，由于一定区 域内发电厂和用户的分布非常复杂，因此这一路径自然形成了网 状结构，即所谓的电网，电能由发电厂生产出来以后在电网中根 据其结构按照物理规律自然分配。
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开阔 可建容量在100~600 MW或更大的风 电场，例如我国的特许权风电项目。
风电场电气系统
§1.3 电气和电气部风电分场和电气部分的基本概念
电气的基本概念
电气的本意即为电，也就是：带电的、生产和使用电能相关的。
对于电气部分可以泛泛地理解为：由所有带电设备及其附属设备 所组成的全部。
发电厂中的发电机是一般意义上的电源，它将其他能源转化为电 能，如：煤炭、石油、水能、风能、太阳能、地热、潮汐等。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
按照风电场的规模，风电场大致可以分为：小型、中型和大型 （特大型）风电场
风能资源 场地
说明
小型
较好
中型
较好
大型 （特大型）
丰富
较小 合适
可建几兆瓦容量的风电场，接入 35~66 kV及以下电压等级的电网。
可建几十兆瓦容量以下风电场，接入 110 kV及以下电网。
发电厂和变电站是整个电力系统的基本生产单位。电气部分不 仅仅包括电能生产、变换的部分,还包括其自身消耗电能的部 分。以上用于能量生产、变换、分配、传输和消耗的部分称为 电气一次部分。
为了实现对厂站内设备的监测与控制，电气部分还包括所谓的 二次部分，即用于对本厂站内一次部分进行测量、监视、控制 和保护的部分。
风电场电气系统 一次设备
风电场和电气部分的基本概念
§1.1 风力发电概述
风是人类最常见的自然现象之一，风能资源的储量非常巨大， 一年之中风所产生的能量大约相当于20世纪90年代初全世界每 年所消耗的燃料的3000倍。 十九世纪末，风能开始被用于发电，据称始于丹麦，并且迅速 成为其最主要的应用领域之一。 风电技术是可再生能源技术中最成熟的一种能源技术。 风力发电由于环保清洁，无废弃物排放，施工周期短，利用历 史悠久，受到了各国的广泛重视和大力推广。 如今风力发电在世界范围内都获得了快速的发展，风力发电规 模及其在电力能源结构中的份额都增长很快。
批
380/220V
发 市 场
箱式 变电所
110kV
风电场
居 民 小 区
设备， 发电机用于电能生产、 变压器用于电能变换、 电动机和其他用电设备
用于电能的消耗、 母线用于电能的汇集和
分配、 线路则用于能量的输送。
10kV
380/220V
应急照明 1层配电柜 水泵房
风电场电气系统 高压
变压器
低压开关柜
... …
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.3 电气和电气部分
电气部分的一般组成
包括风电场在内的各类发电厂站、实现电压等级变换和能量输 送的电网、消耗电能的各类设备（用户或负荷）共同构成了电 力系统，即用于生产、传输、变换、分配和消耗电能的系统。
电力系统各个环节的带电部分统称为其各自的电气部分。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
风力发电就是利用风力机获取风能并转化为机械能，再利用发 电机将风力机输出的机械能转化为电能输出的生产过程。
风力机有很多种类型，用于风力发电的发电机也呈现出多样性， 但是其基本能量转换过程都是一样的，如图：
风
风力机
机械能
发电机
电
能
及其 控制系统
及其 控制系统
能
用于实现该能量转换过程的成套设备称为风力发电机组。
❖ 风机+发电机+调速器
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
单台风力发电机组的发电能力是有限的，目前在内陆地区应用 的主流“大型”机组的额定功率为1.5MW和2MW，海上风电机 组的平均单机容量在3 MW左右，最大已达6 MW。
风力发电机组输出的电能经由特定电力线路送给用户或接入电 网。 风力发电机组与电力用户或电网的联系是通过风电场中的电气 部分得以实现的。
电能无法由自然界直接获取，是一种二次能源，那些存在于自然 界可以直接利用的能源被称为一次能源。
电能由电网输送到用户所在地，经降压后分配给最终的用户。
在电能生产到消费之间需要由电能可以传导的路径，由于一定区 域内发电厂和用户的分布非常复杂，因此这一路径自然形成了网 状结构，即所谓的电网，电能由发电厂生产出来以后在电网中根 据其结构按照物理规律自然分配。
电梯
至其它 配电站
开关柜
箱式变电所内部示意
某商场用电示意图
图
101室配电箱 子 ... …
125室配电箱 子
一般我们习惯上称 220/380伏为低压
风电场和电气部分的基本概念
将3千伏～35千伏称为中压 110千伏、220千伏称为高压
330千伏、500千伏称为超高压
700千伏、1000千伏称为特高压
风电场电气系统
发电厂
220kV
20kV
升压站
降压变电站
110kV
变电站
10kV 箱式 路灯 变电所 380/220V
10kV
电缆
110kV
110பைடு நூலகம்V 牵引变电站
高速列车
杆上 变压器
27.5kV
电缆
10kV
化工厂
380/220V 配电箱
380/220V
风电场和电气部分的基本概念
图为发电、输电、变电、供 配电及用电的简单示意
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.2 风电场的概念
应根据风向玫瑰图和风能玫瑰图确定风电场的主导风向，在平 坦、开阔的场址，要求主导向上机组间相隔5~9倍风轮直径， 在垂直于主导风向上要求机组间相隔3~5倍风轮直径。 按照这个规则，风电机组可以单排或多排布置。多排布置时应 成梅花形排列。 风电场是大规模利用风能的有效方式，二十世纪80年代初兴 起于美国加利福尼亚。 目前，风电场的分布几乎是遍布全球，风电场的数目已成千上 万，最大规模的风电场可上百万千瓦级。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.2 风电场的概念
风电场是在一定的地域范围内由同一单位经营管理的所有风力 发电机组及配套的输变电设备、建筑设施、运行维护人员等共 同组成的集合体。 选择风力资源良好的场地，根据地形条件和主风向，将多台风 力发电机组按照一定的规则排成阵列，组成风力发电机群，并 对电能进行收集和管理，统一送入电网，是建设风电场的基本 思想。
一次部分最为重要的是 发电机、变压器、电动机 等实现电能生产和变换的
10kV
10kV
开闭所 10kV
至其它 路灯用 配电站
电动机
加热器
电焊机
电灯
开闭所
风机 泵 空压机 电动葫芦
10kV 10kV 10kV
10kV
常见负荷类型
学校
10kV 开闭所
10kV 变电站
某商场
10kV
10kV
380/220V 箱式变电所