风力发电叶片ppt课件
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目录
1
风力发电机概述
2
风电机组传动系统
3
偏航系统
4
变桨系统
风力机主要部件
风轮
叶片 轮毂
Text in here
塔架
主要部件
机舱
齿轮箱 发电机 偏航系统 制动系统
基础
风力发电机分类
按风轮 结构划分
水平轴风力机 垂直轴风力机
叶片围绕一个水平轴旋转，旋转平面与风向垂直。 风轮围绕一个垂直轴进行旋转。
风力发电机分类
按功率调节方式划分:定桨距与变桨距
定桨距 风力机
叶片固定在轮毂上，桨距角不变，风力机的功率 调节完全依靠叶片的失速性能。当风速超过额定 风速时，在叶片后端将形成边界层分离，使升力 系数下降，阻力系数增加，从而限制了机组功率 的进一步增加。
优点: 缺点:
结构简单
不能保证功率恒定，并且由于阻力增大,导致叶片和 塔架等部件承受的载荷相应增大
变桨系统 功能
保障风机机组安全停机 气动刹车
超过安全风速时或故障停机、 紧急情况下，旋转桨叶到安全 位置，保护风力发电机组，实 现安全停车功能。
变桨系统相关部件
变桨轴承
变桨轴承安装在轮毂上， 通过外圈螺栓把紧。 其内齿圈与变桨驱动 装置啮合运动，并与 叶片联接。
外圈
内圈
变桨驱动装置
变桨齿轮箱
• 变桨驱动装置通过螺柱 与轮毂连接。
结构形式
由于要求的增速比往往很大，风电齿轮箱通 常需要多级齿轮传动。大型风电机组的增速 齿轮箱的典型设计，多采用行星齿轮与定轴 齿轮组成混合轮系的传动方案。
风电机组齿轮箱结构形式
图为一种一级行星+两级定轴齿轮传动的齿轮箱结构，低速轴为行 星齿轮传动后两级为平行轴圆柱齿轮传动，可合理分配传动比，提 高传动效率。
1
风力发电机概述
2
风电机组传动系统
3
偏航系统
4
变桨系统
风力机主要部件
风轮
叶片 轮毂
Text in here
塔架
主要部件
机舱
齿轮箱 发电机 偏航系统 制动系统
基础
风力发电机分类
按风轮 结构划分
水平轴风力机 垂直轴风力机
叶片围绕一个水平轴旋转，旋转平面与风向垂直。 风轮围绕一个垂直轴进行旋转。
风力发电机分类
按功率调节方式划分:定桨距与变桨距
定桨距 风力机
叶片固定在轮毂上，桨距角不变，风力机的功率 调节完全依靠叶片的失速性能。当风速超过额定 风速时，在叶片后端将形成边界层分离，使升力 系数下降，阻力系数增加，从而限制了机组功率 的进一步增加。
优点: 缺点:
结构简单
不能保证功率恒定，并且由于阻力增大,导致叶片和 塔架等部件承受的载荷相应增大
变桨系统 功能
保障风机机组安全停机 气动刹车
超过安全风速时或故障停机、 紧急情况下，旋转桨叶到安全 位置，保护风力发电机组，实 现安全停车功能。
变桨系统相关部件
变桨轴承
变桨轴承安装在轮毂上， 通过外圈螺栓把紧。 其内齿圈与变桨驱动 装置啮合运动，并与 叶片联接。
外圈
内圈
变桨驱动装置
变桨齿轮箱
• 变桨驱动装置通过螺柱 与轮毂连接。
结构形式
由于要求的增速比往往很大，风电齿轮箱通 常需要多级齿轮传动。大型风电机组的增速 齿轮箱的典型设计，多采用行星齿轮与定轴 齿轮组成混合轮系的传动方案。
风电机组齿轮箱结构形式
图为一种一级行星+两级定轴齿轮传动的齿轮箱结构，低速轴为行 星齿轮传动后两级为平行轴圆柱齿轮传动，可合理分配传动比，提 高传动效率。
风力发电基础知识介绍PPT课件
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。
.
43
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！
.
32
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。
.
33
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。
Electric Generator 发电机
Output Power
输出功率
Speed 速度
Controller 控制器
.
16
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
.
17
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！
.
5
由于两个屋子之间有温度差，风 就一直在吹。壁炉里的火加热了 空气。热空气流动到温度低的房 间的顶部，最终通过窗户释放到 外界。太阳不断地加热着地球， 壁炉就扮演着太阳的角色
.
6
1)当太阳光照射到地球表面时，地 球被加热，而陆地和海洋的吸收热 量的速度是不同的，陆地吸收热的 速度比海洋快的多。
.
风机叶片构造ppt课件
0°标记
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
0°标记
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
挡雨环
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
人孔盖
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
铭牌
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
雷电峰值卡卡片夹
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
避雷系统电阻
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
叶片固定工装示意图
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
叶片固定工装
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
向塔架变形。 导雷系统： 接收和传导雷电的系统 接收器： 装进叶片表面的金属设备来传导电流以使叶片
避免电击破坏。
叶片扭旋： 所有叶片轮廓截面上的叶片扭旋。
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
叶片（blade）
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
材料122风力发电机叶片材料的发展ppt课件
变弦长的叶片没办法挤拉出来，因此
玻璃钢叶片
其是以牺牲空气动力效率为前提的
所谓玻璃钢(glass fiber reinforced plastic，简称GFRP)就是环氧树
脂、不饱和树脂等塑料渗入长度不同的玻璃纤维或碳纤维而做成
的增强塑料。增强塑料强度高、重量轻、耐老化，表面可再缠玻
璃纤维及涂环氧树脂，其它部分填固化问题。 一般而言，复合材料制品在固化过程中放热不易控制， 特别是在产品结构局部厚度较大处，放热峰温度过高，局部热量不易散去，易 产生焦化。为了避免发生放热过多，固化过程通常分阶段进行，但延长了固化 周期。为了缩短整个固化周期，Hexcel研发了一种专门用于叶片根部的低放热 预混料HexPly M19。据介绍HexPly M19是一种低毒性，环境友好型预混料其最 大的优点就是容易控制固化反应过程中的放热。HexPly M19与玻璃纤维和碳纤 维一起使用，比同样条件下的一般预混料固化快巧-20%。由于固化反应放热易 控制，因此较传统预浸料在高温条件下固化时间短，从而缩短了固化周期。 随着固化周期的缩短，模具成本和加工成本也相应地降低。据估算其模具成本 可降低10%，模具使用寿命可延长30%。
为满足上述要求，提高机组的经济性，叶片的尺寸增大可以改善风 力发电的经济性，降低成本。叶片长度从1980年的4.5m发展到今天 的61.5m，容量从当初的55kW发展到今天的5MW。1970年的风力机 叶片主要有钢材、铝材或木材制成，今天选择的材料以E-玻纤增强 塑料(GFRP)居多，目前已开始采用碳纤维复合材料(CFRP)，叶片材料 的开发顺应了叶片大型化和轻量化的方向发展
复合材料制作叶片的主要优势 可根据风力机叶片的受力特点设计强度 和刚度 翼型容易成型，并达到最大气动效率 抗振性好，自振频率可自行设计 疲劳度较高 耐腐蚀性和耐气候性好 维修简便，易于修补
风力发电 ppt课件
ppt课件
风力发电技术
我国风能资源非常丰富。 2006年国家气候中 心研究结果表明，我国陆地10米高度层可开发 和利用的风能储量除青藏高原外总量约为25亿 kW，海上可开发和利用的风能储量约为7.5亿 kW，共计约32.5亿kW。
我国风电开发的空间十分巨大。目前，风力发 电只占在全国电力装机总容量的1.2%。而根据 国家发改委的长期产业规划，2020年10000万 kW，占全国电力总装机的2%。
ppt课件
风力发电技术
风速的特性
风速是指空气的移动速度，即单位时间内空气微团移 动的距离。
瞬时风速称为有效风速，即实际发生作用的风速，通 常指很短时间间隔内的风速。
ppt课件
风力发电技术
风力发电快速增长的原因在于两个方面：一是 经济发展对电力需求的快速增长和可持续发展 的要求；二是风力发电技术的不断进步，促进 了发电价格不断降低。
风电价格不断降低的同时，化石燃料的价格呈 总体上升趋势，加之环保和二氧化碳减排的要 求，化石燃料发电的价格总体是上涨的。因此 风力发电将称为21世纪重要的能源形式之一。
风力发电的优点
风能是可再生能源形式，有利于可持续发展。 有利于环境保护。 随着风电技术的日趋成熟，风电成本越来越低，
可以和其他能源形式相竞争。
ppt课件
风力发电技术
风力发电的负面影响
间接的不可再生能源利用和污染物排放。机组生产过 程中造成的污染物的排放是风电的间接污染物排放。
ppt课件
风力发电技术
德国一直引领着世界风电市场的发展。德国2006年底发电 装机容量2194MW，是目前世界上发电装机容量最多和风 力发电机组技术最先进的国家。
德国风力发电的制造技术和生产规模都处于世界领先水平， 目前世界上在运行的最大的商用风力发电机组就产自德国。
风力发电技术
我国风能资源非常丰富。 2006年国家气候中 心研究结果表明，我国陆地10米高度层可开发 和利用的风能储量除青藏高原外总量约为25亿 kW，海上可开发和利用的风能储量约为7.5亿 kW，共计约32.5亿kW。
我国风电开发的空间十分巨大。目前，风力发 电只占在全国电力装机总容量的1.2%。而根据 国家发改委的长期产业规划，2020年10000万 kW，占全国电力总装机的2%。
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风力发电技术
风速的特性
风速是指空气的移动速度，即单位时间内空气微团移 动的距离。
瞬时风速称为有效风速，即实际发生作用的风速，通 常指很短时间间隔内的风速。
ppt课件
风力发电技术
风力发电快速增长的原因在于两个方面：一是 经济发展对电力需求的快速增长和可持续发展 的要求；二是风力发电技术的不断进步，促进 了发电价格不断降低。
风电价格不断降低的同时，化石燃料的价格呈 总体上升趋势，加之环保和二氧化碳减排的要 求，化石燃料发电的价格总体是上涨的。因此 风力发电将称为21世纪重要的能源形式之一。
风力发电的优点
风能是可再生能源形式，有利于可持续发展。 有利于环境保护。 随着风电技术的日趋成熟，风电成本越来越低，
可以和其他能源形式相竞争。
ppt课件
风力发电技术
风力发电的负面影响
间接的不可再生能源利用和污染物排放。机组生产过 程中造成的污染物的排放是风电的间接污染物排放。
ppt课件
风力发电技术
德国一直引领着世界风电市场的发展。德国2006年底发电 装机容量2194MW，是目前世界上发电装机容量最多和风 力发电机组技术最先进的国家。
德国风力发电的制造技术和生产规模都处于世界领先水平， 目前世界上在运行的最大的商用风力发电机组就产自德国。
风力发电叶片ppt课件
1. 叶片变性前后形状
2. 应力分布
最大应力：14.49兆帕
3. 应变分布
最大应变：0.4095%
4. 位移分布
最大位移：1.748米
精品课件
5
• 碳纤维复合材料在叶片的有限元模型的应用
•横梁盖（红色部分）: 玻璃纤维复合材料 碳纤维复合材料
比起玻璃纤维，碳纤维具有更高 的刚度和强度。
精品课件
6
• 分析结果: flapwise静载荷条件,碳纤维
1. 叶片变性前后形状
2. 应力分布
最大应力：9.451兆帕
3. 应变分布
最大应变：0.2739%
4. 位移分布
最大位移：1.781米
精品课件
7
• 分析结果: edgewise静载荷条件,碳纤维
1. 叶片变性前后形状
2. 应力分布
最大应力：8.339兆帕
3. 应变分布
最大应变：0.2265%
4. 位移分布
最大位移：0.8488米
精品课件
8
结论
在同样的加载条件下，碳纤维复合材料叶片的应力， 应变，位移均比玻璃纤维复合材料叶片小。
精品课件
9
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
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F1=105N
F2=3x105N
10m
30m
精品课件
3
• 分析结果: flapwise静载荷条件,玻璃纤维
1. 叶片变性前后形状
2. 应力分布
最大应力：18.19兆帕
风力发电技术PPT课件
控制策略实施
实施效果评估
采用最大功率点跟踪和电网电压定向控制 策略，确保风力发电机在并网过程中能够 稳定运行，并实现对电网的友好接入。
通过实际运行数据对并网效果进行评估， 结果显示该并网方案和控制策略能够有效 提高风能利用率和电网稳定性。
06
运行维护与故障排除
运行维护管理体系建立
制定运行维护计划
02
风力发电机组成与工作原理
风轮结构与类型
01
02
03
水平轴风轮
风轮旋转轴与地面平行， 适用于大型风力发电机， 具有高风能利用率和稳定 性。
垂直轴风轮
风轮旋转轴与地面垂直， 适用于小型风力发电机， 具有结构简单、维护方便 等优点。
风轮叶片
叶片形状和材料对风能利 用率和噪音等性能有重要 影响，现代风力发电机多 采用复合材料叶片。
运行。
03
风力发电机组设计与选型
设计原则与方法
01
02
03
04
安全性原则
确保风力发电机组在各种恶劣 环境下的稳定运行，防止意外
事故发生。
经济性原则
在保障安全性的前提下，追求 经济效益最大化，降低度电成
本。
可靠性原则
提高风力发电机组的可利用率 和寿命，减少维护成本和停机
时间。
适应性原则
适应不同风资源和环境条件， 确保风力发电机组的良好运行
控制系统与辅助设备
控制系统
实现对风力发电机的启动、停机 、调速、并网等控制功能，保证
风力发电机的安全稳定运行。
偏航系统
根据风向变化调整风轮迎风角 度，提高风能利用率和减少风 轮载荷。
刹车系统
在紧急情况下实现风力发电机 的快速停机，保证设备安全。
风力发电机叶片简介演示
条件更换策略
实时监测叶片状态，一旦发现叶片性能严重下降或达到预定更换条 件，立即进行更换。
THANK YOU
感谢观看
先进制造技术
采用先进的制造技术，如3D打印和复合材料成型工艺，可以制造出具有更复杂几何形状和更高性能的叶 片。这为进一步优化叶片设计提供了技术保障。
04
叶片的检测与维护
叶片的缺陷与损伤检测
01
Байду номын сангаас
02
03
视觉检测
通过高清相机捕捉叶片表 面的图像，利用计算机视 觉技术识别裂纹、变色、 变形等缺陷。
超声波检测
力学性能和耐候性，同时重量较轻，适用于大型风力发电机叶片。
02 03
碳纤维
碳纤维是一种高性能、高强度的材料，用于叶片制造可显著提高叶片的 刚度和抗疲劳性能。然而，碳纤维成本相对较高，目前主要用于高端风 力发电机。
木材和复合材料
一些小型风力发电机叶片采用木材或其他复合材料制造。这些材料具有 成本低、环保等优点，但性能相对较差，适用于低风速地区。
利用超声波在叶片材料中 的传播特性，检测叶片内 部的裂纹、气泡等缺陷。
红外线热像检测
通过红外线热像仪观察叶 片表面的温度分布，从而 发现潜在的缺陷和损伤。
叶片的维护与修复
表面清洗
定期清除叶片表面的污垢 、沙尘等附着物，保持叶 片的光洁度，减少风阻。
防腐涂层
对叶片表面进行防腐处理 ，涂抹专用防腐涂层，延 长叶片使用寿命。
先进复合材料成型工艺
随着技术的发展，一些先进的复合材料成型工艺如拉挤成型、模压成型和3D打印等也逐 渐应用于风力发电机叶片的制造。这些工艺具有生产效率高、材料利用率高、产品设计灵 活等优点，代表了未来叶片制造技术的发展方向。
实时监测叶片状态，一旦发现叶片性能严重下降或达到预定更换条 件，立即进行更换。
THANK YOU
感谢观看
先进制造技术
采用先进的制造技术，如3D打印和复合材料成型工艺，可以制造出具有更复杂几何形状和更高性能的叶 片。这为进一步优化叶片设计提供了技术保障。
04
叶片的检测与维护
叶片的缺陷与损伤检测
01
Байду номын сангаас
02
03
视觉检测
通过高清相机捕捉叶片表 面的图像，利用计算机视 觉技术识别裂纹、变色、 变形等缺陷。
超声波检测
力学性能和耐候性，同时重量较轻，适用于大型风力发电机叶片。
02 03
碳纤维
碳纤维是一种高性能、高强度的材料，用于叶片制造可显著提高叶片的 刚度和抗疲劳性能。然而，碳纤维成本相对较高，目前主要用于高端风 力发电机。
木材和复合材料
一些小型风力发电机叶片采用木材或其他复合材料制造。这些材料具有 成本低、环保等优点，但性能相对较差，适用于低风速地区。
利用超声波在叶片材料中 的传播特性，检测叶片内 部的裂纹、气泡等缺陷。
红外线热像检测
通过红外线热像仪观察叶 片表面的温度分布，从而 发现潜在的缺陷和损伤。
叶片的维护与修复
表面清洗
定期清除叶片表面的污垢 、沙尘等附着物，保持叶 片的光洁度，减少风阻。
防腐涂层
对叶片表面进行防腐处理 ，涂抹专用防腐涂层，延 长叶片使用寿命。
先进复合材料成型工艺
随着技术的发展，一些先进的复合材料成型工艺如拉挤成型、模压成型和3D打印等也逐 渐应用于风力发电机叶片的制造。这些工艺具有生产效率高、材料利用率高、产品设计灵 活等优点，代表了未来叶片制造技术的发展方向。
风力发电技术基础教程ppt课件
直于W的升力元dL。 • 另一方面，dR还可分解为推力元dF和扭矩元dT，由几何关系可得：
dF＝dLcos + dDsin dT＝r(dLsin - dD cos )
35
• 由于可利用阻力系数CD和升力系数Cl 分别求得dD和dL:
2
dL = 1/2 CLW C dr 2
dD = 1/2 CD W C dr 故dF和dT可求。 • 将叶素上的力元沿展向积分，得： —作用在叶轮上的推力：F= dF —作用在叶轮上的扭矩：T= dT —叶轮的输出功率：P= dT= T
• 风力发电机组（以下简称风力机）是一种能量转换装置——将风能转换为电能的。
5
6
二、风力发电机组的主要机型
• 按叶片与轮毂的联接方式分： —定桨距 （失速型）机组 —变桨距机组
• 按叶轮转速是否恒定分： —定速风力机
—变速风力机
•其它机型 —主动失速型 —无齿轮箱型 —海上机组
7
• 基本特征 —水平轴 —三叶片 —上风式 —双速发电机
9
第二章 风力机基础理论 • 叶片的空气动力特性 • 叶轮的空气动力模型
10
§2.1 空气动力学的基本概念 一、流线 • 气体质点：体积无限小的具有质量和速度的流体微团。 • 流线：
—在某一瞬时沿着流场中各气体质点的速度方向连成的一条平滑曲线。 —描述了该时刻各气体质点的运动方向：切线方向。 —流场中众多流线的集合称为流线簇。一般情况下，各流线彼此不会相交如图所示。
18
• 上翼面：凸出的翼型表面。 • 下翼面：平缓的翼型表面。 • 中弧线：翼型内切圆圆心的连线。对称翼型的中弧线与翼弦重合。 • 厚度：翼弦垂直方向上上下翼面间的距离。
—厚度分布：沿着翼弦方向的厚度变化。 • 弯度：翼型中弧线与翼弦间的距离。
dF＝dLcos + dDsin dT＝r(dLsin - dD cos )
35
• 由于可利用阻力系数CD和升力系数Cl 分别求得dD和dL:
2
dL = 1/2 CLW C dr 2
dD = 1/2 CD W C dr 故dF和dT可求。 • 将叶素上的力元沿展向积分，得： —作用在叶轮上的推力：F= dF —作用在叶轮上的扭矩：T= dT —叶轮的输出功率：P= dT= T
• 风力发电机组（以下简称风力机）是一种能量转换装置——将风能转换为电能的。
5
6
二、风力发电机组的主要机型
• 按叶片与轮毂的联接方式分： —定桨距 （失速型）机组 —变桨距机组
• 按叶轮转速是否恒定分： —定速风力机
—变速风力机
•其它机型 —主动失速型 —无齿轮箱型 —海上机组
7
• 基本特征 —水平轴 —三叶片 —上风式 —双速发电机
9
第二章 风力机基础理论 • 叶片的空气动力特性 • 叶轮的空气动力模型
10
§2.1 空气动力学的基本概念 一、流线 • 气体质点：体积无限小的具有质量和速度的流体微团。 • 流线：
—在某一瞬时沿着流场中各气体质点的速度方向连成的一条平滑曲线。 —描述了该时刻各气体质点的运动方向：切线方向。 —流场中众多流线的集合称为流线簇。一般情况下，各流线彼此不会相交如图所示。
18
• 上翼面：凸出的翼型表面。 • 下翼面：平缓的翼型表面。 • 中弧线：翼型内切圆圆心的连线。对称翼型的中弧线与翼弦重合。 • 厚度：翼弦垂直方向上上下翼面间的距离。
—厚度分布：沿着翼弦方向的厚度变化。 • 弯度：翼型中弧线与翼弦间的距离。
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。
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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！
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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
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
第22页/共29页
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
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
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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
第22页/共29页
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。
《风力发电》课件
《风力发电》PPT课件
风力发电是一种利用风能将其转化为电能的技术。本课件将介绍风力发电的 定义、原理、发展历程、优势、应用领域、挑战与解决方案，并对未来进行 展望。
什么是风力发电?
Байду номын сангаас定义
风力发电是将风能转化为电能的一种可再生能源技术。
原理
通过风轮驱动风力发电机转动，将机械能转化为电能。
风力发电技术的发展历程
农业领域
海洋利用
为农田提供电力，推动农业现代化。 开发海上风电场，利用海风发电。
风力发电的挑战与解决方案
风力强度不稳定
改进风力预测技术，提高发电效率。
环境影响
科学规划风电场，减少对野生动植物的干扰。
储能问题
发展储能技术，解决风力波动性带来的供电不稳定问题。
结论和展望
风力发电作为一种清洁、可再生的能源技术，具有巨大的潜力和前景。随着技术的进步和应用的推广，风力发电将 为人类提供可持续、稳定的能源供应。
1
古代
利用帆船、风车等形式利用风能。
2 0世纪初
2
发展出第一台风力发电机。
3
现代
引入大型风力发电机组，建设风电场。
风力发电的优势
1 清洁能源
无二氧化碳排放，对环境友好。
3 经济效益
能源成本低，助推经济发展。
2 可再生能源
风能源丰富，可持续利用。
风力发电的应用领域
工业用途
为工厂和工业设施提供可靠的电力 供应。
风力发电教程PPT课件
3、叶素上的受力分析 • 在W的作用下，叶素受到一个气动合力元dR，可分解为平行于W的阻力元dD和垂直于
W的升力元dL。 • 另一方面，dR还可分解为推力元dF和扭矩元dT，由几何关系可得：
dF＝dLcos + dDsin dT＝r(dLsin - dD cos )
• 由于可利用阻力系数CD和升力系数Cl 分别求得dD和dL: 2 dL = 1/2 CLW C dr 2 dD = 1/2 CD W C dr 故dF和dT可求。
• 安装角：桨叶剖面上的翼 弦线与旋转平面的夹角， 又称桨距角，记为。
• 半径r处叶片截面的几何桨距：在r处几何螺旋线的螺距。 可以从几个方面来理解：
—几何螺旋线的描述：半径r，螺旋升角。 —此处的螺旋升角为该半径处的安装角r。 —该几何螺旋线
与r处翼剖面 的弦线相切。 —桨距值： H=2r tg r
—气动力矩：合力R对（除自己的作用点外）其它点的力矩，记为M。又称扭转力矩。
• 为方便使用，通常用无量刚数值表示翼剖面的气动特性，故定义几个气动力系数： 2 升力系数： CL=L / (1/2 V C) 2 阻力系数： CD=D / (1/2 V C) 22 气动力矩系数： CM=M / (1/2 V C )
—厚度分布：沿着翼弦方向的厚度变化。 • 弯度：翼型中弧线与翼弦间的距离。
—弯度分布：沿着翼弦方向的弯度变化。
2、作用在翼型上的气动力
重要概念：攻角 气流速度与翼弦间所夹的角度，记做，又称迎角。 M
V C
L
R
• 由于机翼上下表面所受的压力差，实际上存在着一个指向上翼面的合力，记为R。
—阻力与升力：R在风速方向的投影称为阻力，记为D；而在垂直于风速方向上的投影称 为升力，记为L。
W的升力元dL。 • 另一方面，dR还可分解为推力元dF和扭矩元dT，由几何关系可得：
dF＝dLcos + dDsin dT＝r(dLsin - dD cos )
• 由于可利用阻力系数CD和升力系数Cl 分别求得dD和dL: 2 dL = 1/2 CLW C dr 2 dD = 1/2 CD W C dr 故dF和dT可求。
• 安装角：桨叶剖面上的翼 弦线与旋转平面的夹角， 又称桨距角，记为。
• 半径r处叶片截面的几何桨距：在r处几何螺旋线的螺距。 可以从几个方面来理解：
—几何螺旋线的描述：半径r，螺旋升角。 —此处的螺旋升角为该半径处的安装角r。 —该几何螺旋线
与r处翼剖面 的弦线相切。 —桨距值： H=2r tg r
—气动力矩：合力R对（除自己的作用点外）其它点的力矩，记为M。又称扭转力矩。
• 为方便使用，通常用无量刚数值表示翼剖面的气动特性，故定义几个气动力系数： 2 升力系数： CL=L / (1/2 V C) 2 阻力系数： CD=D / (1/2 V C) 22 气动力矩系数： CM=M / (1/2 V C )
—厚度分布：沿着翼弦方向的厚度变化。 • 弯度：翼型中弧线与翼弦间的距离。
—弯度分布：沿着翼弦方向的弯度变化。
2、作用在翼型上的气动力
重要概念：攻角 气流速度与翼弦间所夹的角度，记做，又称迎角。 M
V C
L
R
• 由于机翼上下表面所受的压力差，实际上存在着一个指向上翼面的合力，记为R。
—阻力与升力：R在风速方向的投影称为阻力，记为D；而在垂直于风速方向上的投影称 为升力，记为L。
风力发电机PPT课件
整流器 转子励磁绕组 定子三相绕组
励磁调节器
蓄电池组
2024/1/12
图3-18硅整流自励式交流同步发电机电路原理图
第30页/共119页
（4）电容自励式异步发电机
电容自励式异步发电机是在异步发电机定子绕组的输出端接上电
容，以产生超前于电压的容性电流建立磁场，从而建立电压。其电路
示意图如下图所示。
A B
2024/1/12
第34页/共119页
2024/1/12
第35页/共119页
2024/1/12
双馈异步发电机工作原理：
异步发电机中定、转子电流产生的旋转磁场始终是相对静止的，当
发电机转速变化而频率不变时，发电机转子的转速和定、转子电流的频
率关系可表示为：
f1
p n 60
f2
式中
f1——定子电流的频率（Hz），f1=pn1/60，n1 为同步转速；
风力等级与风速的关系： N 0.1 0.824N 1.505
式中 VN——N级风的平均风速(m/s)； N——风的级数。
2024/1/12
第10页/共119页
4、风能
（1） 风能密度，空气在一秒钟内以速度ν流过单位面积产生的动
能。
E 0.5 3
表达式为：
（2） 风能，空气在一秒钟时间内以速度ν流过面积为S截面的动能。
SSW S
SSE
2024/1/12
第9页/共119页
2、风速
由于风时有时无、时大时小，每一瞬时的速度都不相同，所以 风速是指一段时间内的平均值，即平均风速。
3、风力
风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象， 按风力的强度等级来估计风力的大小。国际上采用的为蒲福风级， 从静风到飓风共分为13个等级。
励磁调节器
蓄电池组
2024/1/12
图3-18硅整流自励式交流同步发电机电路原理图
第30页/共119页
（4）电容自励式异步发电机
电容自励式异步发电机是在异步发电机定子绕组的输出端接上电
容，以产生超前于电压的容性电流建立磁场，从而建立电压。其电路
示意图如下图所示。
A B
2024/1/12
第34页/共119页
2024/1/12
第35页/共119页
2024/1/12
双馈异步发电机工作原理：
异步发电机中定、转子电流产生的旋转磁场始终是相对静止的，当
发电机转速变化而频率不变时，发电机转子的转速和定、转子电流的频
率关系可表示为：
f1
p n 60
f2
式中
f1——定子电流的频率（Hz），f1=pn1/60，n1 为同步转速；
风力等级与风速的关系： N 0.1 0.824N 1.505
式中 VN——N级风的平均风速(m/s)； N——风的级数。
2024/1/12
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4、风能
（1） 风能密度，空气在一秒钟内以速度ν流过单位面积产生的动
能。
E 0.5 3
表达式为：
（2） 风能，空气在一秒钟时间内以速度ν流过面积为S截面的动能。
SSW S
SSE
2024/1/12
第9页/共119页
2、风速
由于风时有时无、时大时小，每一瞬时的速度都不相同，所以 风速是指一段时间内的平均值，即平均风速。
3、风力
风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象， 按风力的强度等级来估计风力的大小。国际上采用的为蒲福风级， 从静风到飓风共分为13个等级。
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面壳结构（skin），主梁（shear web）等 • 有限元模型材料：玻璃纤维强化复合材料 • 复合材料纤维铺层方向：零度，正负四十五度
风力发电叶片
• 有限元模型边界条件，加载条件
条件1:固定根部，施加flapwise静载荷
固定根部
F1=105N
F2=3x105N
10m
30m
条件1:固定根部，施加edgewise静载荷
主要内容
• 玻璃纤维复合材料风力发电叶片的有限元模型 • 有限元模型边界条件，加载条件 • 有限元分析结果 • 碳纤维复合材料在叶片的有限元模型的应用 • 碳纤维复合材料叶片的有限元分析结果
风力发电叶片
• 玻璃纤维复合材料风力发电叶片的有限元模型
• 有限元分析软件：Abaqus 6.11 • 叶片总长度：40米 • 有限元单元类型：S4 （4节点壳体单元） • 有限元模型主要结构：横梁盖（spar cap），表
固定根部
F1=105N
F2=3x105N
10m
30m
风力发电叶片
• 分析结果: flapwise静载荷条件,玻璃纤维
1. 叶片变性前后形状
2. 应力分布
最大应力：Hale Waihona Puke 8.19兆帕3. 应变分布
最大应变：0.5156%
4. 位移分布
最大位移：5.114米
风力发电叶片
• 分析结果: edgewise静载荷条件,玻璃纤维
1. 叶片变性前后形状
2. 应力分布
最大应力：14.49兆帕
3. 应变分布
最大应变：0.4095%
4. 位移分布
最大位移：1.748米
风力发电叶片
• 碳纤维复合材料在叶片的有限元模型的应用
•横梁盖（红色部分）: 玻璃纤维复合材料 碳纤维复合材料
比起玻璃纤维，碳纤维具有更高 的刚度和强度。
风力发电叶片
3. 应变分布
最大应变：0.2265%
4. 位移分布
最大位移：0.8488米
风力发电叶片
结论
在同样的加载条件下，碳纤维复合材料叶片的应力， 应变，位移均比玻璃纤维复合材料叶片小。
风力发电叶片
• 分析结果: flapwise静载荷条件,碳纤维
1. 叶片变性前后形状
2. 应力分布
最大应力：9.451兆帕
3. 应变分布
最大应变：0.2739%
4. 位移分布
最大位移：1.781米
风力发电叶片
• 分析结果: edgewise静载荷条件,碳纤维
1. 叶片变性前后形状
2. 应力分布
最大应力：8.339兆帕
风力发电叶片
• 有限元模型边界条件，加载条件
条件1:固定根部，施加flapwise静载荷
固定根部
F1=105N
F2=3x105N
10m
30m
条件1:固定根部，施加edgewise静载荷
主要内容
• 玻璃纤维复合材料风力发电叶片的有限元模型 • 有限元模型边界条件，加载条件 • 有限元分析结果 • 碳纤维复合材料在叶片的有限元模型的应用 • 碳纤维复合材料叶片的有限元分析结果
风力发电叶片
• 玻璃纤维复合材料风力发电叶片的有限元模型
• 有限元分析软件：Abaqus 6.11 • 叶片总长度：40米 • 有限元单元类型：S4 （4节点壳体单元） • 有限元模型主要结构：横梁盖（spar cap），表
固定根部
F1=105N
F2=3x105N
10m
30m
风力发电叶片
• 分析结果: flapwise静载荷条件,玻璃纤维
1. 叶片变性前后形状
2. 应力分布
最大应力：Hale Waihona Puke 8.19兆帕3. 应变分布
最大应变：0.5156%
4. 位移分布
最大位移：5.114米
风力发电叶片
• 分析结果: edgewise静载荷条件,玻璃纤维
1. 叶片变性前后形状
2. 应力分布
最大应力：14.49兆帕
3. 应变分布
最大应变：0.4095%
4. 位移分布
最大位移：1.748米
风力发电叶片
• 碳纤维复合材料在叶片的有限元模型的应用
•横梁盖（红色部分）: 玻璃纤维复合材料 碳纤维复合材料
比起玻璃纤维，碳纤维具有更高 的刚度和强度。
风力发电叶片
3. 应变分布
最大应变：0.2265%
4. 位移分布
最大位移：0.8488米
风力发电叶片
结论
在同样的加载条件下，碳纤维复合材料叶片的应力， 应变，位移均比玻璃纤维复合材料叶片小。
风力发电叶片
• 分析结果: flapwise静载荷条件,碳纤维
1. 叶片变性前后形状
2. 应力分布
最大应力：9.451兆帕
3. 应变分布
最大应变：0.2739%
4. 位移分布
最大位移：1.781米
风力发电叶片
• 分析结果: edgewise静载荷条件,碳纤维
1. 叶片变性前后形状
2. 应力分布
最大应力：8.339兆帕