风电基本原理与大规模风电并网运行问题
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➢ 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
➢ 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）
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
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。
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：
陆上：100-120m 海上：90-100m
图片及资料来源：
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。
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。
1.风力发电技术的基本原理及其发展
风力发电技术基本原理及大 规模风电并网运行问题
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；
1、风力发电Biblioteka Baidu术的基本原理 及其发展
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：
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
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。
➢ 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
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。
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 ）
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 德国不莱梅
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，许多国家政 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 ➢ 未得到普遍应用
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。
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
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：
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
Nortank1.5MW风机 (60 米/2×750kW、64米 /1500/750kW。(1995年 丹麦西部靠近Esbjerg市)
1.风力发电技术的基本原理及其发展
1.风力发电技术的基本原理及其发展
风能的计算：
1.风力发电技术的基本原理及其发展
空气动力学模型
P w1 2SP C V 31 2R 2C P (,)V 3
❖
0 .5
0o
0 .4
0 .3
10 o
C p 0.2
2.5o
❖
0 .1
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）
➢ 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
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。
阿富汗，公元 644年，直立轴 ，谷物磨坊
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 “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
➢ 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
➢ 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）
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
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。
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：
陆上：100-120m 海上：90-100m
图片及资料来源：
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。
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。
1.风力发电技术的基本原理及其发展
风力发电技术基本原理及大 规模风电并网运行问题
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；
1、风力发电Biblioteka Baidu术的基本原理 及其发展
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：
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
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。
➢ 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
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。
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 ）
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 德国不莱梅
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，许多国家政 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 ➢ 未得到普遍应用
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。
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
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：
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
Nortank1.5MW风机 (60 米/2×750kW、64米 /1500/750kW。(1995年 丹麦西部靠近Esbjerg市)
1.风力发电技术的基本原理及其发展
1.风力发电技术的基本原理及其发展
风能的计算：
1.风力发电技术的基本原理及其发展
空气动力学模型
P w1 2SP C V 31 2R 2C P (,)V 3
❖
0 .5
0o
0 .4
0 .3
10 o
C p 0.2
2.5o
❖
0 .1
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）
➢ 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
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。
阿富汗，公元 644年，直立轴 ，谷物磨坊
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 “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