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风力发电

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  • 发布时间:2014/9/11 15:09:38
  • 作者:银河电气

  风力发电简单的描述就是将风能转化为机械能,机械能转化为电能的过程。它是空气动力学、材料学、电力电子、计算机和控制等技术发展的结果。

一、 风力发电相关标准

  GB/T 2900.53 电工术语 风力发电机组
  GB/T 18451.1 风力发电机组 设计要求
  GB/T 18709 风电场风能资源测量方法
  GB/T 19963 风电场接入电力系统技术规定
  GB/T 20319 风力发电机组 验收规范
  GB 26859 电力安全工作规程 电力线路部分
  GB26860 电力安全工作规程 发电厂和变电站电气部分
  DL/T 572 电力变压器运行规程
  DL/T 741 架空送电线路运行规程
  DL/T 796 风力发电厂安全规程
  DL/T 969 变电站运行导则
  DL/T 5191 风力发电场项目建设工程验收规程
  DL/T 5383 风力发电场设计技术规范

二、风力发电结构及工作原理

  从整个外部看,风力发电系统主要由三个部分组成:风轮、机舱、塔架。其中风轮主要由叶片和轮毂组成,传动系统、发电机、控制系统等都集成在机舱内,机舱底盘和塔架之间有回转体,使机舱可水平转动,结构简图如图1所示。

 

风力发电机组结构简图
图1 风力发电机组结构简图

  当风吹向风轮叶片时,由于风与叶片之间有角差而产生升力促使叶片转动,转动的叶片与低速转轴连接,通过齿轮箱调速使转速提高,带动发电机旋转,以异步发电机为例,当电机旋转速度高于同步转速时,就开始发电。

  风力发电机因风量的不稳定,故其输出的是13~25V变化的交流电,对于独立型风力发电系统,须经整流电路整流后对蓄电池充电,即将电能转变为化学能,然后用带保护电路的逆变器,将蓄电池里的化学能转变为交流220V的市电,才能保证稳定用电,这样尽管风力发电的功率输出主要取决于风量的大小,而人们最终使用电功率的大小与蓄电池容量有密切关系,比如一台200W风力发电机可以通过大容量蓄电池组与逆变器的配合使用,获得500W甚至更大的功率输出。对于并网型风力发电系统则不需储能环节,将整流后的直流经过并网逆变器直接馈入电网。

三、风力发电的主要特性系数

1、功率系数(CP):指风机将风能转换为机械能的效率
  CP=提取的风能(PCapture)/输入的风能(pwind)

2、叶尖速比(λ):用叶片圆周速度与风速比来衡量叶片在不同风速中的状态
  λ=2Rn/ν
  R为叶片的半径;
  n为叶片;
  ν为作用于叶片的风速;

3、风轮的功率输出(P)
  P=(CP *ρ*ν3*A)/2
  ρ为空气密度;
  A为叶轮扫风面积;

4、风力发电机的频率(f)
  f=p*n/60
  P为发电机的磁极对数;
  n为发电机的转速;

四、风力发电运行状态

  1、当风速低于额定风速时,可以利用最大风功率系数Cpmax,以便获得最大的风能效果。
  2、当风速高于额定风速时,可以利用风最大输出功率PTmax,以便获得稳定的功率输出。
  3、当风速大于最大运行速度(一般为25m/s左右)时实现自动停机。

五、风力发电分类

  (1)根据主轴的方向分为水平轴式和垂直轴式。
  (3)按风力发电机运行特征分为恒速型、有限变速型和变速型。
  (4)按传动机构分为齿轮箱升速型和直驱型。
  (5)按发电机类型分为异步型和同步型。
  (6)按风力发电机的容量,有微型机(1kW已下)、小型机(1-10kW)、中型机(10-100kW)和大型机(100kW以上)。
  (7)根据供电方式分为独立型和并网型。

六、风力发电优缺点

优点 缺点
清洁,环境效益好 噪声大
可再生,永不枯竭 占用面积大
基建周期短、投资少 不稳定 ,不可控
装机规模灵活 成本高
技术相对成熟

七、风力发电的前景

  能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题,常规能源以煤、油为主,不仅资源有限,而且造成严重的环境污染,因此,对于可再生能源的开发利用,已受到各国的高度重视。
  风能资源是丰富的、可再生的,所以发展风电产业具有十分重要的意义。现如今各国家都在积极培养相关技术人员以便更好地研制风电新技术,以在一定的程度上降低风力发电成本,造福人类。由此可见,风力发电必将成为各国家重要发电产业之一。

扩展阅读:

  光伏发电
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作者:tn_yinhe
湖南银河电气有限公司(http://www.vfe.cc


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