风力发电领域（精选8篇）
风力发电领域 篇1
2009年12月10日，我公司PZ可编程智能电测表经过TUV公司的SVHC监测，测试结果符合欧盟REACH法规;2009年12月28日，该仪表经过SGS公司的验证，测试结果符合欧盟RoHS指令2002/95/EC以及后续修正指令的要求。多年来，安科瑞电气一直倡导绿色生产，致力于环境保护，执行欧盟RoHS指令和REACH法规限制使用有害物质，以利保护人类健康，杜绝地球污染。
为配合太阳能、风力发电等可再生能源直流系统的电参数测量及电能计量，参照我国对新能源电力设备运行和计算机智能化监控的最新要求，安科瑞成功研制了PZ系列直流多功能电表，能够直接测量、显示直流电流、电压、功率和电能等参数，并带有RS485接口，I/O模块、4～20mA输出，便于组网监控。该产品现已成功应用于宁夏某10MW太阳能示范电站及国内多家风光互补发电路灯工程等项目，产品也适用于变电站、通讯基站、蓄电池储能等直流系统。
上海安科瑞电气股份有限公司
客服热线：800-820-6632
传真：021-6915830
德国勃兴海上风力发电 篇2
德国的风力发电技术在世界上处于领先地位，而在德国处于领先地位的是位于奥利希市的Enercon公司。2002年9月，Enercon公司在德国马格德堡附近架设E112型风力发电装置，其装机功率为4．5兆瓦。这是世界上最大的风力发电装置，特别适用于海上。装置的风轮上有3个叶片，系用玻璃纤维增强塑料制成。每一叶片长52米，宽6米，重20吨。风轮的转子与机舱的传动轴相连接。风轮与机舱架设在离地120米的塔上。装置的工作原理是：叶片受风力驱动，旋转，通过转子带动机舱内传动轴旋转，每分钟旋转30—50次；通过变速，其又带动传动机构，使传动机构的另一端以7500转／分速度旋转，驱动发电机工作，产出电能，通过塔杆内的电缆输出并入电网。
德国政府规划在海上大建风力发电场，也许，海上的风力发电场更新奇、更壮观：浩淼的海面上，耸起排排风轮，齐旋转，齐轰鸣，多么使人惊叹!但建在海上的重要原因是：海上的风力强，风速均匀，采获能量大。然而在海上建造难度大：巨大的基座必须固定人海底30米深度，才能使装置经受得住狂风恶浪的冲击；水下的驱动装置和电子部件必须能防止高盐度海水的腐蚀；与陆地连接需要几公里长的海底电缆。按照规划，到2020年，在德国北海和波罗的海的2500平方公里的海域所建的风力发电场将有20000到25000兆瓦的装机功率，每年产出700—870亿千瓦时电力，占德国电力供应总量的15％。
风力发电领域 篇3
为配合太阳能、风力发电等可再生能源直流系统的电参数测量及电能计量, 参照我国对新能源电力设备运行和计算机智能化监控的最新要求, 安科瑞成功研制了PZ系列直流多功能电表, 能够直接测量、显示直流电流、电压、功率和电能等参数, 并带有RS485接口, I/O模块、4～20mA输出, 便于组网监控。该产品现已成功应用于宁夏某10MW太阳能示范电站及国内多家风光互补发电路灯工程等项目, 产品也适用于变电站、通讯基站、蓄电池储能等直流系统。
上海安科瑞电气股份有限公司
客服热线:800-820-6632
风力发电领域 篇4
我国近些年的自动化控制技术水平以及信息技术水平在急剧提升,应用范围正在不断扩大,在风力发电当中的应用算是一种回归,也正是自动化控制技术以及信息技术的发展和推广,为风能的进一步广泛应用与认同提供了更强劲的动力。利用风能源进行发电,具有成本低、动力足与无污染的鲜明优势,风力发电对自动化的要求也凭借着技术的支撑力进一步促进着我国风力发电技术信息化水平的提升。
1.风力发电技术概述
风力发电技术属于新能源应用背景下的重要技术之一。风能就是以风力为主的能源开发,作为一种新型的可再生且绿色无污染的能源,其应用范围于近些年社会经济发展的作用下始终处于不断扩大的进程当中[1]。风力发电作为对风能进行利用的重要手段,虽然技术水平较高,但依然存在着电力储存方面的局限性问题,风力发电对自动化以及风力发电信息系统的应用要求不断增加。当前,能源市场的竞争态势愈演愈烈,市场范围已经拓展到了整个国际,风能凭借着诸多优势性特点逐渐被赋予了高度的重视和广泛的认同。从风能的特点来看,大多存在于陆地和近海区域,资源相对丰富,可供开发的潜力巨大;加之风能作为一种自然现象更是具有取之不尽用之不竭的特点,但凡有气压差值的存在,则将会因空气的流动生成风能,同时还具有无污染的特点[2]。
2.风力发电机对自动化的要求
风能属于随机性较大的一种能源,风能受到季节的影响相对较大,属于自然界不可控制的能源。所以风力发电机组运行过程中,需要实现发电机、电力能源存储以及电力能源输送的自动化控制。建立起风力发电自动化控制系统对于整体的风力发电具有重要意义[3]。
2.1风力发电机的自动化控制
在风力发电系统中,发电机的自动化控制作用无可替代,实为整个发电过程中作用于机械力向电能转化的核心自动控制驱动力量。早些时期的风力发电虽然也需要依赖于自动化的发电机系统,但当时的发电机系统对于电力输出的稳定性却并不高,对于风速的控制经常容易出现失速或者主动失速情况,难以保证输出电荷的自动控制平稳传输,自然也就难以充分满足社会生产与人们日常生活的实际需求,因此在现代化科技发展的今天已经被淘汰。最新的发电机自动控制系统拥有着更先进的技术支撑,恒频变速发电机自动控制系统在电力电子变换器和多级同步电机共同组成的变速变桨距离调节系统直接实现了风力发电机系统优化[4]。2.2电力存储自动化控制
电力存储自动化控制对于风能发电至关重要。风能虽然能够作用于风力发电,但毕竟风能无法被储存,同时风能又具有一定的不稳定性,风力发电的稳定性也就难以被有效保障,电力系统的正常供应便会由此受到影响。因此,风力发电系统的运行尤其是相对偏远的发电站,更需要保证储电池通过自动化控制,能够具有更大的电力储藏量和更稳定的性能。当前,适用于自动化的电能存储主要采用脉宽调制技术、功率MOSFET和IGBT等现代化高科技电子产品,能够直接作用于储电池的自动化控制,使之大幅提升电力存储能力,有利于保证风力发电和电力供应的自动存储稳定性[5]。2.3电力输送自动化控制
风力发电场地的选定通常具有极其严格的限制,一般都远离城镇坐落于偏远地域,因此,如何在风力发电厂将生成的电能高质量传输到用电区域也就成为了一项至关重要的技术要素。当前,用于风力发电的电力传输自动控制模式主要以交流输电为主,但一些问题依然不能回避。时至今日,现代科学技术的发展促成了以HVDC自动控制技术为主的新型输电方式即高压直流输电方式,该自动控制技术的主要优势表现为具有可异步联网、成本低廉、高性价比、结构优越和适应力强等特点,更于近些年在GTO和IGBT等技术的作用下使输电性能得以稳步提升,电力自动控制下的传输效率也由此大幅提高[6]。
3.风力发电信息系统的应用
3.1风力发电信息系统的分析
发电信息系统系统是现场总线型控制系统的简称,其与DCS控制系统的区别在于,其利用了现代智能技术及自动化体系的融合,并配合通信网络组建成全新的地机械电能控制装置。该装置兼具智能化控制、自动化管理等特征,是比DCS技术更加低耗降成本,并具有灵活性和简单操作性的控制系统。而且,从现阶段的实际应用中不难看出,风力发电信息系统系统更符合现代机械电力控制装置应用的需求,其功能扩散范围大,操作具备优势,相较于DCS控制系统拥有更多的优势。
3.2风力发电信息系统的功能
风力发电信息系统的功能主要是对风力发电信息的管理,传统时期的风力发电信息系统一直存在此方面技术的困扰,直到现代信息管理和控制理论的生成,为风力发电新型信息系统控制水平的提升提供了有力地支撑,能够直接作用于复杂风力发电数据和信息的整合,使得风能的信息收集和整理效率不断提升,电能的品质也因此而改善,实现了整体电功率的最大化。
4.结语
综上所述,现代科学技术的迅猛发展,促进了我国风力发电自动化控制的水平的提高,风力发电信息系统的应用技术水平也在不断提升。基于风力能源的发电系统的普及,使自动化技术以及信息技术在其中的应用成为了必然趋势,对于保证发电系统的稳定性和实效性具有积极有效的作用。
摘要：在社会经济迅猛发展的作用下,现代自动化控制技术水平的更新也是日新月异,人们身处信息化发展时代,已经开始越来越地享受着现代自动化控制技术和信息技术为人们生活所创造的诸多便利。与时代发展紧紧相随的是能源形势的越发严峻,为了从容应对生态能源急剧消耗下对社会发展带来的挑战,风力发电技术的探索和开发已被整个国际赋予了高度重视。风能作为新能源的重要组成,具有着可再生特点并且污染低,由此成为了最具潜力和发展前景的最大商业化能源之一。本文以此为出发点,深入分析了风力发电对自动化的要求与风力发电信息系统的应用。
关键词：风力发电,信息系统,自动化
参考文献
[1]刘继承.风力发电对自动化的要求与风力发电信息系统的应用[J].科技与企业,2012,04:69.
[2]温春雪,张利宏.三电平PWM整流器用于直驱风力发电系统[J].高电压技术,2011,01:191-195.
[3]李伯颐,蒋传文.风力发电及其信息自动化管理系统[J].自动化仪表,2012,11:12-15+20.
[4]李伟,涂乐.风力发电中液压技术的应用研究[J].液压与气动,2013,03:1-9.
[5]李辉,薛玉石.并网风力发电机系统的发展综述[J].微特电机,2011,05:55-61.
风力发电和光伏发电并网问题探究 篇5
1 风力发电和光伏发电并网过程中所存在的问题
我国风力发电和光伏发电的起步较晚, 但是发展迅速。据统计:截至2012年底, 风电累计核准10670万千瓦, 装机容量7021万千瓦, 并网容量6266万千瓦。2014年我国光伏发电累计并网装机容量2805万千瓦, 同比增长60%, 其中, 光伏电站2338万千瓦, 分布式467万千瓦。光伏年发电量约250亿千瓦时, 同比增长超过200%。由此, 我们可以知道, 我国风力发电和光伏发电的发展是非常迅速的, 但同时, 其在并网的过程中也存在着很多的问题, 具体有以下几点:
1.1 极易产生孤岛效应
电力企业出于维修或者出现故障时导致电力出现中断, 但是用户端的发电系统又无法及时的对这种停电行为进行检测, 导致自身切离市电网络, 进而引起周围的风力及光伏发电网络脱离电力企业形成一个孤岛, 称之为孤岛效应。这种效应会随着电力发电量的增大而增大, 当出现这种孤岛效应时, 会给电力企业的线路维修和及其工作人员造成很大的威胁, 影响配电系统中的保护开关动作程度, 损害系统设备。
1.2 缺乏可靠性
风力及光伏发电在实际应用的过程中还存在着很大的不可靠性。这对于两种发电方式影响最大就是风速会根据天气的变化而影响风力发电, 以及光照会根据天气以及季节的变化而影响光伏发电, 从而造成这两种发电方式电压变化大, 很难控制和预测。除此之外, 还有一些其他的因素, 影响这两种发电方式的可靠性。例如:如果电力系统出现停电情况, 就会导致风力和光伏发电工作暂停, 无法保证供电工作的可靠性;同时, 如果这两种发电方式的继电保护方面没有很好的落实, 就会很容易导致继电保护出现误动作的情况, 影响发电工作的可靠性;另外, 在发电安装环节, 如果没有选择好安装的连接方式和安装地点, 会对整个系统的可靠性产生影响。
1.3 并网效益问题
在风力发电和光伏发电并网之后, 会将配网中的原有部分设备变成备用或者闲置状态, 比如这两种发电方式运行过程中与配电系统相连接的电缆线路以及配电变压器往往会由于自身所具备的负荷情况较小而出现轻载的情况, 从而导致配电设备成为这两种新能源发电方式的备用设备, 造成整个配电网的成本增加, 降低了电网经济效益。
2 应对风力发电和光伏发电并网问题的具体解决措施
针对上述风力发电和光伏发电存在的问题, 下面是笔者结合自身的工作实践提出的一些应对解决措施, 具体有以下几点:
2.1 加强对风力发电和光伏发电系统与电网共同作用的机理研究
风力发电和光伏发电并网连接之后, 其对于电网系统的运行特性有着是较大的影响, 其具体作用也是十分复杂的, 对于这种情况需要通过全新的方式对影响情况进行分析, 同时通过全新的分析方式对配电系统的稳定性和同电网之间的影响进行研究, 以通过这种形势来找到主网和微网之间的区别和各自的发展方式。
2.2 加强对新型配电系统方式的研究
在掌握风力发电和光伏发电并网所具有的特点后, 就需要对配电系统的方法以及规划理论进行一定的研究。第一步需要做的就是找出风力发电以及光伏发电的电源的优化位置、容量以及选址情况, 并在此基础上进一步对风力发电及光伏发电的控制方式和并网方式以及接入位置等进行相应的研究并更好分析电网对于电压波动以及电压谐波所产生的影响。
2.3 对于风力发电及光伏发电电网运行的控制设备及技术
对于风力及光伏发电系统来说, 其通过微网接入到系统之中, 会以一种非常彻底的方式对系统故障原有的特征进行改变, , 也使得在电网出现故障时原有的故障检测方法以及保护措施也会受到较大的影响, 对此我们就需要根据实际情况不断地加强电网保护的方式和技术。以确保当整个电网系统出现故障时, 并网分布式电源一般会与主网断开, 并能够继续以独立运行的方式向本地进行供电。
3 结束语
电力资源是目前我国社会与经济发展过程中一个非常重要的资源, 而风力发电以及光伏发电更是保障我国电力事业发展, 保护我国环境能源安全的一个有效方式, 需要我们加以充分重视。当前, 我国在风力发电及光伏发电的并网方面还存在着很多的问题, 需要我们加强这方面的研究和投入, 以新知识和新技术的应用来应对这些问题, 促进风力及光伏发电的发展。
摘要：随着我国社会和经济的快速发展, 我国的能源问题也变得日益严峻, 面临的能源压力也逐渐增大。大力开发新能源和可再生能源是解决我国能源问题的一个重要举措, 伴随着我国经济实力的增强和科学技术水平的提高, 我国的电力能源方面取得了巨大的发展, 其中风力发电和光伏发电作为新能源、新技术也有了较大的发展, 但是, 这两种能源与常规使用能源相比有着很大的差异性和特殊性, 导致在实际调度中存在很大困难, 在并网的过程中也出现很多的问题。本文从风力发电和光伏发电并网过程中所存在的问题出发, 详细探讨了风力发电和光伏发电并网问题的解决措施, 以期促进我国风力发电和光伏发电的发展, 改善我国的能源结构。
关键词：能源问题,风力发电,光伏发电,并网
参考文献
[1]马胜红.实施风力发电、生物质直燃发电、光伏发电溢出成本全网分摊的可行性分析[J].中国能源, 2014 (10) .
[2]李久广, 刘士荣, 宁康红, 周啸波, 邹罗建.储能系统对并网型风光分布式发电系统输出的影响分析[J].宁波大学学报 (理工版) , 2013 (03) .
[3]陈赟, 严正.可再生能源并网发电的可靠性分析和节能分析[J].水电能源科学, 2012 (10) .
风力发电领域 篇6
液压型风力发电机组[1,2,3]是新型的风力发电机型, 采用液压传动系统, 与励磁同步发电机有效组合, 提高了发电质量, 降低了机舱质量以及对电网的冲击。
液压型风力发电机组主要由风力机、定量泵-变量马达闭式液压传动系统和同步发电机组成[4]。风力机驱动定量泵输出高压油, 高压油输入到变量马达, 最后变量马达驱动同步发电机并网发电。机组通过实时调整变量马达的摆角实现同步发电机的转速控制, 从而使同步发电机稳定于工频转速实现并网发电。
风力机是液压型风力发电机能量转化的关键动力部件, 约占整机成本的20%~30%[5,6], 并且随着风电行业的发展越来越受到重视。为了在不具备风场环境的情况下能够进行风力发电技术的研究, 本文在液压型风力发电机组半物理仿真实验台以及相关厂家提供的数据基础上, 利用变频器控制变频电机, 使变频电机的输出特性与实际风力机的输出特性相吻合[7]。
1 局部负载区风力机特性
根据贝兹极限[8], 风力机捕获风能的效率极限值为59.3%, 而由于功率损失等影响, 效率一般都小于该极限值。因此, 风力机作为整个风力发电机组的能量源头, 对其特性的研究具有重要意义。
在不同的风速下, 希望机组发电功率总在最大功率点上, 故需对现有风力机参数建立数学模型以得到风力机捕获功率以及气动转矩对转速的特性。风力机捕获的功率和气动转矩[9]计算式为
式中, P为风力机输出功率;CP为风能利用系数;ρ为空气密度;Tm为气动转矩;v为风速;ω为风力机角速度;λ为叶尖速比;β为桨距角度, 在额定负荷区内其值为0°;A为扫略面积。
故在特定风速下, 由式 (1) 和式 (2) 可得出风力机输出功率和气动转矩变化规律, 如图1和图2所示。
风力机输出功率和气动转矩出现图1和图2所示的变化规律, 主要是由于风能利用系数CP (λ, β) 变化所致。风能利用系数[10?11]计算式为
根据厂家数据, 最佳叶尖速比λ=8 (图3) , 最大风能利用系数CP=0.4496。各系数确定为:C1=0.5176, C2=116, C3=0.4, C4=5, C5=21, C6=0.00303。
在工程应用时, 可通过调整上述相关参数的变化, 得到吻合得比较好的风力机特性数学模型。
风力机输出功率和输出气动转矩仿真模型以式 (1) 和式 (2) 为依据, 相应参数取值见表1。
基于数学模型, 利用MATLAB中Simulink工具建立的仿真模块如图4所示, 功率、转矩对风力机转速仿真结果分别如图5和图6所示。
把仿真结果和相关合作公司给出的数据 (图7) 进行对比, 其变化趋势和每种风速下的最大功率点的数据误差在0.3%以内, 从而验证了风力机仿真模型的正确性。
2 等效风力机模型实验
为在无风的条件下进行液压型风力发电机组的功率追踪以及转速控制等方面的研究, 需要对等效风力机模型进行实验研究。
在进行风力机模型等效实验时, 需要在计算机里建立风力机特性数学模型, 通过给定风速, 检测出等效风力机 (变频电机) 的转速, 然后由风力机数学模型计算出所需要的转矩给变频器, 由变频器根据给定转矩控制变频电机模拟风力机。风力机相似等效实验台实物以及原理分别如图8和图9所示。
实验时为模拟真实风力发电机的发电能力, 需满足一些相似等效条件, 计算过程如下:变量马达 (二次元件) 最大功率为30kW, 但在工作时, 仅使用其80%的能力, 即实验时最大功率取24kW, 通过流量关系, 可得定量泵的转速 (即电机的转速) 为
变量马达 (二次元件) 工作在24kW时, 对应真实风力机的最大功率点为850kW, 此时真实风力机的转速约为45r/min (图10所示是生产厂家给出的风力机转速在局部负载区随风速变化的要求) 。
定义相似系数如下:Kn为转速系数, KP为功率系数, KR为半径系数, Kλ为叶尖速比系数。
根据上述已知关系, 可知在相似等效时, 转速之间和功率之间的比例分别为
式中, 下标s表示模拟实验。
在相似变换时, 要保证风能利用系数和实际值相同, 因此对应的叶尖速比λ要发生变化。
由式 (1) 可得
又有
故相应实验条件下的叶尖速比相对于真实风力机的叶尖速比有一个相似变换的关系, 由式 (3) 、式 (4) 和式 (11) 可得实验时的等效风能利用系数:
由式 (1) 和式 (12) 可得实验时的等效风力机输出功率, 进而可得等效转矩。
由于等效系统在工作时, 可以看成是刚体绕定轴转动, 故根据刚体绕定轴转动的微分方程有
式中, TP为负载转矩;J为风力机转动惯量。
等效时按几何相似计算, 具体方法如下:将风力机看作一个均质圆盘, 半径为Rs, 面密度为ρ, 按几何相似等效原则, 其转动惯量为
联立式 (13) 和式 (14) 可求出在某一风速下变频器对电机转矩的给定值, 从而模拟出风力机的特性。
但由式 (14) 可知, 按照上述方法求出的模拟风力机转动惯量比实验系统的固有转动惯量大很多, 所以需要对实验系统进行转动惯量的模拟补偿。
基于能量守恒, 对变频器采用转速控制模式, 估计出目标转速后直接输入变频器, 转矩补偿由变频器根据给定转速自行计算得出。
假设没有功率损失, 根据风力机动能守恒, 参考模型为
目标转速为
式中, PG为发电机发出的功率。
观测变频电机转速ω1, 由ωs到ω1经控制律kp+ki/s (kp为比例调节系数, ki为积分调节系数) , 计算功率补偿值ΔP, 使实验系统角加速度与参考模型角加速度相同, 即ω1=ωs, 控制框图如图11所示。
图11中, 转速给定值可与实际系统的真实转动惯量发生联系, 转矩补偿在变频器中以转速闭环形式进行调整, 得到模型参考的目标转速, 进而得到了等效风力机输出功率和等效转矩的曲线, 分别如图12和如图13所示。
实验时的等效转矩特性曲线如图13所示。
由图12和图13所示的风力机输出的功率以及转矩特性曲线分析可知:在风速为4 m/s至13m/s时, 所对应的等效风力机的输出功率以及转矩分别随着等效风力机的转速先增大后减小, 并存在最佳功率和转矩点。
将上述等效风力机输出功率实验结果乘以相似等效转换系数, 得到在现有实验条件下的实验结果, 如图14所示, 并将其与相关厂家提供的数据 (图7) 和仿真结果 (图5) 进行对比。
由图14可知, 将风力机输出功率乘以转换系数之后的实验结果与仿真结果以及相关厂家提供的输出功率特性曲线变化趋势和每种风速下的最大功率点的数据误差在允许误差范围 (3%~5%) 之内, 即可实现风力机精准模拟, 从而进一步验证了该模拟方法的准确性。
3 结束语
通过建立数学模型, 从理论和实验两个角度分析液压型风力发电机组工作时的风力机特性, 并进行仿真分析和等效实验研究, 采用转速控制方法回避了实际系统转动惯量太小、固有频率很高的不足, 并和已有的工厂数据进行对比分析, 验证该模型的精确性, 能比较好地反映工程实际情况, 从而为液压型风力发电理论和实验的研究提供了良好的参考。
摘要：在不具备风场环境的情况下, 针对液压型风力发电机组风力机特性模拟问题, 在实际数据的基础上, 建立了风力机输出特性数学模型, 依据相似模拟的原理, 采用转速控制的补偿方法对风力机特性进行了实验研究。将等效功率实验数据乘以转换系数之后的结果、仿真结果以及相关合作公司提供的850kW风力机的实际数据进行了对比。结果表明:系统能够在误差允许范围内精准模拟风力机的输出功率和输出转矩。
关键词：液压型风力发电机组,风力机特性,惯量模拟,风力机模型
参考文献
[1]Diepeveen N F B, Segeren M L A.Stretching the Applicability of the Monopile by Using a Delft Offshore Turbine[J].Wind Energy, 2012, 5 (3) :1-10.
[2]Mortensen K A, Henriksen K H.Efficiency Analysis of a Radial Piston Pump Applied in a 5 MW Wind Turbine with Hydraulic Transmission[D].Denmark:Aalborg University, 2011.
[3]孔祥东, 艾超, 王静.液压型风力发电机组主传动控制系统综述[J].液压与气动, 2013 (1) :1-7.Kong Xiangdong, Ai Chao, Wang Jing.A Summary on the Control System of Hydrostatic Drive Train for Wind Turbines[J].Chinese Hydraulics&Pneumatics, 2013 (1) :1-7.
[4]艾超, 叶壮壮, 孔祥东, 等.液压型风力发电机组主传动系统压力控制特性研究[J].中国机械工程, 2015, 26 (6) :729-736, 742.Ai Chao, Ye Zhuangzhuang, Kong Xiangdong, et al.Pressure Control Characteristics of Main Transmission System of Hydraulic Transmission Wind Energy Conversion System[J].China Mechanical Engineering, 2015, 26 (6) :729-736, 742.
[5]马剑龙, 汪建文, 董波, 等.风力机风力机低频振动特性的实验模态研究[J].振动与冲击, 2013, 32 (16) :164-170.Ma Jianlong, Wang Jianwen, Dong Bo, et al.Experimental Modal Analysis on Low-frequency Vibration Characteristics of Wind Turbine[J].Journal of Vibration and Shock, 2013, 32 (16) :164-170.
[6]马剑龙, 汪建文, 魏海姣, 等.风力机风力机振动特性研究[J].工程热物理学报, 2014, 35 (3) :494-498.Ma Jianlong, Wang Jianwen, Wei Haijiao, et al.Research on Vibration Characteristics of Wind Wheel about Wind Turbine[J].Journal of Engineering Thermophysics, 2014, 35 (3) :494-498.
[7]魏毅力, 薛小倩.风力机风轮模拟系统的Matlab仿真[J].电工电气, 2012 (3) :17-20.Wei Yili, Xue Xiaoqian.Matlab Simulation of Wind Turbine Imitation[J].Electrotechnics Electric, 2012 (3) :17-20.
[8]Muyeen S M, Tamura J, Murata T.风电场并网稳定性技术[M].李艳, 王立鹏, 译.北京:机械工业出版社, 2009.
[9]Bianchi F D, De Battista H, Mantz R J.风力机控制系统原理、建模及增益调度[M].刘光德, 译.北京:机械工业出版社, 2009.
[10]Heier S.Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems[M].Second Edition.UK.Kassel University Germany, 2002.
风能与风力发电 篇7
1 取之不尽、用之不竭的风力资源
风能是空气在流动的过程中所产生的能量, 确切地说, 风能来自于太阳能。太阳的辐射穿越地球的大气层到达地球表面, 因地表高低不平和各种差异导致照射受热不均, 地球表面各处的温度也不尽相同, 从而产生温差, 温差产生压力差, 风就这样形成了。自然界中的风能资源十分丰富且分布广泛, 对风能的开发、利用是解决能源危机的有效途径。据世界气象组织估计, 全球可利用的风能总资源大约为全部水能资源的10倍, 即200亿千瓦。我国国土面积的1/5具有相对丰富的风能资源, 据估算, 我国风能资源的经济可开发量约在10亿千瓦左右。
2 全球风电的发展状况
随着全球经济的快速发展, 对能源的需求也越来越大, 各国都在面对能源紧缺的压力, 原始能源的成本太高, 且对生态环境破坏极大, 因此风力发电越来越受到重视。近年来, 各国对风电的投资比重加大, 风电技术得到进一步完善与发展, 应用规模及所占发电行业的比例逐年增大。我国的风电事业增长较快, 基本保持每年翻一番的增速;美国也实现了快速发展, 风电装机总容量增长了1 130万千瓦, 同比增长25%;欧盟的装机容量达到1 182万千瓦, 同比增长23%。
3 风力发电的特点
风力发电从其动力资源、风电转换系统及其设备、系统运行特性到电功率输出、从技术到经济方面都不同于常规发电。与常规发电相比, 风电既有突出的优点, 又有明显的不足。
3.1 风力发电的优点
第一, 风能资源储量丰富。如加大对风能的开发与利用, 将来有可能取代火力发电, 并且可以满足部分或大部分对电力需求大的国家。
第二, 风能是可再生资源。目前, 地球上可利用的常规能源如煤炭、石油等日益匮乏, 若干年后就会枯竭, 但是风能却是可再生资源, 可以无限利用。
第三, 清洁无污染。与火力发电相比, 风力发电不产生二氧化碳等污染气体, 且降低全球的二氧化碳排放量, 使温室效应得到有效控制, 有利于全球生态环境的保护。
第四, 投资少, 回报快。一户可配套微型风电装置, 一村可兴建小型风电装置, 如果是大型的风电场, 可以由国家、集体或个体企业负责合股建造, 几年内即可收回成本。
第五, 施工周期短。安装一台就可以投产一台, 三个月就可以运输安装单台风力机, 一年内就可以建造10MW级的风电场。
3.2 风力发电的缺点
其一, 波动性和易变性。风速具有波动性和易变性, 并且难以准确地预测。因此, 风电机组的输出功率也具有不稳定性。
其二, 原动力不可控。风力发电是以自然风为前提, 而自然风的风速、风向等都不可控, 给风能的吸收和输出带来较大影响。
其三, 风能不能直接大量储存。电能储存技术尚不够完善, 必须及时使用, 大型风力发电机的输出电能更是无法存储, 必须与大电网相接, 并网运行, 只有那些小型的风力发电机可以采用蓄电池储电方式。
其四, 不宜安装在居民区。在风电机组运行时会产生机械噪声和电磁噪声, 在建造时要充分考虑是否与周围环境相协调等因素。
4 风力发电的趋势
A.风力发电机组的单机容量不断增加。风电机组的单机容量随着风力发电技术的发展而不断增加。目前, 国内风电市场的主流机型已经达到1.5~2MW级, 并且将来还会不断增大, 利用率也会相应地提高。
B.定桨距向变桨距发展。风能的稳定性较差, 在风速风向变化时叶片的攻角也会相应地发生变化, 机组的传动转矩产生震荡现象, 输出功率和发电效率产生明显波动, 这样会降低电能的质量并对电网的稳定性产生严重影响。近年来, 风力发电技术不断提高, 变桨距调节技术成为主流, 其叶片的安装角随着风速的随机变化而改变, 从而在可变的风速范围内有效地保持良好的空气动力学特性, 使风电机组的效率提高, 而且当风速大于额定风速时, 也可使其输出平稳的功率。
C.智能化控制技术的广泛应用。风电制造商和有关部门将智能化控制技术运用到风力发电中, 逐步实现了风电机组的最优运行和控制规律, 不断尝试减小疲劳载荷, 并且努力避免在极限载荷状态下运行风电机组, 实现将其与整机设计技术有效地结合起来, 这些技术将逐渐成为风电控制技术的首要发展方向。
D.直驱式和全功率变流技术得到迅速发展。为了更大限度地减少因齿轮箱的问题而对机组产生的影响, 无齿轮箱采用直驱方式, 这样不但提高了系统运行的可靠性和使用寿命, 而且维护成本也相对减少, 为进一步迈向市场奠定了坚实的基础。
摘要：本研究对风能资源以及风能的发展现状进行论述, 并介绍国内外风力发电的发展状况及未来的发展趋势, 详细分析了风力发电的优缺点, 并指出风能作为一种可再生的清洁能源和替代能源, 其发展前景十分广泛。
风力发电机种类 篇8
a) 水平轴风力发电机, 风轮的旋转轴与风向平行。
水平轴风力发电机可分为升力型和阻力型两类。升力型风力发电机旋转速度快, 阻力型旋转速度慢。对于风力发电, 多采用升力型水平轴风力发电机。大多数水平轴风力发电机具有对风装置, 能随风向改变而转动。对于小型风力发电机, 这种对风装置采用尾舵, 而对于大型的风力发电机, 则利用风向传感元件及伺服电机组成的传动机构。
风力机的风轮在塔架前面的称为上风向风力机, 风轮在塔架后面的则成为下风向风机。水平轴风力发电机的式样很多, 有的具有反转叶片的风轮, 有的再一个塔架上安装多个风轮, 以便在输出功率一定的条件下减少塔架的成本, 还有的水平轴风力发电机在风轮周围产生漩涡, 集中气流, 增加气流速度;
b) 垂直轴风力发电机, 风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。