风力发电机介绍讲座PPT.ppt

风力发电机介绍,什么是风电场,风力发电场(wind farm)，简称风电场，系利用风来产生电力的发电厂,是属于再生能源发电厂的一种。 将多台大型并网式的风力发电机安装在风能资源好的场地，按照地形和主风向排成阵列.,风力发电场组成,1 风力发电机组：包括机舱（主机）、叶轮、塔架、基础、控制系统、附件； 2 风机出口升压变压器：包括变压器至风机连接电缆、变压器基础； 3 变压器至变电站的连接线路（电缆、架空）、保证风机远程监控专用通讯电缆； 4 变电站：包括汇集风机出口升压变压器输电线路开关组、母线、主变压器、变压器高压侧控制开关及电器（pt、ct、隔离、避雷器等）、变电站接地及防雷系统、自动化控制保护装置、计量装置、无功补偿装置等； 5 变电站至系统上网线路； 6 中央监控自动化装置； 7 风电场防雷接地系统 8 中央监控室、维护检修车间、办公室、材料间等（风电场监控楼）；,风力发电场建设,一、风电场项目建设的主要内容: 1、地形图绘制 2、风机微观选址 3、地质勘探 4、风电场规划设计 5、项目征地 6、监理招标 7、采购 8、风电场建设施工 9、分项工程验收 10、试运行 11、整体验收,风力发电场建设,二、微观选址关注的几个问题 1、机位点的风资源（高程、障碍物、风机的排布） 2、机位点的道路及地质情况（好的风资源，差的道路、地质情况、接地、基础施工、电缆及架空线路施工等） 3、机位点的场地情况（风资源好的机位点，场地狭小，大型车辆不利交通、大型设备进场困难、机组安装困难） 4、局部坑洼（机位点集水、基础特殊防护） 5、机位点受外部的电磁干扰影响程度（电台、雷达、超高压输电线路等）,风力发电场建设,三、风电场规划设计 1、依据风机分布范围，确定变电站电压等级、数量及位置 2、发电负荷中心 3、线路损耗 4、风机出口升压电压等级（10kv、35kv），经济输送容量 5、场内输电线路方式（电缆、架空） 6、风机出口升压方式（露天变、箱变） 7、主变容量（风机额定容量、风机过载容量） 8、无功（补偿）平衡方案 9、电压调节方式 10、生活用水、电、通讯、道路等 11、监控楼与变电站的位置距离、库存地点、娱乐场地,风力发电场建设,四、项目征地 1、旅游景点、古物 2、坟墓、风水 3、树木、青苗、房屋、建筑、输配电设施、通讯设施、耕地等 4、征地范围：实际使用点征地-风机机位、道路、电缆沟、变电站 5、征地审批：地方政府保护、征地费支付对象,风力发电场建设,五、监理招标 六、采购 七、风电场建设施工 八、分项工程验收 九、试运行 十、整体验收,风力发电场主要参数,1、风电场总装机容量 2、风电场所用厂家机型及单台机组容量 3、风电场年平均风速 4、风电机出口电压及上网电压 5、主变压器容量,风力发电理论原理,叶轮吸收风能转化为机械能,发电机将机械能转化为电能,风能简介,风向与风速 风资源描述的基本理论,风的形成,风是大气的运动。气象学上一般把垂直方向的大气运动称为气流，水平方向的大气运动称为风 大气的运动本质上是由太阳热辐射引起的。因此，风能是太阳能的一种表现形式。 地球表面上，受太阳加热的空气较轻，上升到高空；冷却的空气较重，倾向于去补充上升的空气。这就导致了空气的 流动风。全球性气流、海风与陆风、山谷风的形成大致都如此。 风向与风速是确定风况的两个重要参数,一、风向,风向来风的方向。通常说的西北风、南风等即表明的就是风向。 陆地上的风向一般用16个方位观测。即以正北为零度，顺时针每转过22.5为一个方位。 风向的方位图图示如下。,n nnw nne nw ne wnw ene w e wsw ese sw se ssw sse s,二、风速,风速风流动的速度，用空气在单位时间内流经的距离表示 ，单位：m/s或km/h。风速是表示气流强度和风能的一个重要物理量。 风速和风向都是不断变化的。 瞬时风速任意时刻风的速度。 具有随机性因而不可控制。 测量时选用极短的采样间隔，如1s。 平均风速某一时间段内各瞬时风速的平均值。如日平均风速、月平均风速等。,1、风速的周期性变化,风速的日变化：一天之中，风速的大小是不同的： 地面（或海拔较低处）一般是白天风速高，夜间风速较低。 高空（或海拔较高处）则相反，夜间风强，白天风弱。 其逆转的临界高度约为100150m。 风速的季节变化：一年之中，风的速度也有变化。在我国，大部分地区风的季节性变化规律是：春季最强，冬季次之，夏季最弱。,2、影响风速的主要因素,垂直高度： 由于风与地表面摩擦的结果，越往高处风速越高。定量关系常用实验式表示： v=v0(h/h0)n v高度h处的风速。 v0高度h0处的风速，测得。 n地表摩擦系数，或地表面粗糙度。 取值范围：0.1（光滑）0.4（粗糙）,地形地貌 不同地形与平坦地面的风速比值 不同地形 平坦地面的平均风速（35 m/s） 山涧盆地 0.950.85 山背风坡 0.90.8 山背风坡 1.101.20 峡谷口或山口 1.301.40,三、风能, 风能：即空气的动能,是指风所负载的能量，风能的大小决定于风速和空气的密度。 风的能量是由太阳辐射能转化来的，约占2%的幅射能。,为风能 w 为空气密度kg/m3 为风速m/s 为气流通过的面积m2,1、风能计算,2、功率系数cp,功率系数:从风能中获得能量的比值,为风轮前后风速的比值。 当 时可得最大的cp值（理想系数）：,3、中国风能储量,离地10米高风能资源储量为2.53亿千瓦 离地50米高风能资源储量增加一倍（23.8） 海上风能储量为7.5亿千瓦,风力发电机组组成,兆瓦级的大型风力发电机组包括四个部分： 叶轮 机舱 塔架 基础,一. 叶轮,叶轮又叫风轮，是获取风中能量的关键部件，由叶片和轮毂组成。分变桨距风轮和定桨距风轮。 叶轮的作用是将风能转化为机械能。,风力发电机组组成,二. 机舱,小型风电机组：主要是发电机 大型风电机组：齿轮箱、发电机、偏航、制动器联轴器、风速风向仪等主要部件。,风力发电机组组成,小机型风电机组：塔杆 大型风电机组：钢结构，有锥形筒体和桁架式结构。,三. 塔架,风力发电机组组成,小型风电机组：用螺栓将底座固定于地面或其它地点。 大型风电机组：钢筋混凝土结构，设置接地、排水系统,四. 基础,风力发电机组组成,风力发电机内部结构,风力发电机内部结构,风力发电机的分类,1依据风机旋转主轴的方向（即主轴与地面的相对位置）分类，可分为： “水平轴式风机”转动轴与地面平行，叶轮需随风向变化而调整位置； “垂直轴式风机”转动轴与地面垂直，设计较简单，叶轮不必随风向改变而调整方向。,风力发电机的分类,2 按照桨叶数量分类可分为“单叶片”、“双叶片”、“三叶片”和“多叶片”型风机； 叶片的数量由很多因数决定，其中包括空气动力学效率、复杂度、成本、噪音、美学要求等等 大型风力发电机可由1、2或3叶片构成。 叶片较少的风力发电机通常需要更高的转速以提取风中的能量，因此噪音比较大。而如果叶片太多，他们之间会相互作用而降低系统效率。目前三叶片风电机是主流。从美观角度看，三叶片也比较平衡和美观。,风力发电机的分类,3 按照风机接受风的方向分类，可分为： “上风向型”叶轮正面迎着风向（即在塔架的前面迎风旋转） “下风向型”叶轮背顺着风向； 上风向风机一般需要有某种调向装置来保持叶轮迎风。 下风向型风机则能够自动对准风向，从而免除了调向装置，但由于一部分空气通过塔筒后再吹向叶轮，这样塔架就干扰了气流，风能的吸收降低。,风力发电机的分类,4 按照功率传递的机械连接方式的不同，可分为 “有齿轮箱型风机” “直驱型风机”,风力发电机的分类,5 根据桨叶的调节方式可分为： “定桨距（失速型）机组”桨叶与；轮毂的连接时固定的。当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。由于定桨距机型结构比较简单，性能可靠，在以前一直占据主导地位； “变桨距机组”叶片可以绕叶片中心旋转，叶片角度可在0-90度调节变化，机构复杂，风能利用率高