20千瓦风力发电机设计【含4张CAD图纸+PDF图】
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20
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- 内容简介：
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本科毕业设计（论文）开 题 报 告 题 目 水平轴风力发电机设计 指 导 教 师 院（系、部） 机械工程学院 专 业 班 级 机械工程及自动化 学 号 姓 名 日 期 20XX年4月25号 5 自然界的风是可以利用的资源，然而，我们现在还没有很好的对它进行开发。这就向我们提出了一个课题：我们如何开发利用风能？自然风的速度和方向是随机变化的，风能具有不确定特点，如何使风力发电机的输出功率稳定，是风力发电技术的一个重要课题。迄今为止，已提出了多种改善风力品质的方法，例如采用变转速控制技术，可以利用风轮的转动惯量平滑输出功率。由于变转速风力发电组采用的是电力电子装置，当它将电能输出输送给电网时，会产生变化的电力协波，并使功率因素恶化。因此，为了满足在变速控制过程中良好的动态特性，并使发电机向电网提供高品质的电能，发电机和电网之间的电力电子接口应实现以下功能：一，在发电机和电网上产生尽可能低的协波电波；二，具有单位功率因素或可控的功率因素；三，使发电机输出电压适应电网电压的变化；四，向电网输出稳定的功率；五，发电机磁转距可控。此外，当电网中并入的风力电量达到一定程度，会引起电压不稳定。特别是电网发生短时故障时，电压突降，风力发电机组就无法向电网输送能量，最终由于保护动作而从电网解列。在风能占较大比例的电网中，风力发电机组的突然解列，会导致电网的不稳定。因此，用合理的方法使风力发电机组电功率平稳具有非常重要的意义。风力发电对电网的不利影响可以用储能技术来改善。例如，用超导储能技术使风力发电机组输出电压和频率稳定。另外，飞轮储能技术发展较为成熟，具有使用寿命长，功率密度高，基本上不受充电，放电次数的限制，安装维护方便，对环境无危害等优点。 在机械结构方面，改进设计，避免或减少由于风的波动引起的有害机械负荷，减少部件所受到的应力,从而减轻有关部件及机组整体的质量.进一步降低成本.改进机械结构的另一个动向是采用新型整体式驱动系统,集主传动轴,齿轮箱和偏航系统为一体,这样就减少了零部件数目,同时增强了传动系统的刚性和强度,降低了安装,维护和保养的费用. 由于空气动力学的不确定性和发电机,电力电子装置的复杂性,风力发电系统模型的描绘很困难.可能影响风力发电机组性能的误差源和不确定性包括:雷诺数的变化,会引起5%的功率误差;叶片上的沉积物和下雨影响,可造成20%的功率变化;其他例如老化,大气条件和电网等因素,在机组的能量转换过程中,都会引起不同程度的功率变化.因此,风力发电系统模型具有很强的非线性,不确定性和多干扰性等特点.一、选题的目的、意义和研究现状二、研究方案及预期结果较经济的手段。在常规能源并不缺乏的情况下，只要减排压力加大，风电才能得到更快发展。风电的社会效应比经考虑到风力发电机的控制系统可靠性的问题,可以采用自适应控制器,以改善风力发电机组在较大运行范围内,功率系数特性.在自适应控制器,以改善风力发电机组在较大运行范围中,功率系数的衰减特性.在自适应控制器中,通过测量系统的输入输出值,实时估计出控制过程中的参数,因此控制器中的增益可调节.在遇到干扰和电网不稳定时,自适应控制器比PI控制器有许多优点.但实时参数的估计是其一个主要的缺点,因为它需要耗费大量的时间,自适应控制器还需要一个参考模型,而建立一个精确的参考模型是相当困难的.模糊控制不需要精确的数学模型,可以高效的综合专家经验,具有较好的动态性能.它基于模糊逻辑的智能控制技术,最近几年已被引入风力发电机组控制领域,并受到重视.基于模糊控制和神经网络的智能控制方案,用模糊控制调节电压和功率,用神经网络控制桨距角及预测风轮气动特性的细节,可参考有关专门文献.这种方案可以较好的满足最大能量获取,保证可靠运行和提供良好的发电质量的控制目标.但是,神经网络调节器是离线训练的,当机组老化或者运行条件变化时,难以较好的实现控制目标.对于高精度的控制问题,模糊控制的效果也不理想. 在目前体制下,如果缺少当地电管部门的支持,风能很难得到大规模发展.在风力发电行业内部,还没有建立起有效的市场竞争机制.现在没有足够投资的原因，不是由于资金有限造成的，很大程度上是缺乏相应的投资政策和法规。目前，风电的作用主要不是为满足电量需求，而是提供了一条减排CO2等温室气体比济效益更重要，因此，风电高于煤电发电的价差应由全社会承担。否则，风能资源丰富的省区开发风电越多负担越重。在这种情况下，政府扶持是重要的。2000年，德国制定了可再生能源促进法，从法律上制订的可再生能源的发电电价，保证经营者可得到一定的利润，从而激发人们开发再生能源的热情。这样投资一座风力发电场只需78年就能收回成本。而风力发电设备的使用寿命最少有20年，投资收益率很高，没有任何风险。在风电机制造过程中或风电场土建施工中，没有特殊要求的材料或加工工艺。丹麦生产的大型风电机，其制造中所消耗的能源在投产运行后34个月内即可补偿。现代发电机的设计寿命是2030年，风电机报废后，可按常规方法处理。风电机在制造和运行过程中不排放任何有害物质，因此对健康和生态没有不利影响。风电对减排CO2贡献取决于它所替代的电量是用何种化石燃料生产的。 开发风电最主要的是环境效益，需要具体的立法支持，把可再生能源的开发当成为一项国民社会义务。国内的实际情况是风电场很难保证投资者的利益及鼓励风电场建设的积极性，简单的办法就是给风电定一个较高的上网价格，确保风电场投资者或开发商能偿还贷款利息。在税收方面，只实行优惠的关税政策，以推动风电机进口，而仍没有任何关于风电增值税和所得税方面的优惠措施，风电没有火电的燃料进项抵扣，实际交纳的增值税比火电高。银行方面没有低息长期贷款，在7年的还贷期内，风电上网电价很高，而风电高于火电的价差，目前规定在省级电网内分摊，造成开发风电越多负担越重。西部经济落后地区，如新疆和内蒙古，已难以承受，没有风能资源的省区却无需负担。 我国对风电已有部分优惠政策，包括一下几个方面。 一.风电配额 制定出常规火电污染排放量分配比例，由全国所有省区共同分摊的政策。 二.风电上网电价 落实风电高于火电的价差摊到全省的平均销售电价中。制定出按常规水电污染排放量分配比例，由全国所有省区共同分摊的政策。按地区具体情况定出风电最高上网电价的限制，并保持10年不变，促使业主充分利用资源，降低成本。 三.售电增值税 发电增加了新的税源，建议参照小水电，核定风电销售环节增值税率为6%。 四.银行贷款 为降低风电电价，减轻还贷压力，建议适当延长风电还贷期限，还贷期增至15年；为风电项目提供贴息贷款。 五.鼓励采用国产化风电机 为采用国产化风电机的业主提供补贴和贴息贷款，补偿开发商的风险，帮助初期国产化机组进入市场，得到批量生产和改进产品的机会，以利降低成本。 六.建立市场机制 鼓励私人投资和引入外资，参照海洋石油开发的方式制定有关风能资源开发特许权的法律法规。三、研究进度第1 4周 参观实习，收集相关资料及写开题报告；第5 8周 根据资料拟定设计方案，初估各机构尺寸并对其进行校核；第910周 对各零件进行绘图并对部分组装图进行绘制；第11周 编写WORD文档及毕业论文；第1215周 整理图纸、编写设计说明书；第16周 进行论文的检查并准备答辩四、主要参考文献1 李柱国.机械设计与理论 （2）第2版.北京：科学出版社.20042 官忠范.液压传动系统 第3版.北京：机械工业出版社.1996，63 成大先 .机械设计手册 单行
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