风电机组设备

风力发电原理2023/12/281风力发电原理利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。简单的说风力发电就是将风能转换为机械能进而将机械能再转换为电能的过程。分类1）主轴方向：水平轴式、垂直轴式；2）塔架位置：上风式、下风式；3）叶片数量：单叶片、双叶片、三叶片、四叶片、多叶片式；4）风力机的容量：微型(1kW以下)、小型(1—10kW)、中型(10—100kW)、大型(100kw以上)、兆瓦级(1000kW以上)；2023/12/283风力机的主要技术指标参数风轮直径：通常风力机的功率越大，直径越大；叶片数目：高速发电用风力机为2—4片，低速风力机大干4片；叶片材料：现代常采用高强度低密度的复合材料；风能利用系数：一般为0.15—0.5之间；2023/12/284启动风速，一般为3—5m/s;停机风速，通常为15—35m／s;输出功率，现代风力机一般为兆瓦级风机；发电机，分为直流发电机和交流发电机；塔架高度等等。2023/12/2852023/12/2862023/12/287垂直轴风力机特点：凡风轮转轴与地面呈垂直状态的风力机叫垂直抽风力机。形式有：如s型、H型、Ф型等。应用：虽然目前垂直轴风力机尚未大量商品化，但是它有许多特点，如不需大型塔架、发电机可安装在地面上、维修方便及叶片制造简便等，研究日趋增多，各种形式不断出现。各种形式的垂直轴风力机。

Ф型风力机图2023/12/289H型风力机图S型风力机图2023/12/2810风力发电系统风力发电机组主要部分：风轮、机舱、塔架、基础发电机、传动系统、控制系统等都集成在机舱内。机舱除了承担容纳所有机械部件的功能，还起到承受所有外力（包括静负载及动负载）的作用。机舱底盘和塔架之间有回转体，使机舱可水平转动。2023/12/2811机组的总体结构2023/12/2812风力发电机主要组成部分介绍2023/12/2813叶片机舱塔筒叶片定桨距叶片2023/12/2814变桨距叶片2023/12/2815不同机型的比较2023/12/28162023/12/2817鼠笼式异步发电机的定桨失速风力发电机组定桨失速风力发电机组的叶轮大都采用桨叶与轮毂刚性联接的结构，即所谓的定桨距叶轮。技术特点：1、叶轮转速较低，一般为每分钟十几转，需要齿轮箱增速，转子绕组短路，结构一般为鼠笼结构；2、转子转速固定，风能利用率低，其转速由齿轮箱传动比和发电机极对数决定；3、转子电流产生的旋转磁场的转速高于同步速运行；4、发电机定子直接与电网连接，启动时产生很大启动电流，其配置启动装置。5、从系统吸收大量无功，需配置无功补偿装置。结构简单，控制方便。2023/12/28182023/12/2819双馈式异步发电机的变速恒频风力发电机组2023/12/2820技术特点：1、叶轮转速较低，一般为每分钟十几转，需要齿轮箱增速；2、转子绕组通过电滑环或采用绕线结构与电力电子换流装置连接；3、通过电力电子换流装置的控制作用，可以调节控制发电机转子电流和电磁转矩，从而使转子转速可随风速的变化而改变，使风力发电系统获得最大风能捕获效率，风能利用率高；4、在低风速时，发电机转子低于同步速运行，发电机转子绕组通过换流器向发电机馈入励磁功率；在高风速时，发电机转子高于同步速运行，发电机转子绕组向换流器输出励磁功率；5、直接与电网连接，由于转子电流可控，因此可以实现风力发电机平滑并网。2023/12/2821低速永磁同步发电机的直驱式变速恒频风力发电机组技术特点：1）叶轮转速较低，一般为每分钟十几转，转子绕组通过增加极对数来降低同步转速，从而避免了齿轮箱损耗；2）同步电机励磁系统可采用直流电励磁或永磁体励磁方式，由于转子极对数较多，电机外尺寸较大且较重，不方便运输和吊装。3）对于直流电励磁方式的同步电机，转子转速的调节可以通过控制励磁电流的大小来控制电磁转矩，从而使风力发电系统获得最大风能捕获效率；对于永磁同步电机，可以通过调节直流电压的方式来控制电磁转矩，从而使风力发电系统获得最大风能捕获效率，风能利用率高；2023/12/28224）对于直流励磁方式的同步电机，励磁损耗较小；对于永磁同步电机，则存在永磁材料的消磁现象。5）通过电力电子换流器与电网连接，吸收或输出功率可调，因此可以实现风力发电机平滑并网。6）电网侧换流器采用空间矢量控制技术，可以实现发电机有功功率和无功功率的解藕控制，能够独立调节发电机向系统吸收或发出无功。结构、控制系统复杂。2023/12/2823

以上风电机组优缺点比较表风电机组类型优点缺点普通异步风力发电机组结构简单，控制方便1、采用齿轮箱，故障率高，维护困难；2、风能利用率低；3、启动电流大，需配置启动装置；4、消耗大量无功，需要从电网输入无功；双馈异步风力发电机组1、可以实现变速运行，获得最大风能利用率；2、输出电流可控，无需启动装置；3、可以吸收或发出无功；1、采用齿轮箱，故障率高，维护困难；2、有励磁功率损耗；3、结构复杂，控制系统复杂；永磁同步风力发电机组1、可以实现变速运行，获得最大风能利用率；2、输出电流可控，无需启动装置；3、可以吸收或发出无功；4、无励磁功率损耗；1、电机体积大、重量大2、采用全功率电力电子设备，价格稍贵；3、结构复杂，控制系统复杂；4、永磁体有消磁现象直流励磁同步风力发电机组1、可以实现变速运行，获得最大风能利用率；2、输出电流可控，无需启动装置；3、可以吸收或发出无功1、电机体积大、重量大2、采用全功率电力电子设备，价格稍贵；