风力发电机介绍

风力发电机介绍一、风力机原理及结构简介工作原理简介：风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。现代风机叶片类似飞机机翼能够产生升力，（即叶片上下气压差）风能利用效率：风轮吸收的功率P=CP

*0.5*ρ*π*R2*V3即P=CP

*0.5*空气密度*扫风面积*风速3次方例如：CP=0.45,

ρ=1.225,风轮直径110m,风速为6m/s时的风机功率应为：565.7kW1、湘电XE112-2000，6m/s承诺功率为571.46kW2、明阳MY2.0se.110-85，6m/s承诺功率为531kW3、远景EN-106/1.8，6m/s承诺功率为560kWCP是是一个二元函数，CP(λ,β)，即CP(叶尖速比,桨角)CP存在一个极限值称为贝兹（Betz）极限，为0.593叶尖速比（λ）：叶尖速比是用来表述风电机特性的一个十分重要的参数。风轮叶片尖端线速度与风速之比称为叶尖速比；叶片越长，或者叶片转速越快，同风速下的叶尖速比就越大。λ叶尖速比=叶尖的速度/风速额定风速以下时，桨角基本不变，约等于0附近的一个数，CP变成一个一元函数，CP(λ)，即CP(叶尖速比)。欲让叶片始终效率最高，即保持CP=CPmax恒定最大，必须保持λ=λopt恒定综上，叶轮转速范围越大，对风能的利用率越高类型厂家机型功率MW转速比=最大转速/最低转速定速金风GW490.751.01双馈NordexS701.51.97直驱永磁金风GW701.52.32高速永磁GE2.5xl2.52.80高速异步SiemensSWT-2.3-822.33.30直驱电励磁EnerconE702.33.58二、风机结构风电机组风轮轮毂叶片変桨导流罩机舱主轴系统增速箱发电机偏航刹车散热排风机舱罩风速风向仪塔架机舱内部二、风机的分类1、按传动链方向分：水平轴风机、垂直轴风机2、按转速控制方式分：定桨距失速型风机、变桨距恒速风机3、按变桨方式分：电变桨、液压变桨4、按驱动-发电方式分：高速异步、高速双馈、高速永磁全功率、中速双馈、中速永磁全功率、直驱永磁全功率、直驱电励磁全功率1、水平轴和垂直轴2、定桨距和变桨距风机：2.1定桨距风机：叶片角度不可调节，使用异步发电机并网，叶尖可回桨至90度位置起气动刹车功能。代表：金风750kW风力发电机组特点：无变桨机构、变频器-发电机简单造价低廉；

满发后叶轮失速，无法保持满发状态功率曲线典型形态：定桨距风机并网方式简图2.2变桨距风机变桨距风机指叶片角度可在运行过程中自由调节，使机组在某一恒转速恒功率运行。变桨距风机的特点是：风机在达到额定风速前，叶片保持0度位置工作，通过变频器控制发电机转矩控制转速达到最佳转速运行。风机达到额定风速后，叶片随风速大小在（0-45）范围内调节，使机组达到恒功率运行。变桨距风机的典型功率曲线：3、变桨方式：液压变桨、电变桨

3.1液压变桨：使用液压油缸驱动叶片转动，油缸压力由机舱内的液压站提供，通过油滑环向轮毂内输送压力。

特点：使用氮气储能、变桨范围固定（0-90度）、结构简单能耗低、易漏油、维护要求高、驱动力强劲不受叶片长度影响。

主要厂家：维斯塔斯\歌美飒

3.2电变桨：使用电机驱动减速机带动叶片转动，电机一般为同步电机由变频器驱动。使用蓄电池或电容储能提供安全顺桨动力，需配备充、放电管理器。

特点：变桨范围大（360度）、变频技术成熟易控制、轮毂干净无油污、维护简单、能耗大、叶片长（50m以上）时电机转矩太大减速机及电机易损坏。

主要厂家：国内主流厂家均使用电变桨系统，金风在3MW以上机组上正在试用液压变桨优点：发电机、齿轮箱等大部件易拆卸，可维护较好；并且技术成熟、设计、制造难度低；供应链成熟，部件通用性较好。

缺点：齿轮箱增速比高，可靠性较低，负荷重，存在轴承与齿轮磨损、润滑油更换频繁、机械噪声、高速振动等；维护保养工作量大，有电刷和滑环，增加维护工作量；能量利用率较低，轴向尺寸较大。4.1高速双馈机型4、按驱动-发电方式分类，主流的技术路线双馈发电方式优点：风能利用率较高，电能质量较好，发电机、齿轮箱等大部件易拆卸，可维护较好；相同功率下发电机体积较小，不存在碳刷和滑环的维护。

缺点：同样存在齿轮箱增速比高，可靠性低等问题；永磁材料在震动、冲击、高温情况下容易发生失磁的现象；技术不成熟，需要全功率变流器。4.2高速永磁同步机型优点：齿轮箱增速比小，齿轮抗疲劳特性增强，寿命提高；其所采用的轴承和齿轮等数量较少，系统可靠性较高；齿轮箱、发电机等大部件易拆卸，可维护性好，更适合海上机型；齿轮箱简单、体积小、制造难度小，对加工设备要求低，制造成本较低。缺点：机舱比同规格高速双馈较重；有电刷和滑环，增加维护工作量。4.3中速双馈机型优点：齿轮箱增速比较低，寿命增加，可靠性提高；风能利用率较高，电能质量较好；相同功率下发电机体积较小，不存在碳刷和滑环的维护工作。

缺点：同样存在永磁材料在震动、冲击、高温情况下容易发生失磁的问题；技术尚未成熟，需全功率变流器。4.4中速永磁同步机型优点：传动链无齿轮箱，减少了传动链能量损失，可靠性高；无碳刷和滑环，维护工作量小，系统噪音低；能量利用率高，电网适应性好。

缺点：电机体积与重量均较大，电机散热不好，发电机在潮湿环境下绝缘下降大；发电机故障后维修代价高。4.5直驱永磁同步机型全功率发电优点：单机容量大，传动链无齿轮箱，减少了传动链能量损失，机械系统可靠性高；能量利用率高达56%，发电质量好

。

缺点：电机体积与重量更大大，大部件维修困难。4.6直驱励磁同步机型VestasV63-1.5MWV66-1.65MWV80-2.0MWV82-1.65MWV90-3.0MWV112-3.0MWV120-4.5MW高速双馈异步发电机高速永磁同步发电机高速双馈异步发电机GE1.5s1.5sl1.5sle1.5xle2.5xl3.0sl3.6sl高速双馈异步发电机高速永磁同步发电机高速双馈异步发电机SiemensSWT-1.3-62SWT-2.3-82SWT-2.3-82VSSWT-2.3-93SWT-3.0-101SWT-3.6-107高速异步发电机直驱型永磁同步发电机高速异步发电机GamesaG52-850kWG58-850kWG80-2MWG87-2MWG90-2MWG128-4.5MW高速双馈异步发电机中速永磁同步发电机全球典型风机制造商的风机技术路线金风科技金风600金风750金风1200金风77/1500金风82/1500金风100/2500金风3000高速异步发电机直驱永磁同步发电机半直驱永磁同步发电机

EnerconE-48E-70E-82E-112E-126直驱型无刷励磁同步发电机华锐风电SL1500/60SL1500/70SL1500/77SL1500/82SL3000/90SL3000/100SL3000/113高速双馈异步发电机四、风机常用管理评价指标风机设备可用性指标：1、风力发电机组可利用率:年可利用率=[1－（A-B）/（8760-B）]×100%其中：8760为全年小时数；A-表示故障停机小时数；B-表示非投标人责任的停机小时数；2、风机故障率：

故障