风力发电原理.ppt

1、风力发电原理,第一章 风,风资源利用 风的形成 风向与风速 风能简介 风能计算 风力发电发展历程,主要内容,公元前2000年就被用于帆船、风磨和排灌 。 自1973年世界石油危机以来，风能有了长足的发展。 19世纪末丹麦人发明风力发电机最早将风能应用于发电。 1891丹麦建造了第一座风力发电站。,一.风资源的利用,风资源取之不尽，节省常规资源，减少污染 。 技术成熟，前景广阔。 可并网，可独立 ，还可与其他资源互补发电。 并网可为电网补充电力。 离网可解决偏远地区用电问题。,风力发电,二.风的形成,风是空气流动形成的结果。 风形成的主要因素： （1）地球表面受热不均使得赤道区的空气变热上升，且

2、在两极区冷空气下沉，引起大气层中空气压力不均衡； （2）地球的旋转导致运动的大气层根据其位置向东方和西方偏移。,小常识 从能量的角度考虑，地球上所有的可再生能源（除潮汐能和地热能），甚至是化石燃料都来源于太阳。太阳每小时向地球辐射174，423，000，000，000Kw能量。换句话说，地球每小时吸收1.741017 K w能量。 大约有12%来自太阳的能量转化成了风能，是地球上所有生物转化能量的50100倍。,三.风向与风速,风向：风吹来的方向 风速：单位时间内空气在水平方向上所移动的距离。 1805年，英国人F.蒲福根据风对地面（或海面）物体的影响，几经修改后，得出了风力等级表。,风力等级

3、表,小常识 风速：特定空间某点周围气体微团的移动速度。 平均风速：给定时间内瞬时风速的平均值（给定时间从几秒到数年不等）。 额定风速：风力发电机达到额定功率输出时规定的风速。 切入风速：风力发电机开始发电时的最低风速。 切出风速：允许机组正常运行的最大风速。,风的测量测风塔,桁架式测风塔,塔筒式测风塔,风向玫瑰图,左:某气象站风向玫瑰图（静风频率为1.2） 右:某气象站全年风向玫瑰图,为了表示某时间段内某点风速与风向的频率分布信息， 我们用一个所谓的玫瑰图来表示。,某气象站历年年平均风速直方图,某气象站月平均风速变化风速直方图,风速直方图,风能：即空气的动能,是指风所负载的能量，风能的大小决定

4、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。,四.风能,为风能 W 为空气密度kg/m3 为风速m/s 为气流通过的面积m2,五.风能计算,我国有效风能功率密度,六.风力发电发展历程,第一阶段 1891-1930 起步时期 小功率风力发电机组技术基本成熟 第二阶段 30年代初-60年代末 徘徊时期 研发大机型遇到困难 第三阶段 70年代初至今 成熟时期 从单机到并网 大规模风电场建设 走上产业化道路 向海上发展,第二章 风力发电原理,风力发电原理 风力发电的特点 风力发电机组的分类 双馈异步发电机,主要内容,一.风力发电原理,风力发电是风能利用的主要发展方向。,原理

5、：,风能 机械能 电能,叶轮吸收风能转化为机械能,发电机将机械能转化为电能,风力发电的能量转换,风电场生产流程,风电机,箱式变压器 690V,地埋电缆 10kV,架空线,升压站,电网 35kV,二.风力发电的特点, 可再生的清洁能源 运行维护简单 建设周期短 实际占地面积小 装机规模灵活 发电方式多样化 可靠性高 单机容量小 造价低,三.风力发电机组的分类,四.双馈异步发电机,工作原理：叶片吸收风能中的动能，将其转化为机械能传给齿轮箱。发电机将齿轮箱传输到发电机主轴的机械能转化为电能，通过发电机定子、转子传送给电网。 发电机分为同步发电机（传统发电机模式）和异步发电机。传统风力发电机组模式效率可达93.2%,而双馈异步发电机模式可达96.4%。,双馈型风电机组控制系统基本结构,发电机组采用变速恒频发电机组的型式，其中电机为双馈异步发电机(DFIG)，发电机由定子、转子组成。发电机定子直接和电网连接，转子通过变频器与电网连接。 变频器为交直交电压型矢量控制变频器。变频器分为电机侧功率变频器、电网侧功率变频器两部分。,变频器和发电机的组成,结论： 双馈风力发电机中的“双馈”的含义是指定子、转子能同时向电网供电，但这种情况只在发电机转子的转速大于同步转速时才能实现，而在低于同步转速时，仅有定子向电网发电，转子必须从电网中吸收电能。 要保证双馈风力发电机的变速恒频，