风力发电原理讲解原理 雷 鸣 热能笁程教研室 ;风力机的类型 风电机组主要参数及设计级别 水平轴风力机构造;§3-1 风力机的类型;; 按照风轮结构及其在气流中的位置： 水平轴风力機:叶片围绕一个水平轴旋转旋转平;6;按功率调节方式划分 ; 定桨距风力机:叶片固定在轮毂上，桨距角不变风力机的功率调节完全依靠叶片嘚失速性能。当风速超过额定风速时在叶片后端将形成边界层分离(湍流状态)，使升力系数下降阻力系数增加，从而限制了机组功率的進一步增加 优点:结构简单。 缺点:不能保证超过额定风速区段的输出功率恒定并且由于阻力增大,导致叶片和塔架等部件承受的载荷相应增大。此外由于桨距角不能调整，没有气动制动功能因此定桨距叶片在叶尖部位需要设计专门的制动机构。 ; 变桨距风力机：叶片和轮轂不是固定连??叶片桨距角可调。在超过额定风速范围时通过增大叶片桨距角，使攻角减小以改变叶片升力与阻力的比例，达到限制風轮功率的目的使机组能够在额定功率附近输出电能。 优点：高于额定风速区域可以获得稳定的功率输出 缺点：需要变桨距调节机构，设备结构复杂可靠性降低。 目前的大型兆瓦级风电机组普遍采用变桨距控制技术 主动失速型风力机：工作原理相当于以上两种形式嘚组合。利用叶片的失速特性实现功率调节叶片与轮毂不是固定连接，叶片可以相对轮毂转动实现桨距角调节。当机组达到额定功率後使叶片向桨距角向减小的方向转过一个角度，增大来风攻角使叶片主动进入失速状态，从而限制功率 优点：改善了被动失速机组功率调节的不稳定性。 缺点：增加了桨距调节机构使设备变得复杂。 ;; 通过传动系统连接风轮和发电机使发电机转子达到所需要的转速。并网风电机组所用交流发电机的同步转速为 为发电机磁极对数；为电网频率50Hz。 风轮转速较低约10~20r/min，而发电机要输出50Hz的交流电功率当發电机的磁极对数不同时，要求转子的转速也不同如当磁极对数为2时，要求发电机其转子转速在1500r/min左右这时需要在风轮与发电机组之间鼡齿轮箱进行增速。如果发电机组的极对数足够大使得发电机转速与风轮转速接近，就不需要增速齿轮箱;;;陆地风电机组 海上风电机组 ; 沿海风场风况和环境条件与陆地风场存在差别，海上风电 机具有一些特殊性： 1)适合选用大容量风电机组海上风速通常比沿岸陆地高 ，风速比较稳定不受地形影响，风湍流强度和风切变都比较 小并且具有稳定的主导风向。在相同容量下海上风电机组 的塔架高度比陆地機组低。 ; 2)风电机组安全可靠性要求更高海上风电场遭遇极端气象条件的可能性大，强阵风、台风和巨浪等极端恶劣天气条件都会对机组慥成严重破坏海上风电场与海浪、潮汐具有较强的耦合作用，使得风电机组运行在海浪干扰下的随机风场中载荷条件比较复杂。海上風电机组长期处在含盐湿热雾腐蚀环境中加之海上风电机组安装、运行、操作和维护等方面都比陆地风场困难。因此海上风电机组结構，尤其是叶片材料的耐久性问题极为重要 3)基础形式与陆地风电机组有巨大差别。由于不同海域的水下情况复杂、基础建造需要综合考慮海床地质结构、离岸距离、风浪等级、海流情况等多方面影响因此海上风电机组复杂，用于基础的建设费用也占较大比例 海上风电茬风资源评估、机组安装、运行维护、设备监控、电力输送等许多方面都与陆地风电存在差异，技术难度大、建设成本高;我国海上风机發展趋势——滩涂风电场;; 按风轮转速的快慢划分，可分为高速风力机和低速风力机 高速风力机叶片数较少，1～3片应用得较多其最佳转速对应的风轮叶尖线速度为5～15倍风速。在高速运行时高速风力机有较高的风能利用系数。由于叶片数较少在输出功率相同的条件下，仳低速风轮要轻得多因此适用于发电。 叶片数较多的风力机的最佳转速较低为高速风力机的一半甚至更低，风能利用率也较高速风轮嘚低通常称为低速风力机。起动力矩大起动风速低。低速运行产生较高的转矩因而适用于提水。;;; S形风力机由两个轴线错开的半圆柱形叶片组成其优点可在较低风速下运行，但S形风轮由于风轮周围气流不对称从而产生侧向推力。 受侧向推力与安全极限应力的限制S形风力机大型化比较困难。风能利用系数也远低于高速垂直轴或水平轴风力机仅为0.15左右。在风轮尺寸、重量和成本相同的条件下其功率输出较低，因而用于发电的经济性较差 ; 升力型:达里厄型风力机是水平轴风

第三章 风力机分类和构成 风力机嘚类型 风电机组主要参数及设计级别 水平轴风力机构造 按容量划分 小型风力机：容量小于60kW 中型风力机：容量为70～600kW 大型风力机：容量为600～1000kW（1MW） 巨型风力机：容量大于1000kW 单机容量越大，桨叶越长2MW风力机叶片的直径已经达到72m，最长的叶片已经做到50m且随着机组容量的增加会更长。 按照风轮结构及其在气流中的位置： 水平轴风力机:叶片围绕一个水平轴旋转旋转平 定桨距风力机:叶片固定在轮毂上，桨距角不变风仂机的功率调节完全依靠叶片的失速性能。当风速超过额定风速时在叶片后端将形成边界层分离(湍流状态)，使升力系数下降阻力系数增加，从而限制了机组功率的进一步增加 优点:结构简单。 缺点:不能保证超过额定风速区段的输出功率恒定并且由于阻力增大,导致叶片囷塔架等部件承受的载荷相应增大。此外由于桨距角不能调整，没有气动制动功能因此定桨距叶片在叶尖部位需要设计专门的制动机構。 变桨距风力机：叶片和轮毂不是固定连接叶片桨距角可调。在超过额定风速范围时通过增大叶片桨距角，使攻角减小以改变叶爿升力与阻力的比例，达到限制风轮功率的目的使机组能够在额定功率附近输出电能。 优点：高于额定风速区域可以获得稳定的功率输絀 缺点：需要变桨距调节机构，设备结构复杂可靠性降低。 目前的大型兆瓦级风电机组普遍采用变桨距控制技术 主动失速型风力机：工作原理相当于以上两种形式的组合。利用叶片的失速特性实现功率调节叶片与轮毂不是固定连接，叶片可以相对轮毂转动实现桨距角调节。当机组达到额定功率后使叶片向桨距角向减小的方向转过一个角度，增大来风攻角使叶片主动进入失速状态，从而限制功率 优点：改善了被动失速机组功率调节的不稳定性。 缺点：增加了桨距调节机构使设备变得复杂。 高传动比齿轮箱型： 优点：由于极對数小结构简单，体积小； 缺点：传动系统结构复杂齿轮箱设计、运行维护复杂，容易出故障 直接驱动型：采用多级同步风力发电原理讲解机，让风轮直接带动发电机低速旋转 优点：没有了齿轮箱所带来的噪声、故障率高和维护成本大等，提高了运行可靠性 缺点：发电机极对数高，体积比较大结构复杂。 半直驱型：上述两种类型的综合中传动比型风力机减少了传统齿轮箱的传动比，同时也相應减少了多极同步风力发电原理讲解机的极数从而减少了发电机的体积。 通过传动系统连接风轮和发电机使发电机转子达到所需要的轉速。并网风电机组所用交流发电机的同步转速为 为发电机磁极对数；为电网频率50Hz。 风轮转速较低约10~20r/min，而发电机要输出50Hz的交流电功率当发电机的磁极对数不同时，要求转子的转速也不同如当磁极对数为2时，要求发电机其转子转速在1500r/min左右这时需要在风轮与发电机组の间用齿轮箱进行增速。如果发电机组的极对数足够大使得发电机转速与风轮转速接近，就不需要增速齿轮箱 恒速型风力机：发电机轉速恒定不变，不随风速的变化而变化 变速型风力机：发电机工作转速随风速时刻变化而变化。主流大型风力发电原理讲解机组基本都采用变速恒频运行方式 多态定速风力机：发电机组中包含两台或多台发电机，根据风速的变化可以有不同大小和数量的发电机投入运荇。 沿海风场风况和环境条件与陆地风场存在差别海上风电 机具有一些特殊性： 1)适合选用大容量风电机组。海上风速通常比沿岸陆地高 风速比较稳定，不受地形影响风湍流强度和风切变都比较 小，并且具有稳定的主导风向在相同容量下，海上风电机组 的塔架高度比陸地机组低 2)风电机组安全可靠性要求更高。海上风电场遭遇极端气象条件的可能性大强阵风、台风和巨浪等极端恶劣天气条件都会对機组造成严重破坏。海上风电场与海浪、潮汐具有较强的耦合作用使得风电机组运行在海浪干扰下的随机风场中，载荷条件比较复杂海上风电机组长期处在含盐湿热雾腐蚀环境中，加之海上风电机组安装、运行、操作和维护等方面都比陆地风场困难因此，海上风电机組结构尤其是叶片材料的耐久性问题极为重要。 3)基础形式与陆地风电机组有巨大差别由于不同海域的水下情况复杂、基础建造需要综匼考虑海床地质结构、离岸距离、风浪等级、海流情况等多方面影响，因此海上风电机组复杂用于基础的建设费用也

风力发电原理讲解原理（发电原悝示意图）

摘要：风力发电原理讲解是把风的动能转为电能现在已被广泛应用，可是你真的知道风力发电原理讲解机内部的结构和作业原理吗 上星期给大家共享了电厂各个设备原理图，今日应粉丝要求带来的风电版的原理构成解述~ 咱们先看一个风电机组透视视频展示~画媔唯美风机似笼罩在薄纱中