风力发电基础理论 第四章

新能源风力发电理论知识总结，针对技术比武理论考试，“风力发电的原理是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。简单来说风力发电就是将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的过程。这个过程中不需要燃料也没有辐射，更没有产生空气污染，是一种清洁能源。目前风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行，我国也开始在西部地区大力提倡。”

第四章 风电机组分类及典型结构介绍

• 4.1风电机组的分类
  • 按旋转轴与风向的关系
    • 水平轴机组
      • 上风向
      • 下风向
    • 垂直轴机组
      • 阻力型
      • 升力型
  • 主流机型
    • 定桨距失速型风机
      • 构造及原理
        • 桨叶尖部1.5~2.5m部分设计成可控制的叶尖扰流器。
        • 采用异步发电机
        • 有齿轮箱
        • 采用晶闸管限流软切入并网
      • 优点
        • 机械结构简单，易于制造。
        • 控制原理简单，运行可靠性高。
      • 缺点
        • 额定风速高，风轮转换效率低。
        • 转速恒定，机电转换效率低。
        • 对电网影响大。
        • 常发生过发电现象，加速机组疲劳损坏。
        • 叶片结构复杂，较难制造，不适用于功率更大的机组。
    • 变桨距型风机
      • 优点
        • 提高了风能转换效率，更充分利用风能。
        • 不会发生过发电现象。
        • 叶片相对简单，重量轻，利于制造大型风电机组。
      • 缺点
        • 调桨机构复杂，控制系统也较复杂。
        • 因机构复杂出现故障的可能性增加。
        • 对电网的影响大。
    • 变桨变速型风机
      • 将变桨和变速恒频技术同时应用于风机，使风能转换效率和机电转换效率同时得到提高的风机。
      • 优点
        • 发电效率高，超出定桨距风机10%以上。
      • 缺点
        • 机械、电气、控制部分都比较复杂。
      • 双馈异步型风机
        • 优点
          • 发电机的转速高，转矩小，重量轻，体积小，变流器容量小，技术成熟可靠。
        • 缺点
          • 齿轮箱的运行维护成本高且存在机械运行损耗。
      • 直驱型风机
        • 优点
          • 省去了齿轮箱，传动效率得到进一步提高，造价也有可能降低；免除了齿轮箱出现故障的情况。
        • 缺点
          • 由于无齿轮箱，发电机转速较慢，因此发电机的极数较多，结构庞大，增加了发电机的制造和运输难度；电控系统复杂，运行维护难度较大。
• 4.2典型风电机组
  • 联合动力UPXXXX风机
    • 三叶片、上风向、水平轴、双馈异步发电机、电动变桨、变速恒频变流器并网技术。
    • 齿轮箱
      • 两级行星轮加一级平行轮。
      • 通过柔性联轴器与发电机相连。
      • 不承担转子质量和推力。
    • 发电机
      • 双馈异步。
      • 4极。
      • 可超同步，也可亚同步。
    • 偏航系统
      • 采用主动偏航対风形式。
      • 制动器控制方式为失电制动。
    • 变桨系统
    • 制动系统
      • 气动制动
      • 机械制动
    • 控制系统
    • 变流器
      • 采用两个结构相同的PWM整流器和逆变器。
      • 实现矢量控制和电能双向传输。