风力发电技术解析.ppt

绪论 风力发电技术 宋先 1-1 风与风力资源 一、风的产生与特性 产生：风是地球外表大气层由于太阳的热辐射而引起的空气流动；大气压差是风产生的根本原因。 特性：周期性、多样性、复杂性 二、风的能量与测量 1、产生能量的基本要素： 风具有一定的质量和速度。 2、风能的一些主要特性参数：如风能、风能密度、风速与风级、风向与风频以及风的测量等。 1）风能：空气运动产生的动能称为“风能”。 2）风能密度：单位时间内通过单位截面积的风能。 3）风速与风级：风速就是空气在单位时间内移动的距离，国际上的单位是米／秒(m/s)或千米／小时(km／h)。分13级 4）风向与风频：通常把风吹来的地平方向定为风的方向，即风向。风频是指风向的频率，即在一定时间内某风向出现的次数占各风向出现总次数的百分比， 5）风的测量：风的测量仪器主要有风向器、杯形风速器和三杯轻便风向风速表等。 三、风力资源 据理论计算，太阳辐射到地球的热能中约有2％被转变成风能，全球大气中总的风能量约为10 14MW，其中蕴藏的可被开发利用的风能约有3.5×10 9MW，这比世界上可利用的水能大10倍。 （一）世界风力资源分布 根据世界能源理事会的有关资料，地球表面有27％的地区年平均风速高于5m／s(距地而10m高)。如将这些地方用作风力发电场，则每km2的风力发电能力最大值可达8Mw，总装机容量可达24x1013w。 据分析，实际上陆地面积中风力大于5m／s 的地区，其中仅4％有可能安装风力发电机组。 世界风能资源评估 (二)中国风力资源 中国风能资源十分丰富，全国风能储量约4.8 3×10 9MW ，可开发利用的风能资源总量达2.53亿kw。 在中国，风能资源主要分布在新疆、内蒙古等北部地区和东部至南部沿海地带及岛屿。 1、风能最佳区：(1)东南沿海、山东半岛、辽东半岛以及海上岛屿。(2)内蒙古、甘肃北部。(3)黑龙江南部、吉林东部。 2、风能较佳区：(1)西藏高原中北部。（2）三北北部。(3)东南沿海(离海岸线20—50kM) 3、风能可利用区：(1)两广沿海。(2)大小兴安岭山区。3)东从辽河平原向西，过华北太平原经西北到最西端，左侧绕西藏高原边缘部分，右侧从华北向南面淮讨、长江到南岭。 （三）风能的利用 按照不同的需要，风能可以被转化成其他不同形式的能量，如机械能、电能、热能等，以实现提水灌溉、发电、供热、风帆助航等功能。21世纪风能利用的主要领域是风力发电。 1-2 风力发电设备 一、组成：风力发电机组包括两大部分； 一部分是风力机，由它将风能转换为机械能； 另一部分是发电机，由它将机械能转换为电能。 二、分类： 1）根据它收集风能的结构形式及在空间的布置，可分为水平轴式或垂直轴式。 2）从塔架位置上，分为上风式和下风式； 3）还可以按桨叶数量，分为单叶片、双叶片、三叶片、四叶片和多叶片式。 4）从桨叶和形式上分，有螺旋桨式、H型、S型等； 5）按桨叶的工作原理分，则有升力型和阻力型的区别。 6）以风力机的容量分，则有微型(1kW以下)、小型(1—10kW)、中型(10—100kW)和大型(100kw以上)机。 1、水平轴力风机 特点：风力机的风轮轴与地面呈水平状态，称水平轴风力机。 组成：它一般内风轮增速器、调速器、调向装置、发电机和塔架等部件组成，大中型风力机还有自动控制系统。图 应用：这种风力机的功率从几十千瓦到数兆瓦，是日前最具有灾际开发价值的风力机： 类型：有传统风车、低速风力机及高速风力机等3大类型。 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； 启动风速，一般为3—5m/s; 停机风速，通常为15—35m／s; 输出功率，现代风力机一般为几百干瓦—几兆瓦； 发电机，分为直流发电机和交流发电机； 另外还有塔架高度等等。 水平轴力风机图 2、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 三、风力发电系统及装置 (一)风力发电机组的系统组成 风力发电系统是将风能转换为电能的机械、电气及共控制设备的组合。 通常包括风轮、发电机、变速器(小、微容量及特殊类型的也有不包括变速器的)及有关控制器和储能装置。 （二）调向机构 作用：用来调整风力机的风轮叶片旋转平而与空气流动方向相对位置的机构。因为当风轮叶片旋转平面与