风力发电原理——绪论2.ppt

风力发电原理 课程简介 第一章：绪论 第二章：风能及其转换原理 第三章：风力发电机组结构 第四章：风力发电机 第五章：风力发电机组的控制技术 第六章：垂直轴风力发电机组 第七章：离网风力发电系统 基本要求 了解风能及其利用 掌握大型并网风力发电机组的基本结构 掌握各部件的基本原理 了解风力发电技术发展 第一章 绪论 随着生产力和生活水平提高，世界能源消耗迅速增长——在20世纪，世界人口增长4倍，而能源消耗增长16倍。 常规的化石能源储量有限，面临数量紧缺和价格提高。 化石能源开发和燃烧利用加剧了人类和地球生物生存环境的恶化。 出路是调整能源结构、开发利用清洁可再生能源。 能量 能量是物质运动的一种度量，也是物质存在的一种形态，一般指其具有的做功能力。 目前，通常认为有以下六种能量形式： 机械能：动能： 重力势能： 弹性势能： 表面能： 热能： 电能： 以及化学能、辐射能、核能。 能源 能够直接或经转换提供能量的资源称为能源。 按被利用程度分: 常规能源：开发利用时间长，技术相对成熟、能大量生产利用。 新能源：开发和利用尚在研究和推广使用。 按取得方式分： 一次能源：自然存在，可直接利用。 二次能源：经转换或加工生产的。 按短期内能否重复取得分： 可再生能源 非可再生能源 就目前生产技术水平，可大规模开发利用的清洁可再生能源主要有：风能、太阳能和生物质能。 1.1 风能利用及风力发电历史 人类利用风能有资料记载的有几千年历史。早期主要是以风做为动力——风帆、风车。 1.1 风能利用及风力发电历史（续） 十九世纪晚期开始出现风力发电。 1887——美国人Charles F. Brush研制出世界上第一台12kW直流风力发电机，用来给家里的蓄电池充电。 1891——丹麦物理学家Poul La Cour建造了一台30KW左右的具有现代意义的风力发电机组，发出直流电，用于制氢。 1926——德国科学家Albert Betz对风轮空气动力学进行了深入研究，提出了“贝茨理论”，指出风能的最大利用率为59.3%，为现代风电机组空气动力学设计奠定了基础。 1940——美国工程师Palmer Cosslett Putnam与S.Morgan Smith公司合作，制造出风电发展历史上第一个1250kW超大型的Smith-Putnam风电机组。 1942——德国人Ulrich Huetter提出“叶素动量理论”。 我国风力发电始于20世纪70年代，80年代后研制并网机组。 1.1 风能利用及风力发电历史（续） 1.1 风能利用及风力发电历史（续） 1.2 中国风能资源与开发 1.2.1 风能特点 风能蕴藏量大、分布广。 风能是可再生能源。 风能利用基本没有对环境的直接污染和影响。 风能的能量密度低。 不同地区风能差异大。 风能具有不稳定性。 1.2.2 我国风能资源 1.2.2 我国风能资源（续） 1.2.2 我国风能资源（续） 1.2.3 风电发展概况 1.2.3 风电发展概况（续） 1.2.3 风电发展概况（续） 1.3 风力发电技术与发展 1.3.1 机组类型 微型、小型、中型及大型风电机组 离网型风电机组和并网型风电机组 水平轴风电机组、垂直轴风电机组 微型、小型、中型及大型风电机组 按照额定功率的大小，可以将风电机组分为： 1）微型风力发电机组：额定功率小于1KW。 2）小型风力发电机组：额定功率1KW～99KW。 3）中型风力发电机组：额定功率100KW～ 600KW。 4）大型风力发电机组：额定功率大于600KW。 离网型风电机组和并网型风电机组 按照风电机组与电网的关系，分为离网型风力发电机组和并网型风力发电机组。 1）离网型风力发电机组：一般指单台独立运行，所发出的电能不接入电网的风力发电机组。这种机组一般容量较小(常为微小型机和中型机)，专为家庭或村落等小的用电单位使用，常需要与其他发电或储电装置联合运行。 2）并网型风力发电机组：一般指以机群布阵成风力发电场，并与电网联接运行的大、中型风力发电机组。 水平轴风电机组、垂直轴风电机组 按照风轮旋转主轴与地面相对位置的关系，风电机组分为水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组。 1）水平轴风力发电机组：风轮旋转轴与地面平行，叶片数量视用途而定。水平轴风电机组又可分为升力型和阻力型。 2 ）垂直轴风力发电机组：分为阻力型和升力型两大类。 水平轴风力发电机组 垂直轴风力发电机组 1.3.2 大型水平轴并网机组基本结构 目前在并网风力发电领域主要采用水平轴风电机组形式，其基本结构包括由风轮、传动系统、发电机、控制与