新能源发电技术课件03风力发电.pptVIP

§3.7 风力发电工程实例 3.7.2海上风电场工程实例 （1）全球最大的海上风电场 Dogger Bank项目是英国海上风电枢纽项目，2015年由英国政府正式批准建设，将在2020年至2026年陆续开工，总投资102亿欧元。该风电场总装机容量为3.6GW，约占英国总发电量的5%，是目前全球最大的海上风电场。 英国海上风电场（London Array） §3.7 风力发电工程实例 3.7.2海上风电场工程实例 （2）全球首个浮动式风电场 Hywind Scotland风电场，由挪威国家石油公司（Statoil）承建，位于苏格兰东北海岸，2017年已开始向苏格兰电网输送电力。整个项目耗资超过2亿英镑，共由五台风力发电机组成，装机容量为30MW，可以满足两万户普通家庭的用电需求。 浮动式风电场 §3.7 风力发电工程实例 3.7.2海上风电场工程实例 （3）我国最大的海上风力发电场 上海东海大桥风电场，位于上海东南的东海大桥附近海面，是欧洲以外全球第一个海上风电场、我国第一个国家海上风电示范工程。 上海东海大桥风电场 * §3.3.2 水平轴风力机的原理 容积比（Solidity） 也叫实度，表示“实体”在扫掠面积中所占的百分数。 多叶片风力机具有很高的容积比，被称为高容积比风力机；具有少数几个窄叶片的风力机，则被称为低容积比风力机。 多个叶片会互相干扰，因此总体上高容积比的风力机效率低。不过，多叶片风力机产生的空气动力学噪声一般较小。 低容积比风力机，如果叶尖速比太低，有些风会直接吹过转子的扫掠面积而不与叶片作用；如果叶尖速比太高，风力机会对风产生过大的阻力，一些气流将绕开风力机流过。 在低容积比的风力机中，三叶片的风轮效率最高，其次是双叶片和单叶片。 §3.3.2 水平轴风力机的原理 力矩和转速 风力机机械能等于叶片角速度与风作用于风轮的力矩的乘积。 获取风能相同，角速度小，则力矩大；角速度大，则力矩小。 低速风力机的输出功率小，扭矩系数大，用于磨面和提水的风力机，常采用多叶片风力机。高速风力机效率高、输出功率大，因此风力发电常用2～3叶片。 §3.3.2 水平轴风力机的原理 取自风能的功率 风力机捕获风能转变为机械功率： 一般不易对空气密度、风速、叶片半径等进行实时控制，为了实现风能捕获最大化，唯一的控制参数就是风能利用系数Cp 。 主要是控制叶尖速比和桨距等。 §3.3.2 水平轴风力机的原理 工作风速 风力机并不是在所有风速下都能正常工作。 当风力机起动时，有最低扭矩要求，起动扭矩主要与桨距和风速有关，因此风力机就有一个起动风速，称为“切入风速”。 风力机达到标称功率输出时的风速称为额定风速。风速提高时，可利用调节系统，使风力机的输出功率保持恒定。 风速超过技术上规定的最高允许值时，风力机就有损坏危险，基于安全方面的考虑，风力机应立即停转。该停机风速称为“切出风速”。 §3.3.3 风力机的功率调节方式 定桨距风力机功率调节 风轮叶片的桨距角固定不变，利用叶片的失速特性调节风力机的输出功率。 在额定风速以下，空气沿叶片表面稳定流动，吸收的能量随流速上升而增加； 当超过额定风速后，叶片翼型发生变化，叶片后侧的气流分离产生湍流，叶片效率急剧下降，输出功率不随风速上升而增加。 失速型叶片存在扭角，失速从叶片的局部开始，随风速的上升而逐步向叶片全长发展，起到功率调节作用。 定桨距风力机的风功率捕获控制完全依靠叶片的气动性能，优点是结构简单、造价低、同时具有较好的安全系数。缺点是难以对风功率的捕获进行精确的控制。 §3.3.3 风力机的功率调节方式 变桨距风力机功率调节 通过调节桨距角改变叶片攻角，以改变叶片的风能捕获能力，保持叶轮的吸收功率在额定功率以下。 启动时，调节桨距角，限制风能捕获以维持风力机转速恒定。 低于额定风速时，保持桨距角恒定，通过调速控制使风力机运行于最佳叶尖速，维持风力机组在最佳风能捕获效率下运行。 高于额定风速时，调节风力机桨距角，使风轮叶片的失速效应加深，从而限制风能的捕获。 变桨距功率调节可在高于额定风速时保持稳定的功率输出，可提高机组的发电量3％～10％，并且机组结构受力相对较小。 但是需要桨距调节装置，控制系统复杂，价格较高，风速跟踪有延时，可能导致风力机瞬间超载。同时，风速的不断变化会导致变桨机构频繁动作，其寿命一般4～5年，维修费用昂贵。 §3.4 风力发电机组 §3.4.1 风电机组及其构成 实现风力发电的成套设备称为风力发电系统，或者风力发电机组(简称风力电机组)。 风力发电机组完成的是“风能—机械能—电能”的二级转换。风力机将风能转换成机械能，发电机将机械能转换成电能输出。因此，从功能上说，风力发电机组由两个子系统组成，即风力机及其控制系统、发电机及其控制系统。 目前世界上比较成