风力发电基础知识学习教案.pptx

《风力发电基础知识学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《风力发电基础知识学习教案.pptx（30页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1风力风力(fngl)发电基础知识发电基础知识第一页，共30页。一一 、风力、风力(fngl)发电机组的分类发电机组的分类风力风力(fngl)发电系统的分类发电系统的分类风轮轴向风轮轴向垂直轴垂直轴水平水平(shupng)轴轴第2页/共29页第二页，共30页。一一 、风力、风力(fngl)发电机组的分类发电机组的分类风力发电系统风力发电系统(xtng)的分类的分类叶片数量叶片数量第3页/共29页第三页，共30页。一一 、风力、风力(fngl)发电机组的分类发电机组的分类风力发电系统的分类按功率调节方式定桨距风机：桨叶于轮毂固定连接，桨叶的迎风角度不随风速而变化。依靠桨叶的气动特性自动(z

2、dng)失速，即当风速大于额定风速时依靠叶片的失速特性保持输入功率基本恒定。变桨距调节：风速低于额定风速时，保证叶片在最佳攻角状态，以获得最大风能；当风速超过额定风速后，变桨系统减小叶片攻角，保证输出功率在额定范围内。主动失速调节：风速低于额定风速时，控制系统根据风速分几级控制，控制精度低于变桨距控制；当风速超过额定风速后，变桨系统通过增加叶片攻角，使叶片“失速”，限制风轮吸收功率增加。第4页/共29页第四页，共30页。一一 、风力、风力(fngl)发电机组的分类发电机组的分类风力发电系统的分类按传动形式(xngsh)高传动比齿轮箱型：风轮的转速较低，通常达不到发电机发电的要求，必须通过齿轮箱

3、齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。直接驱动型：应用多极同步风力发电机可以去掉风力发电系统中常见的齿轮箱，让风力发电机直接拖动发电机转子运转在低速状态，这就没有了齿轮箱所带来的噪声、故障率高和维护成本大等问题，提高了运行可靠性。中传动比齿轮箱（半直驱）型：这种风机的工作原理是以上两种形式(xngsh)的综合。中传动比高传动风力机减少了传统齿轮箱的传动比，同时也相应地减少了多极同步风力发电机的极数，从而减小了发电机的体积。第5页/共29页第五页，共30页。一一 、风力、风力(fngl)发电机组的分类发电机组的分类风力发电风力发电(fdin)系统的分类系统的分类按发电按发电(fdin

4、)机形式（基本类型）机形式（基本类型） (a) (a) 固定固定(gdng)(gdng)转速的异步发电机组转速的异步发电机组(c) (c) 永磁直驱同步发电机组永磁直驱同步发电机组(b) (b) 双馈异步发电机组双馈异步发电机组第6页/共29页第六页，共30页。二、风力发电机组的功能二、风力发电机组的功能(gngnng)原理原理风力发电机组风力发电机组变电站（升压站）变电站（升压站）变压器变压器110 - 220 kV10 35 kV 690 V风力发电机组的功能原理：风力发电机组的功能原理： 基本功能原理是风能转换成电能，这需要两个基本功能原理是风能转换成电能，这需要两个(lin )阶段来完

5、成。阶段来完成。风能(fn nn)机械能电能第7页/共29页第七页，共30页。二、风力发电机组的功能二、风力发电机组的功能(gngnng)原理原理第8页/共29页第八页，共30页。二二 、风力、风力(fngl)发电机组的功能原理发电机组的功能原理偏航(pin hn)系统发电机驱动链轮毂(lng)叶轮控制系统变电系统风力发电机组主要组成机舱罩第9页/共29页第九页，共30页。三三 、风力发电机组的理论、风力发电机组的理论(lln)基础基础vAdtdxAm2windmv21E第10页/共29页第十页，共30页。扫风面积(min j)：A三、风力三、风力(fngl)发电机组的理论基础发电机组的理论基

6、础第11页/共29页第十一页，共30页。n假设(jish): 空气流是均匀的，空气密度是常量n密度、速度和面积的乘积是不变的332211AvAvAv三、风力发电机组的理论三、风力发电机组的理论(lln)基础基础第12页/共29页第十二页，共30页。n吸收(xshu)功率 = 上风向能量 下风向能量n吸收(xshu)的风能:n吸收(xshu)功率:)vm(v21E2321ex)v(vm21E2321ex三、风力三、风力(fngl)发电机组的理论基础发电机组的理论基础第13页/共29页第十三页，共30页。三、风力三、风力(fngl)发电机组的理论基础发电机组的理论基础n吸收(xshu)的风能vvv

7、vAvE1321331ex112121风能(fn nn) 最大风能(fn nn)利用系数 cp当V1=3V3时，Cp达到最大值：Cp=1/2*(1+1/3)*(1-(1/3)2)=16/2759.3%P风电机组功率=(1/2) V3 A Cp 第14页/共29页第十四页，共30页。)vv)(vv(A21)vv(mT313131推力推力:推力推力T89.098cwithAv21cTT21TCT为推力系数(xsh),当V1=V3时,CT达到最大.三、风力三、风力(fngl)发电机组的理论基础发电机组的理论基础第15页/共29页第十五页，共30页。三、风力三、风力(fngl)发电机组的理论基础发电机

8、组的理论基础2/min;/ ;RnRVVnrRmVm s为了表示风轮运行速度的快慢，常用叶片的叶尖圆周速度与来流风速之比来描述，称为叶尖速比 式中风轮转速，叶尖的半径， 上游风速，风轮旋转角速度,rad/s。 叶尖速比叶尖速比(s b)(s b)第16页/共29页第十六页，共30页。三、风力三、风力(fngl)发电机组的理论基础发电机组的理论基础 风能利用系数和无因次数随叶尖速比变化的曲线风能利用系数和无因次数随叶尖速比变化的曲线构成风轮机构成风轮机(lnj)(lnj)空气动力特性曲线空气动力特性曲线2222ppVRMCSV RCMMSV R功率P可表示成风轮获得的总转矩M和风轮角速度的乘积

9、，由 ，得并定义为无因次数，正比于转矩。3maxwwPk3max12woptpkS RC20wwTk第17页/共29页第十七页，共30页。三、风力三、风力(fngl)发电机组的理论基础发电机组的理论基础第18页/共29页第十八页，共30页。四四 、风力、风力(fngl)(fngl)发电机组的空气动力基础知发电机组的空气动力基础知识识1、桨叶、桨叶(jin y)的翼型的翼型l0i功角升力(shn l)角零升力角风向弦长vivAB攻角攻角：来流方向与弦线的夹角：来流方向与弦线的夹角零升力角零升力角：弦线与零升力线夹角：弦线与零升力线夹角升力角升力角：来流方向与零升力线夹角：来流方向与零升力线夹角2

10、、桨叶上的气动力、桨叶上的气动力221SvCFr总的气动力总的气动力，S S 桨叶面积，桨叶面积，Cr Cr 总气动系数总气动系数C压力中心221SvCFll221SvCFdd升力升力，与气流方向垂直，与气流方向垂直，Cl Cl 升力系数升力系数阻力阻力，与气流方向平行，与气流方向平行，Cd Cd 阻力系阻力系数数CdCd、Cl Cl 是由设计的叶片决定的固有参数，也是气动力计算的原始依据。是由设计的叶片决定的固有参数，也是气动力计算的原始依据。第19页/共29页第十九页，共30页。四四 、风力发电机组的空气、风力发电机组的空气(kngq)(kngq)动力基础知识动力基础知识ilCdC升力升力

11、(shn l)(shn l)和阻力的变化曲线和阻力的变化曲线-30o -20o -10o 0o 10o 20o 30o 40o0.80.60.40.2Mi-0.2minlC升力升力(shn l)系数与阻力系数是随攻角变化的系数与阻力系数是随攻角变化的升力升力(shn l)系数随攻角的增加而增加，使得桨叶的升力系数随攻角的增加而增加，使得桨叶的升力(shn l)增加，但当增加到某个角度后升力增加，但当增加到某个角度后升力(shn l)开始下降；阻力系数开始上升。出现最大升力开始下降；阻力系数开始上升。出现最大升力(shn l)的点叫失速点。的点叫失速点。截面形状（翼型弯度、翼型厚度、前缘位置）、

12、表面粗糙度等都会影响升力截面形状（翼型弯度、翼型厚度、前缘位置）、表面粗糙度等都会影响升力(shn l)系数与阻力系数。系数与阻力系数。对有限长桨叶，叶片两端会产生涡流，造成阻力增加，对有限长桨叶，叶片两端会产生涡流，造成阻力增加，第20页/共29页第二十页，共30页。四四 、风力发电机组的空气、风力发电机组的空气(kngq)(kngq)动力基础知动力基础知识识i旋转桨叶旋转桨叶(jin y)(jin y)的气动力（叶素分析）的气动力（叶素分析）风向(fngxing)v- uw运动旋转方向安装角（桨距角、节距角）：回转平面与桨叶截面弦长的夹角I倾斜角RnRu2相对速度dFdF气流气流W W产生

13、的气动力产生的气动力dLdL气流升力气流升力dDdD气流阻力气流阻力dSwCdLl221dSwCdDd221I轴向推力轴向推力dFa=dLcosI+dDsinIdFa=dLcosI+dDsinII旋转力矩旋转力矩dT=r(dLsinI-dDcosI)dT=r(dLsinI-dDcosI)驱动功率驱动功率dPw=dPw=dTdT风输入的总气动功率风输入的总气动功率P=vP=vFaFa旋转轴得到的功率旋转轴得到的功率Pu=TPu=T风轮效率风轮效率=Pu/P=Pu/P第21页/共29页第二十一页，共30页。四四 、风力、风力(fngl)(fngl)发电机组的空气动力基础知发电机组的空气动力基础知识

14、识低压(dy)高压(goy)Wind speed失速极限151210864m/sec1800160014001200100080060040020000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20功率 kW风速功率曲线一种自然现象. 当空气流速超过某一速度，在桨叶后缘形成漩涡。失速失速控制失速控制第22页/共29页第二十二页，共30页。四四 、风力发电机组的空气、风力发电机组的空气(kngq)(kngq)动力基础动力基础知识知识主动失速主动失速(sh s)(sh s)控制控制Wind speedStall limit151210864m/sec180016001400120010008

15、0060040020000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20功率(gngl) kW风速功率曲线通过变桨, 漩涡在桨叶后缘形成. 这可以用于功率的控制.主动失速第23页/共29页第二十三页，共30页。四四 、风力、风力(fngl)(fngl)发电机组的空气动力基础知识发电机组的空气动力基础知识变桨控制变桨控制(kngzh)(kngzh) 风速(fn s)151210864m/sec1800160014001200100080060040020000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20功率 kW风速功率曲线通过变桨, 可以改变风与桨叶前缘的接触点.这可以用来控制功

16、率.变桨控制第24页/共29页第二十四页，共30页。五、五、 风力风力(fngl)(fngl)发电机组设计风区分类发电机组设计风区分类IEC标准(biozhn) Wind turbine Wind turbine class class I I II II III III S S Vref (m/s) 5042.537.5 Values specified by the designer A Iref(-) 0,16 B Iref(-) 0,14 C Iref(-) 0,12 第25页/共29页第二十五页，共30页。GL标准(biozhn)五、五、 风力发电机组设计风力发电机组设计(shj)(

17、shj)风区分类风区分类第26页/共29页第二十六页，共30页。 本课程就讲到这里，如果有什么(shn me)问题，欢迎大家踊跃的提出来，我们共同探讨。 同时也希望各位在各自的工作岗位上能像雄鹰一样自由的翱翔。尾声(wishng)：第27页/共29页第二十七页，共30页。 谢 谢 大 家！第28页/共29页第二十八页，共30页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第29页/共29页第二十九页，共30页。NoImage内容(nirng)总结会计学。第2页/共29页。风力发电系统的分类叶片数量。第3页/共29页。风力发电系统的分类按功率调节(tioji)方式。定桨距风机：桨叶于轮毂固定连接，桨叶的迎风角度不随风速而变化。风力发电系统的分类按传动形式。中传动比齿轮箱（半直驱）型：这种风机的工作原理是以上两种形式的综合。风力发电系统的分类按发电机形式（基本类型）。假设: 空气流是均匀的，空气密度是常量。CT为推力系数,当V1=V3时,CT达到最大.第三十页，共30页。