风力发电机介绍机械制造电气技术高等教育工学.pdf

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1、风力发电机介绍 风力发电机介绍 目录 1.风力发电发展的推动力 2.风力发电的相关参数 2.1.风的参数 22风力机的相关参数（以水平轴风力机为 例）3.风力机的种类 3.1.水平轴风力机 32垂直轴风力机 4.水平轴风力机详细介绍 4.1.风轮机构 4.2.传动装置 4.3.迎风机构 4.4.发电机 4.5.塔架 4.6.避雷系统 4.7.控制部分 5.风力发电机的变电并网系统 5.1.（恒速）同步发电机变电并网技术 5.2.（恒速）异步发电机变电并网技术 5.3.交一直一交并网技术 5.4.风力发电机的变电站的布置 6.风力发电场 7.风力机发展方向 平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机

2、垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率1.风力发电发展的推动力：1）新

3、技术、新材料的发展和运用；2）大型风力机制造技术及风力机运 行经验的积累；3）火电发电成本（煤的价格）上涨 及环保要求的提高（一套脱硫装置价格相当一 台锅炉价格）。2.风力发电的相关参数：2.1.风的参数：2.1.1.风速：在近300m的高度内，风速随高 I虽丿度的增 加而增加，公式为：V:欲求的离地高度H处的风速；V0:离地高度为H0处的风速（H）=10m为气象台预 报风速的高度）；n：与地面粗糙度等因素有关的指数，平坦地区 平均值为0.190.20。平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系

4、统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率2.1.2.风速频率曲线：在一年或一个月的周期中，出现相同风速的小时 数占这段时间总小时数的百分比称风速频率。平轴风力机为例风力机的种类

5、水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率P)!20 5 图1

6、风速频率曲线 2.1.3.风向玫瑰图（风 向频率曲线）：在一年或一个月的周期中，出现相同风向的小时 数占这段时间总小时数的百分比称风向频率。以 极座标形式表示的风向频率图叫风向玫瑰图。图2:风向玫瑰图 2.2.风力机的相关参数（以水平轴 风力机为例）：0 sssw$SE SE 平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风

7、力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率2.2.1.风力机的轴功率Pw：2:空气密度（Kg/m3）；V:风速（m/s）；A：风轮叶片扫掠面积（m）；Cp：风能利用系数；是风轮所接收的能量与通过 风轮扫掠面积的全部风的动能的比值，根据Betz 的理论，理想风轮最大风能的利用系数 Cpmax=16/27=0.593,是风轮转化为有用功的能 量上限。2.2.2

8、.叶尖速度比：为叶尖的速度与风速的比值：=R/V:叶轮的转角速度；R:叶轮的半径；V:风速；平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风

9、向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率图3:CP和的关系特性曲线 I-低速风轮 n-高速风轮 2.2.3.叶片几何攻角和升 力系数G 叶片几何攻角：为翼型上合成气流的方向与翼 型几何弦的夹角；升力系数G:为升力与最大升力的比值；平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台

10、锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率 图5:CY和 的关系特性曲线 A-有弯度翼型B-对称翼型W 叶片It何攻角5J 图4:叶片几何攻角 平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和

11、运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率叶片的失速：由上图可看出，叶片处于某几何攻 角时升力最大，超过这个角度时升力急剧降低，此现象称为叶片失速。3.风力机的种类：风力机是将风能转化为其它能的机械；其结构多 种多样，图6示意了各种类型风力

12、机的示意图。3.1.水平轴风力机：风轮轴线安装位置与水平夹角不大于 150的风力 机叫做水平轴风力机。3.2.垂直轴风力机：风轮轴线安装位置与水平面垂直的风力机叫做 垂直轴风力机。4.水平轴风力机详细介绍：水平轴风力机是当今普遍应用、推广的机型，是 风能利用的主要形式。中小型风力机为运行平稳平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当

13、一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率多选用三叶片结构，兆瓦级风力机由于造价因素 多选用二叶片结构。下文就水平轴风力机的风轮 机构、传动装置、发电机、塔架、避雷系统作具 体的介绍：b)平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电

14、机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率)Z b)二峙 c)X*!*1 A d)f*tA h冷J!门心J!*药覽人件豐k)5T I)箏童 卜*k A*亶*民力料“*mY 图6:各种类型风力机

15、的示意图 b TX p 4 it A m)*R.X 力忸 平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月

16、的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率 图7:水平轴风力机的机舱结构示意图 4.1.风轮机构：4.1.1.叶片：是风力机 主要构成部分，当今95%以上的叶片都采用 玻璃钢复合材料，质量轻、耐腐蚀、抗疲劳 叶片的技术含量高，属风力机的关键部件，大型风力机的叶片往往由专业厂家制造。4.1.2.轮毂：轮毂的作 用是连接叶片和低速轴，要求能承受大的、复杂的载荷，中小型风力机采用刚性连接，兆瓦级风力机采用跷跷板连接方式。叶片 齿轮福 平台/叶尖附就规-T*凤拿 盘则臺统 平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷

17、系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率 变浆距、定浆距 的概念:在风力机功率调节中，牵涉到变浆距、定浆距的 概念。变浆距、定浆距调节方式的比

18、较见表 1。fi m ft E 4 无弋*1列車 功事彌育 先葛节 r|!二 H 譽金促 就武卓 阿抻总叶尖 aatk 气flM M*A 运拧可舞拓 捕悴隻力量/h 用盘背风力tut岀力-tt A 力大 HUM事董曲大 一;ar 表1：各种功率调节方式比较 4.131.变浆距风轮:变浆距调节机构：能自动改 变叶片的安装角，以适应风力机各工况下的功 率、转速的调整。可为电液伺服或电子机械结 4.13 平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交

19、一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率构。快速应急顺浆机构：能使叶 片的安装角（图四）快速趋近为0,可作为紧急 停机的方法。可为气动、液压或机械（弹簧）结构。4.1.32 定浆距风轮：叶片的安装角固定，结构简单，在额定风速以内，叶

20、片的升力系数和风能利用系数较高，当风速超 过额定值时，叶片进入失速状态（见前面所述（图 五），致使叶片升力不再增加，叶片结构复杂、成本高。叶尖气动刹车机构：在风力机紧急停机时，可通 过叶轮上的液压机构将叶尖刹车机构转到横切 风的位置。4.2.传动装置：风轮转速约为3050 r/min，发电机转速约为 10001500 r/min，需传动装置，要求效率高、质量轻、体积小和传动比范围大平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力

21、机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率 传动装置有气（液）动和机械制动机构，在紧急 停车或检修时用。43 迎风机构：它是使风轮保持最佳的迎风位置的装置，下风式 风力机具有自动对风的能力，上风式风力机应有 电动迎风机构，迎风机构应有电缆缠绕解绕功 4

22、.4.4.4.1.电机:发电机:（恒速）同步发（恒速）同步发电机的优点是其励磁系统可控制 发电机的电压和无功功率，发电机效率高。同步 电机要通过同步设备的整步操作达到准同步并 网（并网困难），由于风速变化大，以及同步发 电机要求转速恒定（50Hz 0.2），风力机必需装 有良好的变浆距调节机构。4.4.2.电机:（恒速）异步发 异步发电机结构简单、坚固、造价低，异步发电 平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术

23、及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率机投入系统运行时，由于是靠转差率来调节负 荷，因此对机组的调节精度要求不高，不需要同 步设备的整步操作，只要转速接近同步速时就可 并网，且并网后不会产生振荡和失步。缺点是并 网时冲击电流幅值大，不能产生无功功率。双绕组可

24、变极（4/6极）异步发电机能在两种不 同的额定转速下运行，可解决低风速时发电机的 效率问题。4.4.3.变速运行风力发电机：变速运行风力发电机：可采用类同于（恒速）异步/同步发电机的结构，通过对它们在结构及控制方法的改进来提高变 速风力发电机的能量转换效率。变流装置：新型全功率因数变流装置具有变频并网功能，在 微处理器的支持下可控制发电机的输出功率因 数（从而具有了无功补偿能力），此外，新型全 功率因数变流装置还具有谐波抑制功能，可向共 用电网提供高质量的电能 平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变

25、电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率图8示意了全功率因数变流器主电路结构框图，图9示意了全功率因数变流器主电路原理示意 图。图9:全功率因数变流器主电路原理示意图

26、美国风力发电机制造商U.S 正強涯1貶沖：AM:图&全功率因数变流器主电路结构框图 电航il 电瞳瞬谕 1F 1 r 平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比

27、称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率Kenetech/WindPower 1993年研制的变速运行风 力发电机KVS-33:额定功率：350KV，最大输出功率：450KV，风速 范围：4.5 29.1 m/s。在兆瓦级风力发电机中应用变流技术（交一直一 交）有：国名 机型/安装地点 额定功率（kW 建成年 份 美国 Mod-5B/Kahuku Pt 3200 1987 瑞典 Nordic 1000 1000 1995 荷兰 NEWECS-45/Medembli k 1000 1985 加拿 大 EOLE/C

28、ap Chat 4000 1987 意大 利 GAMMA 60/Alt Nurra 1500 1992 另外，变流技术在高压直流输电系统中得到广泛 应用。工程名 国 功率 电压 线路 换流 投运 平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地

29、速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率称 家(MW 长度(KM)阀 型式 年份 舟山群 岛 中 国 50 100 56 晶闸 管 1987 葛州坝-上海 中 国 1200 500 1080 晶闸 管 1989 因特芒 廷 美 国 1600 500 784 晶闸 管 1986 优点:变速运行风力发电机可在不同的风速下通过调 节叶轮转速 维持最佳的叶尖速度比（=R/V），以保持风能利用系数CP最大（参见图三），从而能 捕捉更多的风能。消

30、除了在风速变化时对恒速运行风力发电机的 载荷冲击，使风力机运行更可靠、平稳。作用：支撑风力机回转部分并使风轮在一定高度 受风，按塔架的材料分：角钢或钢管桁架塔和圆 锥钢管塔。按发电机和塔架的关系分：一塔一机,一塔二机。平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加

31、而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率 如图10：一塔二机示意图 一塔二机优点（如图10所示）:1）由于没有塔影效应（指由塔架造成的 气流涡流区对风力机产生的影响），塔架可采 用钢筋水泥结构，降低造价。2）两台发电机可共享设备（如：液压、控制器、变送电设备、迎风机构、避雷设备）平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电

32、并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率46 避雷系统：1994年丹麦超过6%勺风力机遭雷击，LM公司估 计每年有1%2勺风叶遭雷击，所以并网运行的 大型风力机的防雷是非

33、常重要的。对叶片、塔架、机舱都应采取不同的避雷器件和防雷技术，以增 加风力机的避雷能力。4.7.控制部分：（风力机单机控制及风力场系统控制见第三部 分。）5.风力发电机的变电并网系统：5.1.（恒速）同步发电机变电并网 技术：由于风速的不确定性，风力机的可调速性能很难 达到同步发电机要求的精度，同步发电机的并网 困难，常采用下面几种方法：5.1.1.常规自动准同步并网 方式：平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造

34、技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率准同步并网方式就是对已励磁的发电机的电压 和频率进行调节，使其与系统同步，然后并网。由于风速的不确定性，通过此方法并网很困难。5.12 自同步并网方式：发电机转速升高接近同步速（80%90额定转速）时，将未加励磁的同

35、步发电机投入电力系统，延 时13秒后再加励磁，发电机会自行拉入同步运 行。5.2.（恒速）异步发电机变电并网 技术：异步发电机投入系统运行时，由于靠转差率来调 节负荷，因此对机组的调节精度要求不高，不需 要同步设备的整步操作，只要转速接近同步速时 就可并网，且并网后不会产生振荡和失步。常采 用下面几种方法：5.2.1.直接并网：发电机转速接近同步速时直接并网。缺点：并网 瞬间存在三相短路现象，异步发电机将受到 45 倍额定电流的冲击，系统电压会瞬时下降。平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系

36、统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率降压并网方式:在发电机与系统之间串接电抗器、电阻以减少合 闸瞬间冲击电流与电网电压的下降的幅度，并网 稳定后，再将电抗器、电阻退出。52

37、3.“软并网”方式:在发电机与系统之间串双向可控硅，并网时通过 调节可控硅的导通角使电机平稳并网。可限制电 机在联网和大、小电机切换（异步电机变极运行）时的瞬变冲击电流。图11示意了软切入装置的 系统框图。522.平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增

38、加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率 图11:软切入装置的系统框图 5.2.4.准同期并网方 式：发电机转速接近同步速时，先用电容激磁，建立 额定电压，然后对已激磁建压的发电机的电压和 频率进行调整。使其与电网系统一致再并网。缺 点：需高精度的调速器和整步、同期设备。AT氏知土:底it注st MJ ICIIM v 9 丼 号人itMft 1X4 T 大剋航配時厦号 T 小电越聲韵僅号 可技管 Uft LJU MM

39、 Jt灯号議自非募真it J 平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数

40、占这段时间总小时数的百分比称风向频率该方法首先将发电机发出的交流电变成直流电，再经逆变器变换成与电力系统频率同步的交流 电。(参见前节变速运行风力发电机所述)根据整流器输出直流电压的高低，可分两种并网 方式：1)对整流器输出直流电压低的情 况，一台发电机用一台逆变器，再升压并网，如图12所示；2)对整流器输出直流电压高的情况，所有 发电机共用一台逆变器，再升压并网，如图 13所示。电网 TL 卄卄 图12:一台发电机用一台逆变器 电网 平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变

41、电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率 图13:所有发电机共用一台逆变器 54 风力发电机的变电站的布置：风力发电机单机容量小，出口电压低(异步发电 机的出口电压为400690V),为降低电力

42、在传输 过程中的损耗，需要用升压器对电压升压，然后 在传输并网。1)一个风力发电机与一个升压器相 联，再通过升压器与电网相联。2)所有风力发电机与一个升压器相联，再通过升压器与电网相联。3)根据具体情况，将风力发电场划 分为几个发电单元，每个发电单元包括几台距 离相近的风力发电机和一台升压器，再通过升平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装

43、置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率压器与电网相联。图 14示意了此种配置情 况。电网 图14发电单元结构示意图 6.风力发电场：风力发电场应包括：多台风力机，多台变压设备,输电线路，信号传输网络，集控室等部分。风力 机机组左右之间的距离45倍的风轮直径，机 组的前后之间的距离8倍的风轮直径。7.风力机发展方向：综上所述，单从

44、技术的角度可总结出风力发电机 发展的几个方向：平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现

45、相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率3)发电机采用变速运行发电机;平轴风力机为例风力机的种类水平轴风力机垂直轴风力机水平轴风力机详细介绍风轮机构传动装置迎风机构发电机塔架避雷系统控制部分风力发电机的变电并网系统恒速同步发电机变电并网技术恒速异步发电机变电并网技术交一直和运用大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累火电发电成本煤的价格上涨及环保要求的提高一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格风力发电的相关参数风的参数风速在近的高度内风速随高虽丿度的增加而增加公式为欲求的离地速频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率图风速频率曲线风向玫瑰图风向频率曲线在一年或一个月的周期中出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率