风力发电机组的介绍1.pptx

主要内容主要内容一、公司的主要产品一、公司的主要产品二、风力发电机的分类二、风力发电机的分类三、风力机的结构组成三、风力机的结构组成四、风力发电机原理四、风力发电机原理五、风机运行过程五、风机运行过程六、风电场的分布六、风电场的分布七、风力机组的现场安装七、风力机组的现场安装八、新技术八、新技术我国风电产业发展现状我国陆地风速较低，有多风地区，但都较偏远，大部分是少风地区，我们要让少风地区也用上风电机，就必须大幅提高微风发电性能。我国风电产业急需发展的我国风电产业急需发展的“三大技术三大技术”(一）陆地微风高效新型风电机一）陆地微风高效新型风电机 （二）沿海抗台风新型高效风电机（二）沿海抗台风新型高效风电机 我国有很长的海岸线，沿海蕴藏着非常丰富的风能资源，由于台风对风电机的破坏很大，严重阻碍了沿海风能的开发。海上风电技术一直都是国外研发的重点，但在抗台风技术上始终没有重大突破。我国风电产业发展现状由于风电机的并网稳定性没有保证，所以仍采用分散入网的方式，风电场规模都较小，当风速和风向变化很大时，风电机不稳定，不能满足并网条件，此时风电机可以随时脱网；风电机稳定后，又可以随时入网，不会对电网造成太大的冲击。（三）（三）大规模电网接入大规模电网接入我国风电产业发展现状全球风电产业上涨31%，新增装机容量3.75万兆瓦，将总装机容量推升至15.79万兆瓦。2009年，中国的涨幅引领全球风电产业，其新增装机容量超过100%，从2008年的1.2万兆瓦上涨到2009年底的2.51万兆瓦，新增装机容量达到1.3万兆瓦，已经是连续第六年超过100%同年，美国风电产业的涨势也强劲，其新增装机容量上涨39%，约为1万兆瓦，总装机容量达到3.5万兆瓦。全球风电装机总量预计在未来五年增加两倍至44700万千瓦,且可能在十年内扩大至近1,00000万千瓦。全球风电产业逆势上涨全球风电产业逆势上涨31%31%中国涨幅领跑世界中国涨幅领跑世界 全球风能理事会（全球风能理事会（GWECGWEC）我国风电产业发展现状 排名 公司 国别 全球市场份额(%)1)Vestas 丹麦 12.5 2)通用电气 美国 12.4 3)华锐风电 中国 9.2 4)Enercon 德国 8.5 5)金风科技 中国 7.2 6)Gamesa 西班牙 6.7 7)东方电气 中国 6.5 8)Suzlon 印度 6.4 9)西门子 德国 5.9 10)RePower 德国 3.4 其它 18.5 20092009年全球十大风机供应商年全球十大风机供应商 (据据BTM):BTM):第二部分风力发电机的类型第二部分风力发电机的类型和结构和结构从能量转换的角度看,风力发电机组由两大部分组成。其一是风力机,它的功能是将风能转换为机械能;其二是发电机,它的功能是将机械能转换为电能。风力发电机组类型风力发电机组类型升力型叶片 虽然也对风表现出阻力，但主要是叶轮对风表现阻力，风吹到叶片上会产生升力，带动叶片旋转。停机时，升力型叶片则对风表现出一种光滑，停机时间比前者减少了许多，因此得到广泛应用。现代风力发电机组大体上被分为两类，即阻力型和升力型。现代风力发电机组大体上被分为两类，即阻力型和升力型。阻力型叶片 主要表现为对风的阻力，停机时，阻力型叶片附近产生涡流，从而使风力发电机组停机风力发电机组一般技术风力发电机组一般技术风力发电机的分类风力发电机的分类功率调节方式功率调节方式定桨距定桨距变桨距变桨距风力发电机组风力发电机组 叶片和轮毂之间采叶片和轮毂之间采用回转支撑连接，用回转支撑连接，可以相对运动可以相对运动 叶片相对叶片相对轮毂固定轮毂固定功率调节方式功率调节方式现在风力发电机组系统中，主要存在三种叶片调现在风力发电机组系统中，主要存在三种叶片调节（或刹车）方式。节（或刹车）方式。p失速调节失速调节p主动失速调节主动失速调节p变桨调节变桨调节风力发电机组一般技术风力发电机组一般技术变桨调节变桨调节功率调节方式功率调节方式p变桨调节时叶片转出风向，角度在090之间。p实时监控，以恒定的最大功率输出。p叶片尖端窄、根部宽，受风的 压力较小，对叶片的强度要求较低，对塔架和基础的要求也相对较低。p通过叶片的气流总是保持流线形式的，可保护桨叶。p三个叶片都有独立的刹车系统、控制灵活、安全。p功率调整变的简单 SE8215风力发电机组采用的是变桨调节方式。变桨调节方式与主动失速调节的主要区别是风力发电机组一般技术风力发电机组一般技术风力发电机组内部结构风力发电机组内部结构变速风力发电机的优点变速风力发电机的优点p桨距调整更加便利p更高的动态速度控制和可变转差使风轮叶片的调节时间变成为可能。这就使变桨系统工作次数减少。p噪音减少，速度的特定调节方式，使得减少噪音的发出成为可能。p机械元件的冲击载荷减少 由于力矩或功率的稳定载荷维持，所有机械载荷减少，因而元件变的轻巧，风轮扫掠面增加，出力提高。p系统的整体效率更高 使用变速驱动系统，使得风力发电机组的转子速度最佳工作范围更宽。p在较高风速和持续送电时，保持转子速度恒定，叶片角度定值通过特殊控制设定。p可以被视作主刹车系统使用。风力发电机组内部结构风力发电机组内部结构变桨系统的两种任务变桨系统的两种任务风力发电机的分类风力发电机的分类功率调节方式功率调节方式变桨距风力发电机组变桨距风力发电机组双馈双馈直驱直驱半直驱半直驱中速双馈中速双馈风力发电机的分类风力发电机的分类风力发电机的分类风力发电机的分类布置布置三叶片三叶片二叶片二叶片单叶片单叶片多叶片多叶片风机风机水平轴水平轴垂直轴垂直轴风机风机上风向上风向下风向下风向风机风机风力发电机的分类风力发电机的分类风力机的类型风力机的类型风力机依风轮的结构及其在气流中的位置大体上可分为两大类:一类为水平轴风力机,一类为垂直轴风力机。水平轴风力机的风轮围绕一个水平轴旋转,工作时,风轮的旋转平面与风向垂直,如图121 所示。风轮上的叶片是径向安置的,与旋转轴相垂直,并与风轮的旋转平面成一角度(安装角)。风轮叶片数目的多少,视风力机的用途而定。用于风力发电的风力机一般叶片数取14(大多为2 片或3 片),而用于风力提水的风力机一般取叶片数1224。叶片数多的风力机通常称为低速风力机,它在低速运行时,有较高的风能利用系数和较大的转矩。它的起动力矩大,起动风速低,因而适用于提水。叶片数少的风力机通常称为高速风力机,它在高速运行时有较高的风能利用系数,但起动风速较高。由于其叶片数很少,在输出同样功率的条件下比低速风轮要轻得多,因此适用于发电。水平轴风力机随风轮与塔架相对位置的不同而有上风向与下风向之分。风轮在塔架的前面迎风旋转,叫做上风向风力机。风轮安装在塔架的下风位置的,则称为下风向风力机。上风向风力机必须有某种调向装置来保持风轮迎风。而下风向风力机则能够自动对准风向,从而免除了调向装置。但对于下风向风力机,由于一部分空气通过塔架后再吹向风轮,这样,塔架就干扰了流过叶片的气流而形成所谓塔影效应,使性能有所降低。112 垂直轴风力机垂直轴风力机的风轮围绕一个垂直轴旋转,其主要优点是可以接受来自任何方向的风,因而当风向改变时,无需对风。由于不需要调向装置,使它们的结构设计简化。垂直轴风力机的另一个优点是齿轮箱和发电机可以安装在地面上,这对于一个往往需要在一片呼啸的大风中为一台离地面几十米高的水平轴风力机进行维修服务的人员来说,无疑是一个值得高度评价的特点。水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向垂直。垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向垂直。风力发电机的分类风力发电机的分类三一电气的机组特性三一电气的机组特性p主动偏航p上风向p三叶片p水平轴p变桨距p变速p衡频p双馈风力发电机的分类风力发电机的分类第三部分第三部分 风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成从外部结构从外部结构风轮风轮机舱机舱塔架塔架基础基础风风力力发发电电机机组组风力机的结构组成风力机的结构组成从功能上从功能上传动系统传动系统偏航系统偏航系统液压与制动系统液压与制动系统控制与安全系统控制与安全系统风力发电机组风力发电机组变桨系统变桨系统风力机的结构组成风力机的结构组成 图4-1 风力发电机组的传动链传动链传动链风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成组成：轮毂组成：轮毂 叶片叶片 控制系统控制系统叶片叶片轮毂轮毂主传动系统主传动系统主轴主轴变桨电机变桨电机风轮风轮将风能转化为机械能将风能转化为机械能类型：单叶片、双叶片、三叶片和多叶片类型：单叶片、双叶片、三叶片和多叶片 定桨风轮和变桨风轮定桨风轮和变桨风轮轮毂：是风轮的动力枢纽轮毂：是风轮的动力枢纽p变桨电机：变桨电机：每个叶片都有一个变桨电机，并带有刹车、测速传感器、绝对值传送器及强制空冷装置。p超级电容：超级电容：用于电网断电和安全链中断时叶片的变桨控制。p充电器：充电器：带有充电控制和电压检测装置。p转换器：转换器：三相两路装置，用于向变桨电机输送直流电。p叶片自动变桨控制器叶片自动变桨控制器 除变桨电机，其余部件都在轴控制柜或公用控制柜内，每个叶片都有可控硅片。结构和功能结构和功能风力发电机组内部结构风力发电机组内部结构p每个桨叶通过一个回转支承连接到轮毂，回转支承外圈直接安装到每个桨叶通过一个回转支承连接到轮毂，回转支承外圈直接安装到轮毂上。轮毂上。p内圈同变桨机构的输出小齿轮相啮合，变桨机构包括带有输出小齿轮轴的变桨减速机，在驱动侧利用法兰定位安装的变桨电机。p所有的驱动组件安装在轮毂内。控制器安在轴控制柜内，用于控制变桨电机的电流输出。超级电容也放在轴控制柜内，以便在网电丢失时供给直流马达电源。p在公用控制柜内的一个同步控制器在正常的调节方式下，对三个单独轴运行的同步性进行控制。p转子轮毂内的电气设备电源的动力电缆和与通讯的控制线路穿入齿轮箱中空轴，通过安装在机舱内的滑环与动力和信号电缆进行传送。桨距控制系统的运行桨距控制系统的运行风力发电机组内部结构风力发电机组内部结构风力机的结构组成风力机的结构组成联轴器：联轴器：在主轴和齿轮箱高速轴，齿轮箱低速轴之间的连接在主轴和齿轮箱高速轴，齿轮箱低速轴之间的连接主轴：主轴：支撑轮毂和传递负载（轴向力，剪力（径向力），弯矩和扭矩）支撑轮毂和传递负载（轴向力，剪力（径向力），弯矩和扭矩）齿轮箱：齿轮箱：起增速作用，并传递动力和运动，承受静动载荷和冲击载荷起增速作用，并传递动力和运动，承受静动载荷和冲击载荷齿轮箱主要结构形式：一级行星加两级平行轴齿轮传动齿轮箱主要结构形式：一级行星加两级平行轴齿轮传动低速轴低速轴胀套，高速轴胀套，高速轴轮胎联轴器轮胎联轴器主传动系统主传动系统风力机的结构组成风力机的结构组成滑差可调绕线式异步发电机滑差可调绕线式异步发电机发电机发电机形式：形式：双速异步发电机双速异步发电机双馈异步发电机双馈异步发电机风力机的结构组成风力机的结构组成组成：偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航计组成：偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航计数器、纽缆保护装置、偏航液压回路数器、纽缆保护装置、偏航液压回路作用：作用：1 1、与风力发电机组的控制系统相配合，使风力发电机组、与风力发电机组的控制系统相配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电效率发电效率2 2、提供必要的锁紧力矩以保障风力发电机组的安全运行、提供必要的锁紧力矩以保障风力发电机组的安全运行偏航系统偏航系统风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成主控制系统（变频控制系统）主控制系统（变频控制系统）变桨控制系统变桨控制系统偏航控制系统偏航控制系统温度、压力、振动的监控和报警系统温度、压力、振动的监控和报警系统控制系统控制系统其他厂家的风机结构其他厂家的风机结构风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构组成风力机的结构和组成风力机的结构和组成风力发电机的样式虽然很多,但其原理和结构总的说来还是大同小异的。这里以水平轴风力发电机为例作一介绍,它主要由以下几部分组成:风轮、传动机构(增速箱)、发电机、机座、塔架、调速器或限速器、调向器、停车制动器等,下面简要介绍风力机的风轮、调速或限速装置、调向装置、传动机构和塔架等部分,211 风轮风力机区别于其他机械的最主要特征就是风轮。风轮一般由23 个叶片和轮毂所组成,其功能是将风能转换为机械能。叶片的构造如图125 所示。小型风力机的常用优质木材加工制成,表面涂上保护漆,其根部与轮毂相接处使用良好的金属接头并用螺栓拧紧。有的采用玻璃纤维或其它复合材料蒙皮则效果更好。风力机叶片都要装在轮毂上。轮毂是风轮的枢纽,也是叶片根部与主轴的连接件。所有从叶片传来的力,都通过轮毂传递到传动系统,再传到风力机驱动的对象。同时轮毂也是控制叶片桨距(使叶片作俯仰转动)的所在。在设计中应保证足够的强度,并力求结构简单212 调速或限速装置在很多情况下,要求风力机不论风速如何变化转速总保持恒定或不超过某一限定值,为此目的而采用了调速或限速装置。当风速过高时,这些装置还用来限制功率,并减小作用在叶片上的力。调速或限速装置有各种各样的类型,但从原理上来看大致有三类:一类是使风轮偏离主风向,另一类是利用气动阻力,第三类是改变叶片的桨距角。(3)变桨距调速采用桨距控制除可控制转速外,还可减小转子和驱动链中各部件的压力,并允许风力机在很大的风速下运行,因而应用相当广泛。在大型风力机中,常采用带控制系统的电机或液压机构来控制叶片的桨距。水平轴风力机的风轮围绕一个水平轴旋转,工作时,风轮的旋转平面与风向垂直,如图121 所示。风轮上的叶片是径向安置的,与旋转轴相垂直,并与风轮的旋转平面成一角度(安装角)。风轮叶片数目的多少,视风力机的用途而定。用于风力发电的风力机一般叶片数取14(大多为2 片或3 片),而用于风力提水的风力机一般取叶片数1224。叶片数多的风力机通常称为低速风力机,它在低速运行时,有较高的风能利用系数和较大的转矩。它的起动力矩大,起动风速低,因而适用于提水。叶片数少的风力机通常称为高速风力机,它在高速运行时有较高的风能利用系数,但起动风速较高。由于其叶片数很少,在输出同样功率的条件下比低速风轮要轻得多,因此适用于发电。213 调向装置下风向风力机的风轮能自然地对准风向,因此一般不需要进行调向控制(对大型的下风向风力机,为减轻结构上的振动,往往也采用对风控制系统)。上风向风力机则必须采用调向装置,常用的有以下几种:(1)尾舵主要用于小型风力发电机,它的优点是能自然地对准风向,不需要特殊控制。电动机驱动的风向跟踪系统对大型风力发电机组,一般采用电动机驱动的风向跟踪系统。整个偏航系统由电动机及减速机构、偏航调节系统和扭缆保护装置等部分组成。偏航调节系统包括风向标和偏航系统调节软件。风向标对应每一个风向都有一个相应的脉冲输出信号,通过偏航系统软件确定其偏航方向和偏航角度,然后将偏航信号放大传送给电动机,通过减速机构转动风力机平台,直到对准风向为止。如机舱在同一方向偏航超过3 圈以上时,则扭缆保护装置动作,执行解缆。当回到中心位置时解缆停止。传动机构风力机的传动机构一般包括低速轴、高速轴、齿轮箱、联轴节和制动器等(图128)。但不是每一种风力机都必须具备所有这些环节。有些风力机的轮毂直接连接到齿轮箱上,不需要低速传动轴。也有一些风力机(特别是小型风力机)设计成无齿轮箱的,风轮直接连接到发电机。215 塔架风力机的塔架除了要支撑风力机的重量,还要承受吹向风力机和塔架的风压,以及风力机运行中的动载荷。它的刚度和风力机的振动有密切关系,塔架对大型风力机有着重要的影响。,水平轴风力发电机的塔架主要可分为管柱型和桁架型两类,管柱型塔架可从最简单的木杆,一直到大型钢管和混凝土管柱。大型塔杆为了运输方便,可以将钢管分成几段。一般圆柱形塔架对风的阻力较小,。桁架式塔架常用于中小型风力机上,其优点是造价不高,运输也方便。但这种塔架会使下风向风力机的叶片产生很大的紊流。由于制造和控制的局限性,利用节距控制保持Cp 不变是不实际的,即使对于恒速运行的变距叶片,Cp 也会随风速而变化。