風(fēng)力發(fā)原理及風(fēng)力發(fā)電的工藝流程

1、生產(chǎn)工藝流程中華協(xié)合貢寶拉格風(fēng)電場波波器UPS逆變器槳距風(fēng)速一PMSM及速組槳斯輪轂風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電風(fēng)力發(fā)電機(jī)最初出現(xiàn)在十九世紀(jì)末.自二十世紀(jì)八十年代起,這項(xiàng)技術(shù)不斷開展并日漸成熟,適合工業(yè)應(yīng)用.近二三十年,典型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪直徑不斷增大,而額定功率也不斷提升.在二十一世紀(jì)00年代初,風(fēng)力發(fā)電機(jī)最具經(jīng)濟(jì)效益的額定輸出功率范圍在600千瓦至750千瓦之間,而風(fēng)輪直徑那么在40米至47米之間.當(dāng)時(shí)所有制造商都有生產(chǎn)這類風(fēng)力發(fā)電機(jī).新一代的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)是以這類機(jī)種作為根底開展出來的.二零零七年初,有一些制造商開始生產(chǎn)額定功率為幾兆瓦而風(fēng)輪直徑到達(dá)約90米的風(fēng)力發(fā)電機(jī)例如VestasV903.0

2、兆瓦風(fēng)電機(jī),NordexN902.5兆瓦風(fēng)電機(jī)等等,甚至有些直徑達(dá)100米如GE3.6兆瓦風(fēng)電機(jī).這些大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要市場是歐洲.在歐洲,適合風(fēng)電的地段日漸減少,因此有逼切性安裝發(fā)電水平盡量高的風(fēng)力發(fā)電機(jī).另一類更大型的為海上應(yīng)用而設(shè)計(jì)的風(fēng)力發(fā)電機(jī),已經(jīng)完成設(shè)計(jì)并制成原型機(jī).例如REPower公司設(shè)計(jì)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪直徑達(dá)126米,功率達(dá)5兆瓦.1風(fēng)的功率風(fēng)的能量指的是風(fēng)的動(dòng)能.特定質(zhì)量的空氣的動(dòng)能可以用以下公式計(jì)算.能量=1/2X質(zhì)量X速度2吹過特定面積的風(fēng)的的功率可以用以下公式計(jì)算.功率=1/2X空氣密度X面積X速度A3苴中功率單位為瓦特；空氣密度單位為千克/立方米；面積指氣流橫截面積,

3、單位為平方米；速度單位為米/秒.在海平面高度和攝氏15度的條件下,乾空氣密度為1.225千克/立方米.空氣密度隨氣壓和溫度而變.隨著高度的升高,空氣密度也會(huì)下降.於上述公式中可以看出,風(fēng)的功率與速度的三次方立方成正比,并與風(fēng)輪掃掠面積成正比.不過實(shí)際上,風(fēng)輪只能提取風(fēng)的能量中的一局部,而非全部.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用空氣動(dòng)力學(xué)原理,就像飛機(jī)的機(jī)翼一樣.風(fēng)并非"推"動(dòng)風(fēng)輪葉片,而是吹過葉片形成葉片正反面的壓差,這種壓差會(huì)產(chǎn)生升力,令風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)并不斷橫切風(fēng)流.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪并不能提取風(fēng)的所有功率.根據(jù)Betz定律,理論上風(fēng)電機(jī)能夠提取的最大功率,是風(fēng)的功率的5

4、9.6%.大多數(shù)風(fēng)電機(jī)只能提取風(fēng)的功率的40%或者更少.風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要包含三局部：風(fēng)輪、機(jī)艙和塔桿.大型與電網(wǎng)接駁的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最常見的結(jié)構(gòu),是橫軸式三葉片風(fēng)輪,并安裝在直立管狀塔桿上.塔桿變壓器基座上圖來源：DanishWindIndustryAssociation風(fēng)輪葉片由復(fù)合材料制造.不像小型風(fēng)力發(fā)電機(jī),大型風(fēng)電機(jī)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)相當(dāng)慢.比擬簡單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是采用固定速度的.通常采用兩個(gè)不同的速度-在弱風(fēng)下用低速和在強(qiáng)風(fēng)下用高速.這些定速風(fēng)電機(jī)的感應(yīng)式異步發(fā)電機(jī)能夠直接發(fā)產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的交流電.比擬新型的設(shè)計(jì)一般是可變速的比方Vestas公司的V52-850千瓦風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為每分鐘14轉(zhuǎn)到每分鐘3

5、1.4轉(zhuǎn).利用可變速操作,風(fēng)輪的空氣動(dòng)力效率可以得到改善,從而提取更多的能量,而且在弱風(fēng)情況下噪音更低.因此,變速的風(fēng)電機(jī)設(shè)計(jì)比起定速風(fēng)電機(jī),越來越受歡送.機(jī)艙上安裝的感測器探測風(fēng)向,透過轉(zhuǎn)向機(jī)械裝置令機(jī)艙和風(fēng)輪自動(dòng)轉(zhuǎn)向,面向來風(fēng).風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過齒輪變速箱傳送到機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)如果沒有齒輪變速箱那么直接傳送到發(fā)電機(jī).在風(fēng)電工業(yè)中,配有變速箱的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是很普遍的.不過,為風(fēng)電機(jī)而設(shè)計(jì)的多極直接驅(qū)動(dòng)式發(fā)電機(jī),也有顯著的開展.設(shè)於塔底的變壓器或者有些設(shè)於機(jī)艙內(nèi)可提升發(fā)電機(jī)的電壓到配電網(wǎng)電壓香港的情況為11千伏.所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率輸出是隨著風(fēng)力而變的.強(qiáng)風(fēng)下最常見的兩種限制功率輸出的方法從而限制

6、風(fēng)輪所承受壓力是失速調(diào)節(jié)和斜角調(diào)節(jié).使用失速調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī),超過額定風(fēng)風(fēng)角隨過當(dāng)斜度力O風(fēng).速使片當(dāng)車失.葉.剎輪車,能輪風(fēng)剎轉(zhuǎn)性風(fēng)令輪旋力令,風(fēng)而動(dòng)而流令軸氣從擾,為空,生作向的風(fēng)產(chǎn)動(dòng)縱輪來流會(huì)以風(fēng)向氣置夠變面的裝能改緣片動(dòng)片而邊業(yè)制葉從氣過部片,迎通尾每變至致片,轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)業(yè)機(jī)而轉(zhuǎn)會(huì),電同片風(fēng)時(shí)風(fēng)不葉強(qiáng)強(qiáng)的速,的過節(jié)風(fēng)時(shí)速力調(diào)著強(qiáng)至片導(dǎo)葉弓嵌電的中電閃將可時(shí)擊雷到遭片葉當(dāng)條雷避0越走波風(fēng)傳恁需O油/水冷卻器中葉片軸承色碟式機(jī)就制動(dòng)器維修用吊車0帶變頻器的VMF頊部限制器.發(fā)電機(jī)O斜角調(diào)節(jié)液壓缸0齒輪箱.主軸0斜弟調(diào)節(jié)系統(tǒng)/葉片輪殼由葉片圖風(fēng)輪鎖定系統(tǒng),液壓限制單元扭矩背3機(jī)能底座e偏航齒輪9復(fù)合

7、型碟式偶合器上圖：VestasV52-850千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙內(nèi)的組成部份來源：Vestas3風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率曲線在風(fēng)速很低的時(shí)候,風(fēng)電機(jī)風(fēng)輪會(huì)保持不動(dòng).當(dāng)?shù)竭_(dá)切入風(fēng)速時(shí)通常每秒3到4米,風(fēng)輪開始旋轉(zhuǎn)并牽引發(fā)電機(jī)開始發(fā)電.隨著風(fēng)力越來越強(qiáng),輸出功率會(huì)增加.當(dāng)風(fēng)速到達(dá)額定風(fēng)速時(shí),風(fēng)電時(shí)機(jī)輸出其額定功率.之彳奏輸出功率會(huì)保存大致不變.當(dāng)風(fēng)速進(jìn)一步增加,到達(dá)切出風(fēng)速的時(shí)候,風(fēng)電時(shí)機(jī)剎車,不再輸出功率,為免受損.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能可以用功率曲線來表達(dá).功率曲線是用作顯示在不同風(fēng)速下切入風(fēng)速到切出風(fēng)速風(fēng)電機(jī)的輸出功率.功率曲線V52-850kW605040302001000-01020251020dB網(wǎng)典

8、速米/秒1000dB(A)1010ciB(A)1Q30dB(A),104.2dB(A)上圖：V52-850千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)於不同噪音級(jí)別下的工作曲線噪音級(jí)別可透過改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速而改變來源：Vestas為特定地點(diǎn)選取適宜的風(fēng)力發(fā)電機(jī),一般方法是采用風(fēng)電機(jī)的功率曲線和該地點(diǎn)的風(fēng)力資料以進(jìn)行產(chǎn)電量估算.在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)-資源潛力局部有更多相關(guān)資訊4風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定輸出功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定輸出功率是配合特定的額定風(fēng)速設(shè)而定的.由於能量與風(fēng)速的立方成正比,因此,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率會(huì)隨風(fēng)速變化會(huì)很大.同樣構(gòu)造和風(fēng)輪直徑的風(fēng)電機(jī)可以配以不同大小的發(fā)電機(jī).因此兩座同樣構(gòu)造和風(fēng)輪直徑的風(fēng)電機(jī)可能有相當(dāng)不同的額

9、定輸出功率值,這取決於它的設(shè)計(jì)是配合強(qiáng)風(fēng)地帶配較大型發(fā)電機(jī)或弱風(fēng)地帶配較小型發(fā)電機(jī).5風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要種類橫軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和豎軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)根據(jù)葉片固定軸的方位,風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以分為橫軸和豎軸兩類.橫軸式風(fēng)電機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)軸方向與風(fēng)向一致,豎軸式風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸方向與風(fēng)向成直角.橫軸式風(fēng)電機(jī)通常需要不停地變向以保持與風(fēng)向一致.而豎軸式風(fēng)電機(jī)那么不必如此,由于它可以收集不同來向的風(fēng)能.橫軸式風(fēng)電機(jī)在世界上占主流位置.逆風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和順風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)逆風(fēng)風(fēng)電機(jī)是一種風(fēng)輪面向來風(fēng)的橫軸式風(fēng)電機(jī).而對(duì)於順風(fēng)風(fēng)電機(jī),來風(fēng)是從風(fēng)輪的背彳麥吹來.大多數(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是逆風(fēng)式的.單葉片、雙葉片和三葉片風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的數(shù)目由很多因

10、素決定,其中包括空氣動(dòng)力效率、復(fù)雜度、本錢、噪音、美學(xué)要求等等.大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)可由1、2或者3片葉片構(gòu)成.葉片較少的風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常需要更高的轉(zhuǎn)速以提取風(fēng)中的能量,因此噪音比擬大.而如果葉片太多,它們之間會(huì)相互作用而降低系統(tǒng)效率.目前3葉片風(fēng)電機(jī)是主流.從美學(xué)角度上看,3葉片的風(fēng)電機(jī)看上去較為平衡和美觀.6岸上風(fēng)電場岸上風(fēng)電系統(tǒng)可以是僅有一臺(tái)風(fēng)電機(jī),或者由多臺(tái)風(fēng)電機(jī)器線性排列或方陣排列形成風(fēng)電場.風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電機(jī)相互之間需要有足夠的距離,以免造成過強(qiáng)的湍流相互影響,或由於"尾流效應(yīng)"而嚴(yán)重減低彳麥排風(fēng)電機(jī)的功率輸出.為了配合運(yùn)送大型設(shè)備特別是葉片到安裝現(xiàn)場,須要建設(shè)道路.另外亦須要建設(shè)輸電線,把風(fēng)電場的輸出連接到電網(wǎng)接入點(diǎn).7世界各地的風(fēng)力發(fā)電裝置到2005年底,世界總風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)58千兆瓦.德國、西班牙、美國、印度和丹麥?zhǔn)且燥L(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量來算前幾名的國家.在丹麥,風(fēng)能發(fā)電提供該國總用電量的20%.香港第一臺(tái)