風(fēng)電發(fā)展史培訓(xùn)課件

1、 風(fēng)電發(fā)展簡(jiǎn)史 風(fēng)電發(fā)展史第1頁風(fēng)力機(jī)起源風(fēng)力機(jī)最早出現(xiàn)在三千年前,當(dāng)初主要用于碾米和提水。第一臺(tái)水平軸式風(fēng)力機(jī)出現(xiàn)在十二世紀(jì)。風(fēng)電發(fā)展史第2頁風(fēng)力機(jī)起源 在農(nóng)場(chǎng)用來給牲畜和居民提水風(fēng)力機(jī)。用來給無電地域農(nóng)牧民供電小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。風(fēng)電發(fā)展史第3頁一、風(fēng)能先驅(qū)Charles F. Brush Charles F. Brush（1849-1929）是美國(guó)電力工業(yè)奠基人之一。他創(chuàng)造了一個(gè)效率非常高直流發(fā)電機(jī)應(yīng)用于公共電網(wǎng)，創(chuàng)造了第一個(gè)商業(yè)化電弧光燈，找到了一個(gè)高效制造鉛酸蓄電池方法。他自己企業(yè)Brush Electric位于俄亥俄州Cleveland市。1889年他賣掉了企業(yè)，1892年與愛迪生通用

2、電氣企業(yè)合并取名通用電氣企業(yè)（GE）。風(fēng)電發(fā)展史第4頁位于俄亥俄州Cleveland市龐大BRUSH 風(fēng)車 1887-1888年冬，Brush安裝了一臺(tái)被當(dāng)代人認(rèn)為是第一臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行且用于發(fā)電風(fēng)力機(jī)。它是個(gè)寵然大物葉輪直徑是17米，有144個(gè)由雪松木制成葉片。風(fēng)力機(jī)運(yùn)行了約，用來給他家地窯里蓄電池充電。這臺(tái)發(fā)電機(jī)僅為12千瓦。這是因?yàn)榈娃D(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)效率不可能太高。丹麥人Poul la Cour隨即發(fā)覺了快速轉(zhuǎn)動(dòng)、葉片數(shù)少風(fēng)力機(jī)，在發(fā)電時(shí)比低轉(zhuǎn)速風(fēng)力機(jī)效率高得多。 風(fēng)電發(fā)展史第5頁二、風(fēng)能先驅(qū)Poul la Cour Poul la Cour（1846-1908）是一名氣象學(xué)家同時(shí)也是當(dāng)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)先

3、驅(qū)。Poul la Cour 是當(dāng)代空氣動(dòng)力學(xué)鼻祖，他建了一個(gè)屬于他自己風(fēng)洞來試驗(yàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。圖中是Poul la Cour和他妻子。Poul la Cour致力于能源儲(chǔ)存研究，將風(fēng)力機(jī)發(fā)出電力用于電解來生產(chǎn)氫氣，供他學(xué)校瓦斯燈使用。這個(gè)計(jì)劃唯一缺點(diǎn)是，因?yàn)闅錃庵泻猩僭S氧氣致使氫氣爆炸，他不得不數(shù)次更換幾個(gè)學(xué)校窗戶。 風(fēng)電發(fā)展史第6頁19培訓(xùn)班 la Cour每年在Askov Folk高中給風(fēng)電工人做幾次培訓(xùn)。這個(gè)圖片是19培訓(xùn)班畢業(yè)照。 風(fēng)電發(fā)展史第7頁la Cour風(fēng)力機(jī) 1897年，他創(chuàng)造兩臺(tái)試驗(yàn)風(fēng)力機(jī)，安裝在丹麥Askov Folk 高中。 另外，la Cour于19創(chuàng)建了風(fēng)電工人協(xié)

4、會(huì)，它成立一年后，就擁有了356個(gè)會(huì)員。 風(fēng)電發(fā)展史第8頁風(fēng)電期刊 世界上第一個(gè)風(fēng)力發(fā)電期刊Journal of Wind Electricity 也是由Poul la Cour創(chuàng)建。 19，丹麥約有120個(gè)地方公用事業(yè)擁有風(fēng)力發(fā)電機(jī)，通常單機(jī)容量是20-35kW，總裝機(jī)約3MW。這些風(fēng)電容量當(dāng)初占丹麥電力消耗量3%。丹麥對(duì)風(fēng)力發(fā)電興趣在隨即若干年逐步減退，直到二次世界大戰(zhàn)期間出現(xiàn)供電危機(jī)為止。 風(fēng)電發(fā)展史第9頁三、風(fēng)能先驅(qū)1940-1950 F.L.Smidth 風(fēng)機(jī) 在二次世界大戰(zhàn)期間，丹麥工程企業(yè)F.L.Smidth（現(xiàn)在是水泥機(jī)械制造商）安裝了一批兩葉片和三葉片風(fēng)機(jī)。丹麥風(fēng)機(jī)制造商已經(jīng)

5、生產(chǎn)出了兩葉片風(fēng)機(jī)，盡管所謂“丹麥概念”是三葉片風(fēng)機(jī)。全部這些風(fēng)機(jī)（與它們前輩一樣）發(fā)是直流電。 這些三葉片F(xiàn).L.Smidth 風(fēng)機(jī)于1942年安裝在Bobo島，它們看起來很象“丹麥”風(fēng)機(jī)。這些風(fēng)機(jī)是風(fēng)-柴系統(tǒng)中一部分，給小島供電。1951年，這些直流發(fā)電機(jī)被35kW交流異步發(fā)電機(jī)取代，如此一來，第二臺(tái)生產(chǎn)交流電風(fēng)機(jī)問世了。 風(fēng)電發(fā)展史第10頁四、Gedser 風(fēng)力發(fā)電機(jī) Johannes Juul 和 the Vester Egesborg 風(fēng)力機(jī) Johannes Juul工程師是Poul La Cour在19創(chuàng)辦“風(fēng)電工”培訓(xùn)班中一名學(xué)生。 1950年，Johannes Juul在丹麥

6、Vester Egesborg成為了世界上開發(fā)第一臺(tái)交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)先驅(qū)。 風(fēng)電發(fā)展史第11頁Johannes Juul風(fēng)力發(fā)電機(jī) 創(chuàng)新200KW Gedser 風(fēng)力發(fā)電機(jī)在1956-57年由Johannes Juul為SEAS電力企業(yè)建成，風(fēng)機(jī)安裝在丹麥南部Gedser海岸。三葉片，上風(fēng)向，帶有電動(dòng)機(jī)械偏航和異步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)是當(dāng)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)先驅(qū)。這臺(tái)風(fēng)力機(jī)是失速調(diào)整型風(fēng)力機(jī)，Johannes Juul創(chuàng)造了緊急氣動(dòng)葉尖剎車，在風(fēng)機(jī)過速時(shí)經(jīng)過離心力作用釋放?；旧?，當(dāng)代失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上使用著相同系統(tǒng)。這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在隨即很多年中一直是世界上最大。它在無需維護(hù)情況下，運(yùn)行了。風(fēng)力機(jī)機(jī)艙

7、和葉輪現(xiàn)在在丹麥Bjerringbro電力博物館中展出。 風(fēng)電發(fā)展史第12頁Nibe風(fēng)力機(jī)（二十世紀(jì)70年代） 在1973年第一次石油危機(jī)后，幾個(gè)國(guó)家起對(duì)風(fēng)能興趣重新點(diǎn)燃。在丹麥，電力企業(yè)馬上把目標(biāo)放在制造大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，德國(guó)、瑞典、英國(guó)和美國(guó)也緊跟其后。 1979年，他們安裝了兩臺(tái)630KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)，一臺(tái)是槳矩控制，另一臺(tái)是失速控制。風(fēng)電發(fā)展史第13頁五、1980年后風(fēng)力發(fā)電機(jī) Riisager 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 一個(gè)名叫Christian Riisager木匠在自已家后院安裝了一臺(tái)小型22KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)，他以Gedser風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，盡可能地采取了廉價(jià)標(biāo)準(zhǔn)部件（如，用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)

8、，把汽車部件用作齒箱和機(jī)械剎車）。Riisager風(fēng)力發(fā)電機(jī)在丹麥許多私人家庭中成為了成功典范，同時(shí)他成功給丹麥風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造商提供了靈感，從1980年起，制造商開始設(shè)計(jì)他們自己風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 風(fēng)電發(fā)展史第14頁風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)中競(jìng)爭(zhēng) 許多設(shè)計(jì)，包含Riisager設(shè)計(jì)部分地以古典Gedser 風(fēng)力機(jī)或古典低轉(zhuǎn)速多葉片美國(guó)“風(fēng)能玫瑰”經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，其它則革命一些，包含立軸Darrieus 風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)采取襟翼來進(jìn)行功率調(diào)整，或?qū)⒁簤河糜趥鲃?dòng)系統(tǒng)等。大部分風(fēng)力機(jī)通常為5-11KW，按現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)判斷它們太小了。 風(fēng)電發(fā)展史第15頁Tvind 2 MW風(fēng)力發(fā)電機(jī) 與小風(fēng)機(jī)不一樣是Tvind 2 MW風(fēng)力機(jī)，它

9、是一臺(tái)相當(dāng)革命風(fēng)機(jī)。這臺(tái)機(jī)組是下風(fēng)向變速風(fēng)機(jī)，葉輪直徑為54米，發(fā)電機(jī)為同時(shí)發(fā)電機(jī)。當(dāng)前，這臺(tái)風(fēng)力機(jī)還在正常地運(yùn)行之中。早期丹麥風(fēng)力發(fā)電機(jī)與德國(guó)，美國(guó)、英國(guó)或加拿大政府資助大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)研制工程完全不一樣。最終，由Gedser風(fēng)力發(fā)電機(jī) 改良古典三葉片、上風(fēng)向風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)在瘋狂競(jìng)爭(zhēng)中成為商業(yè)贏家 。風(fēng)電發(fā)展史第16頁RISO國(guó)家試驗(yàn)室 RISO國(guó)家試驗(yàn)室因其在風(fēng)能領(lǐng)域中工作而廣為人知。RISO國(guó)家試驗(yàn)室風(fēng)能和大氣物理部有約100名員工從事空氣彈性學(xué)基礎(chǔ)研究（也就是空氣動(dòng)力和結(jié)構(gòu)動(dòng)力之間交互作用）以及風(fēng)資源評(píng)定工作。另外它還有一個(gè)獨(dú)立小商業(yè)化活動(dòng)，就是對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)作類型判定。 RISO最初是為風(fēng)機(jī)

10、判定而成立，當(dāng)初丹麥政府支持了一個(gè)項(xiàng)目在丹麥安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)。為了確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)購(gòu)置者利益，政府要求全部被支持風(fēng)力發(fā)電機(jī)必須經(jīng)過安全判定。嚴(yán)格安全規(guī)程（包含雙重制動(dòng)系統(tǒng)要求）使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)更安全可靠。 風(fēng)電發(fā)展史第17頁世界風(fēng)力發(fā)電協(xié)會(huì)及相關(guān)機(jī)構(gòu)NREL （美國(guó)可再生能源試驗(yàn)室）ECN （荷蘭能源研究中心）AWEA（美國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)）EWEA（歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)）BWEA（英國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)）CWEA（中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)）風(fēng)電發(fā)展史第18頁BONUS 30kW風(fēng)力發(fā)電機(jī) BONUS 30kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)從1980年開始制造，是現(xiàn)在制造商早期模型代表。與丹麥大多數(shù)制造商相同，BONUS企業(yè)最初是一個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造廠。 風(fēng)電

11、發(fā)展史第19頁六、偉大加利佛尼亞風(fēng)暴 NORTANK 55KW風(fēng)力發(fā)電機(jī) 1980-1981年開發(fā)55KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)出現(xiàn)是當(dāng)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)工業(yè)和技術(shù)上一個(gè)突破。 伴隨這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)誕生，風(fēng)力發(fā)電每度電成本下降了約50%。風(fēng)能工業(yè)變得越來越專業(yè)了，另外對(duì)應(yīng)由RISO國(guó)家試驗(yàn)室開發(fā)歐洲風(fēng)圖譜對(duì)降低度電成本也是非常主要。這張照片展示是Nortank55kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)特選址思維方式，這些風(fēng)機(jī)安裝在丹麥Ebeltoft鎮(zhèn)一個(gè)港口碼頭。風(fēng)電發(fā)展史第20頁偉大加利福尼亞風(fēng)暴 在八十年代初，數(shù)千臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)被運(yùn)輸?shù)矫绹?guó)加利福尼亞。Micon 55kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)也是其中之一，它被運(yùn)到加州Palm Spring

12、s一個(gè)擁有一千多臺(tái)風(fēng)力機(jī)大型風(fēng)電場(chǎng)。早5年開始制造風(fēng)力機(jī)丹麥制造商比其它國(guó)家企業(yè)銷售業(yè)績(jī)更佳。在加利福尼亞有快要二分之一風(fēng)機(jī)來自丹麥。 大約在1985年，在加利福尼亞支持計(jì)劃終止前一夜，美國(guó)風(fēng)能市場(chǎng)消失了。盡管看起來市場(chǎng)已經(jīng)堀起，但從那時(shí)起只有極少許裝機(jī)投運(yùn)?，F(xiàn)在德國(guó)已成為世界上最大風(fēng)電市場(chǎng)，而且德國(guó)裝機(jī)也是世界上最大。 風(fēng)電發(fā)展史第21頁七、當(dāng)代風(fēng)力機(jī) 丹麥 Avedore Holme 這張照片拍攝是Avedore風(fēng)電場(chǎng)，距丹麥哥本哈根市只有5公里。鄰近250MW火電廠，安裝了12臺(tái)Bonus 300kW 風(fēng)力機(jī)和一臺(tái)1000kW電力企業(yè)試驗(yàn)風(fēng)力機(jī)。風(fēng)電發(fā)展史第22頁丹麥風(fēng)電場(chǎng)Middelg

13、runden 丹麥現(xiàn)在風(fēng)電總裝機(jī)約MW,有約6000臺(tái)風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行。其中80%風(fēng)力機(jī)屬于個(gè)人或當(dāng)?shù)仫L(fēng)力機(jī)合資企業(yè)。丹麥最大風(fēng)電場(chǎng)是Middelgrunden，而且它還是當(dāng)初世界上最大海上風(fēng)電場(chǎng)，擁有20臺(tái)Bonus 2MW風(fēng)力機(jī)，總裝機(jī)為40MW。丹麥最大陸地風(fēng)電場(chǎng)是位于洛蘭島Syltholm風(fēng)電場(chǎng)，擁有35臺(tái)NEG Micon750kW風(fēng)力機(jī)，總裝機(jī)容量為26.25MW。 風(fēng)電發(fā)展史第23頁八、海上風(fēng)電場(chǎng) Vindeby Vindeby風(fēng)電場(chǎng)位于波羅海丹麥海岸，于1991年由公用事業(yè)企業(yè)SEAS建成。風(fēng)電場(chǎng)擁有11臺(tái)Bonus450kW失速調(diào)整型風(fēng)力機(jī)，風(fēng)機(jī)位于洛蘭島海岸1.5至3公里以北，

14、靠近Vindeby村。 這些風(fēng)力機(jī)經(jīng)過修改在塔架內(nèi)有足夠空間放置高電壓變壓器，而且門位置比正常風(fēng)機(jī)高一些。在以后TunoKnob項(xiàng)目采取了一樣修改方案。另外，在現(xiàn)場(chǎng)安裝了兩個(gè)風(fēng)速儀塔來研究風(fēng)況和湍流。經(jīng)過RISO國(guó)家試驗(yàn)室研究已經(jīng)取得了一些關(guān)于海上風(fēng)況結(jié)果。盡管因?yàn)槁逄m島對(duì)南部風(fēng)遮敝使得產(chǎn)量有一些降低，但發(fā)電量比容量相同陸地風(fēng)電場(chǎng)還是高出20%。 風(fēng)電發(fā)展史第24頁Tuno Knob Tuno Knob海上風(fēng)電場(chǎng)位于丹麥海岸Kattegat海域，由Midtkraft公用事業(yè)企業(yè)建造。這張照片展示是水上浮動(dòng)式起重機(jī)在從事安裝工作。風(fēng)電場(chǎng)擁有10臺(tái)Vestas500kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 風(fēng)力機(jī)依據(jù)海洋

15、環(huán)境進(jìn)行了修改，每臺(tái)風(fēng)機(jī)上都安裝了一個(gè)電動(dòng)吊用來更換主要部件如發(fā)電機(jī)，而無需使用浮吊。另外，這些風(fēng)機(jī)齒輪箱也進(jìn)行了修改，轉(zhuǎn)速比陸地風(fēng)機(jī)提升了10%。這么可使電產(chǎn)量增加5%。風(fēng)電發(fā)展史第25頁海上風(fēng)能未來 海上風(fēng)能開發(fā)是風(fēng)電一個(gè)非常有希望應(yīng)用，對(duì)那些高人口密度和在陸地上極難找到適當(dāng)安裝地點(diǎn)國(guó)家尤為如此。在海上安裝成本高得多，（當(dāng)前近海風(fēng)電投資1650歐元/kW，陸地風(fēng)電投資700-1000歐元/kW）。但電量生產(chǎn)一樣也很高。 丹麥電力企業(yè)已宣告了在年后將安裝4000MW海上風(fēng)電計(jì)劃。4000MW裝機(jī)預(yù)計(jì)每年可發(fā)電13.5TWh，相當(dāng)于丹麥電力總消耗40%。風(fēng)電發(fā)展史第26頁風(fēng)電發(fā)展史第27頁風(fēng)電

16、發(fā)展史第28頁浮標(biāo)概念基礎(chǔ)三角架基礎(chǔ)三角架基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)重力概念基礎(chǔ)風(fēng)電發(fā)展史第29頁風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目成本組成 風(fēng)電發(fā)展史第30頁九、兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī) Nortank1500 圖片上是NEG Micon1500kW風(fēng)機(jī)，于1995年投入運(yùn)行。此型風(fēng)機(jī)最初模式是葉輪直徑為60米，兩臺(tái)750kW發(fā)電機(jī)并聯(lián)。 最新模式是1500/750kW模式（兩臺(tái)750KW發(fā)電機(jī)）葉輪直徑為64米。 這張照片在丹麥西部靠近Esbjerg市 Tjaereborg拍攝。 風(fēng)電發(fā)展史第31頁Vastas 1.5MW Vastas 1.5MW風(fēng)機(jī)原形于1996年問世。最初模式是63米葉輪直徑，一臺(tái)1500kW發(fā)電機(jī)。最新模式是6

17、8米葉輪直徑一臺(tái)兩極發(fā)電機(jī)1650/300kW。照片上吊車正在吊裝機(jī)艙。在它左側(cè)能夠看到ELSAM 2MW測(cè)試風(fēng)機(jī)（混凝土塔架），還有再遠(yuǎn)一些NEG Micon 1500kW風(fēng)力機(jī)。 風(fēng)電發(fā)展史第32頁兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)未來 到1998年兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)之前，600和750kW風(fēng)機(jī)一直是主流。兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)主要用于海上或安裝地點(diǎn)稀少地域，因而兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)能夠開發(fā)利用更多風(fēng)資源。 風(fēng)電發(fā)展史第33頁十、多兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī) NEG Micon 2MW NEG Micon 2MW風(fēng)力機(jī)于1999年8月投入運(yùn)行。葉輪直徑為72米。在這種條件下（丹麥Hagesholm），風(fēng)機(jī)塔架高度為68米。在圖片背景中能夠看到另兩臺(tái)風(fēng)機(jī)

18、基礎(chǔ)。風(fēng)機(jī)將用于海上風(fēng)電。外界象1500kWNEG Micon這么風(fēng)機(jī)如此之多，致使你不得不經(jīng)過觀察風(fēng)機(jī)停頓狀態(tài)（葉片側(cè)風(fēng)）來區(qū)分：2MW風(fēng)機(jī)葉片是槳矩調(diào)整，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)是主動(dòng)失速控制，而1500kW風(fēng)機(jī)是被動(dòng)失速控制。 風(fēng)電發(fā)展史第34頁Bonus 2MW Bonus 2MW于1998年秋投入運(yùn)行。葉輪直徑為72米。在這種情況下（德國(guó)威廉港），塔架為60米。風(fēng)機(jī)主要為海上風(fēng)電場(chǎng)而設(shè)計(jì)，為混合失速控制（Bonus商標(biāo)上稱其為主動(dòng)失速）。類似風(fēng)機(jī)有Bonus 1MW 和1.3MW風(fēng)機(jī)。 風(fēng)電發(fā)展史第35頁Nordex 2.5MW Nordex 2.5MW風(fēng)機(jī)于年春投入運(yùn)行。葉輪直徑為80米。 圖片中

19、風(fēng)機(jī)位于德國(guó)Grevenbroich，塔架高度為80米。風(fēng)機(jī)為槳矩控制?，F(xiàn)在是世界上最大商業(yè)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 風(fēng)電發(fā)展史第36頁GE 3.6MW風(fēng)電發(fā)展史第37頁Vestas 4.5MW葉輪直徑 120米風(fēng)電發(fā)展史第38頁Repower 5MW 額定功率 葉輪直徑 輪轂高度 功率控制 葉輪轉(zhuǎn)速 5 MW 126,0 m 100120 m 陸地 電動(dòng)變槳 6,912,1 1/min 90100 m 近海風(fēng)電發(fā)展史第39頁丹麥技術(shù)水平軸上風(fēng)向三葉片氣動(dòng)葉尖剎車失速調(diào)整固定轉(zhuǎn)速 雙繞阻感應(yīng)型發(fā)電機(jī)十一、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況風(fēng)電發(fā)展史第40頁恒速a) 失速調(diào)整b) 槳矩調(diào)整變速a) 雙饋異步電機(jī)，帶

20、齒箱b) 直驅(qū)同時(shí)電機(jī)，無齒箱風(fēng)力發(fā)電機(jī)類型風(fēng)電發(fā)展史第41頁風(fēng)電發(fā)展史第42頁風(fēng)電發(fā)展史第43頁風(fēng)電發(fā)展史第44頁風(fēng)電發(fā)展史第45頁風(fēng)電發(fā)展史第46頁風(fēng)電發(fā)展史第47頁風(fēng)電發(fā)展史第48頁恒速風(fēng)力機(jī)優(yōu)點(diǎn)1. 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 造價(jià)低2. 愈加可靠，停機(jī)時(shí)間短3. 維護(hù)量少4. 直接并網(wǎng)缺點(diǎn)1. 氣動(dòng)效率低2. 給電網(wǎng)造成電網(wǎng)波動(dòng)3. 從電網(wǎng)吸收無功功率風(fēng)電發(fā)展史第49頁恒速風(fēng)力機(jī)工作示意圖GEAR BOXGENSOFT STARTSTEP UP TRANSFORERNET WORK PFC風(fēng)電發(fā)展史第50頁變速風(fēng)力機(jī)優(yōu)點(diǎn)1. 氣動(dòng)效率高2. 機(jī)械應(yīng)力小3. 功率波動(dòng)小4. 成本效率高5. 支撐結(jié)構(gòu)輕缺

21、點(diǎn)1. 功率對(duì)電壓降敏感2. 造價(jià)高3. 維護(hù)量高風(fēng)電發(fā)展史第51頁變速風(fēng)力機(jī)工作示意圖GEAR BOXGENINVERTERD.C CONVERTERD.C BUSACSTEP UP TRANSFORERNET WORK風(fēng)電發(fā)展史第52頁風(fēng)電發(fā)展史第53頁變速風(fēng)力機(jī)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)1. 發(fā)電機(jī)使用相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)2. 變流器廉價(jià)，只有1/3功率經(jīng)過。缺點(diǎn)1. 維護(hù)量依然比較多2. 齒輪箱存在潛在不可靠性 直驅(qū)同時(shí)發(fā)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)1. 省去了齒輪箱2.不會(huì)吸收電網(wǎng)無功缺點(diǎn) 需要大型變流器，因?yàn)槿抗β识家?jīng)過風(fēng)電發(fā)展史第54頁風(fēng)電發(fā)展史第55頁frequency converterDCgenerator

22、sideconverterline sideconverterwind turbine controlbrakepitch driverotor bearingsynchronousgenerator converter control10.24 kV, f = 50 Hz line coupling transformermain circuitbreakermedium voltageswitchgear永磁無齒箱直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)風(fēng)電發(fā)展史第56頁風(fēng)電發(fā)展史第57頁恒速Bonus (1.0 MW)NEG Micon (600 kW-1.5 MW)Nordex (600 kW-1.3 MW)G

23、E (600 kW)Repower (750 kW)Suzlon (1MW-1.25 MW)變速直驅(qū)同時(shí)發(fā)電機(jī)Enercon (300 kW-4.5 MW)Lagerway (750 kW - 2 MW)Vensys (1.2 MW)發(fā)電機(jī)類型舉例 變速雙饋異步電機(jī) GE (900 kW, 1.5 MW & 3.6 MW) Dewind (600 kW-2MW) NEG Micon (2.75 MW-4.5 MW) Nordex (1.5 MW 2.5 MW) RE Power (1.5 MW - 2MW) Vestas (850 kW-3 MW)風(fēng)電發(fā)展史第58頁雙繞阻發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)繞阻提供兩

24、種容量如：600/125kW,1250/250 kW, 兩極 如： 4/6級(jí), 6/8級(jí)兩種轉(zhuǎn)速 如：1500/1000 rpm優(yōu)點(diǎn)氣動(dòng)效率稍高發(fā)電機(jī)效率稍高風(fēng)電發(fā)展史第59頁發(fā)電機(jī)特征極數(shù)轉(zhuǎn)速23000415006100087501060020300100602003040015發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 = 頻率 (50 Hz) x 極對(duì)數(shù)風(fēng)電發(fā)展史第60頁降低機(jī)組重量 結(jié)構(gòu)緊湊型驅(qū)動(dòng)鏈 輕型葉片 結(jié)構(gòu)緊湊型齒輪箱優(yōu)化滑差永磁發(fā)電機(jī)未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)風(fēng)電發(fā)展史第61頁總機(jī)頭重量S.No.企業(yè)容量(MW)葉輪直徑(M)機(jī)頭總重量 (噸)1.Enercon4.51125002.RE Power5.0126.53

25、503.Pfleiderer5.01162904.NEG Micon4.21102145.Vestas3.090104低機(jī)頭總重量 降低造價(jià) 降低安裝成本 對(duì)系統(tǒng)受力有利風(fēng)電發(fā)展史第62頁緊湊型驅(qū)動(dòng)鏈輪轂直接與軸承相連如: Vensys2.5 MW VestasV90-3MW輪轂直接安裝在單級(jí)齒箱行星齒輪上如： multibrid, Pfleiderer 5MW風(fēng)電發(fā)展史第63頁大型風(fēng)力機(jī)和葉片年份容量葉片長(zhǎng)度1995600 kW22 m19992 MW34 m3.6 MW GE50 m4.5 MW Enercon52 m5.0 MW Repower, 5.0 MW Pfleiderer61.

26、5 m葉片占總重量10至14% 占總成本15 至 20%不停降低葉片重量和成本:1. 優(yōu)化氣動(dòng)設(shè)計(jì) 2. 材料最小設(shè)計(jì)，細(xì)葉片 3. 對(duì)葉根撓度受力和振動(dòng)降低到最小化 4. 使用更輕強(qiáng)度更大材料使用碳纖維是一個(gè)處理方案，但它成本是玻璃纖維10倍探索使用木環(huán)氧和凱夫拉爾纖維風(fēng)電發(fā)展史第64頁齒輪箱設(shè)計(jì)趨勢(shì)齒輪箱技術(shù)水平是兩級(jí)行星齒加一級(jí)平行齒如: Vestas V90, 3MWNEG-Micon NM 110/4200, 4.2 MWRePower, 5MWGE Wind, 104 m 葉輪直徑, 3.5 MW風(fēng)電發(fā)展史第65頁其它概念Multibrid5 MW 德國(guó)Pfleiderer 風(fēng)機(jī)(葉輪轉(zhuǎn)速 7 to 15 rpm)a. 帶齒箱發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 1500 rpm(4極), 齒輪傳動(dòng)比約100 。如： REPower 5 MWb. 無齒箱發(fā)電機(jī)極數(shù)為400， Enercon 4.5 MWMultibrid 概念:1. 單級(jí)行星齒輪箱 1:10 轉(zhuǎn)速比2. 中速發(fā)電機(jī) (最大150 rpm 40 極) 3. 機(jī)頭總重 290 T風(fēng)電發(fā)展史第66頁frequency convertersynchronous generator (speed typically 120.450 rpm)integratedgearbrakep