风力发电控制系统综述报告

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1、风力发电控制系统综述报告摘要风能作为一种新能源，风力发电已经成为一种新的发电方式。本文根据相关文献，对风力发电控制系统进行了分析，并对风力发电的应用范围、经济性及未来发展趋势做了初步探讨。关键词风力发电控制系统经济性技术发展由于电能的广泛使用，人们对电能的获取途径也发生了变化。风力发电已经成为一种新型而广泛的发电方式。风力发电是通过风轮把电能转化为机械能，拖动发电机旋转。在限速装置的调节下，保证风力发电机组在允许的风速范围内稳定运行，输出基本稳定的电压电流频率和功率。按风力机轴的空间位置，分为水平轴风力机组与垂直轴风力机组。这里，我只讨论水平轴风力机的结构特性。由于水平轴风

2、力机起动容易，效率高。目前大多数成熟的风力发电机组都是水平轴的。水平轴风力机组主要由风轮、机舱及齿轮传动系统、发电机、调速装置、调向装置、刹车制动装置、塔架及避雷系统等组成。风轮是接受风能的装置，由叶片和轮豰组成。其中叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件，也是接受风能最主要的部件。机舱及齿轮传动系统是风机的传动机构，包括高速轴、低速轴、增速齿轮箱、联轴器和制动器等。发电机是将风能转化为电能的装置，主要由直流发电机、永磁发电机、异步交流发电机和同步交流发电机四种。调速和调向装置是为了控制风轮运转在额定速度下的装置。刹车制动装置是用来停止风机运转的。塔架和避雷系统分别起支撑和

3、保护作用。下图为风能控制系统的结构框图。整流器发电机齿轮箱风轮调速调向装置蓄电池充电控制器负载逆变器由图我们可以看出，每当有风时，带动风轮旋转，将机械能通过齿轮箱，送给发电机。齿轮箱是风机的一个重要机械部件，由于风轮转速较低，远远达不到发电机发电的转速要求。因此通过齿轮箱的增速来实现风力发电。调速调向装置将齿轮箱输出转速反馈给风轮，从而调节风轮转速。发电机将齿轮箱传送的机械能通过电磁感应转化成电能，此时为交流电。再经过整流器将交流变为直流。直流电再储存于蓄电池中或通过逆变器传送给负载。充电控制器起保护蓄电池和控制电能的作用。能源短缺是当前全球最为严峻的问题，人类对于能源的获

4、取途径也有了很大的改变。电能是全球应用最广泛的能源，因此对于电能的获取也成为研究的热点。传统的火力发电耗费大量煤炭资源，电能转化率低，且对环境污染很大。水力发电具备环境友好的特点，并已经被广泛使用，但并不能满足电能的需求。风力发电是一种可再生的洁净能源，不消耗化石资源也不污染环境，这是火力发电所无法比拟的优点。因此，风力发电作为一种新能源发电方式，具备环境友好的特点，可以大范围推广使用。风力发电机造价低，维护成本低。从国外建成的风电场看，对于一个50MW风电场讲，单位千瓦造价为1000美元。从国外统计结果来看，一般风电场电价为4~7美分/（kWh）。单位千瓦造价和单位千瓦时

5、电价都低于火力发电，和常规能源发电相比具有竞争力。我国由于中大型风力发电机组全部从国外引进，造价和电价相对比火力发电高，但随着大中型风力发电机组实现国产化、产业化，在不久的将来风力发电的造价和电价都将低于火力发电。现代中大型风力发电机的自动化水平很高，完全可以在无人职守的情况下正常工作，只需定期进行必要的维护，不存在火力发电的大修问题。因此运行维护简单，维护成本低。此外风力发电机还具有具有建设周期短、装机规模灵活、可靠性高等特点，这些将使风力发电的经济性大大提高。经过多年的研究开发和运行实践，随着风力发电技术的日益成熟，下一个目标将是在保证可靠性的基础上，广泛采用先进的技术

6、和工艺，设计制造出经济性更好的大型风力发电机组，以满足国际风电市场的需要。风力发电技术的发展趋势主要有以下三方面。第一、为了更好地利用风力进行发电并且提高发电的效率，大功率中压变流器的使用不断在增加。大功率中压变流器由于各处配件的功率不断提高，并且它的优点越来越被认知，同时大功率中压变流器也被广泛使用。第二、用于风电场的储能技术。在风力发电的系统中，使用最广泛的是蓄电池储能系统。蓄电池储能系统具有充放电速度较快的优点，但是它的放电速度会受到蓄电池类型的影响。为了进一步减少风电场的储能的成本，我国很多研究者加大了对蓄电池储能系统技术研究。因此，蓄电池储能技术的使用是目前风力发

7、电的趋势，并且会随着技术的不断成熟，其应用的范围会更加的广泛。第三、海上风力发电。当前，我国利用风力发电的主要趋势还包括对海上风力的利用，我国的海上风力资源非常丰富。当然，利用海上风力发电也存在一定的缺点，那就是将发电机安装离海岸较远的海域还比较的困难，并且安装发电设备的成本还比较的大，离海岸近的海域又存在风力不够等诸多的问题。为了能够更好地解决这个问题，目前采用最多的方式是将空气流通产生的热量用来调节发电系统，同时使用高压电直流系统，这样就能将电能安全地输送到用电中心。参考文献：【1】吴双群，赵丹平.风力发电原理