风力发电科普知识

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1、风力发电科普知识（二）佚名    上接风力发电科普知识（一）风力发电机的功率曲线　　在风速很低的时候，风电机风轮会保持不动。当到达切入风速时（通常每秒3到4米），风轮开始旋转并牵引发电机开始发电。随著风力越来越强，输出功率会增加。当风速达到额定风速时，风电机会输出其额定功率。之后输出功率会保留大致不变。当风速进一步增加，达到切出风速的时候，风电机会剎车，不再输出功率，为免受损。风力发电机的性能可以用功率曲线来表达。功率曲线是用作显示在不同风速下（切入风速到切出风速）风电机的输出功率。为特定地点选取合适的风力发电机，一般方法是采用风电

2、机的功率曲线和该地点的风力资料以进行产电量估算。什么是风力发电机的额定输出功率　　风力发电机的额定输出功率是配合特定的额定风速设而定的。由于能量与风速的立方成正比，因此，风力发电机的功率会随风速变化会很大。同样构造和风轮直径的风电机可以配以不同大小的发电机。因此两座同样构造和风轮直径的风电机可能有相当不同的额定输出功率值，这取决于它的设计是配合强风地带（配较大型发电机）或弱风地带（配较小型发电机）。典型风力发电机各部件介绍　　　　我们以目前使用最为广泛的水平轴风力发电机为例关于其结构作一介绍,它主要由叶轮，调速或限速装置，偏航系统，

3、传动机构，发电机系统，塔架等组成：叶轮：　　风力机区别于其他机械的最主要特征就是叶轮。叶轮一般由2～3个叶片和轮毂所组成,其功能是将风能转换为机械能．除小型风力机的叶片部分采用木质材料外,中、大型风力机的叶片都采用玻璃纤维或高强度复合材料制成。风力机叶片都要装在轮毂上。轮毂是叶轮的枢纽,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。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。中小型风机常采用刚性连接，兆瓦级风力机常采

4、用跷跷板连接方式。　　　　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:一类是使叶轮偏离主风向,另一类是利用气动阻力,第三类是改变叶片的桨距角。偏航系统：　　为了让叶轮能自然地对准风向,通常风机都会采用调向装置,对大型风力发电机组而言,一般采用的是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

5、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。　　　风机的传动系统一般包括低速轴、高速轴、齿轮箱、联轴节和制动器等。但不是每一种风机都必须具备所有这些环节。有些风机的轮毂直接连接到齿轮箱上,不需要低速传动轴。也有一些风机设计成无齿轮箱的,叶轮直接连接到发电机。　　叶轮叶片产生的机械能由机舱里的传动系统传递给发电机，它包括一个齿轮箱、离合器和一个能使风力机在停止运行时

6、的紧急情况下复位的刹车系统。齿轮箱用于增加叶轮转速，从20~50转/分到1000~1500转/分，后者是驱动大多数发电机所需的转速。齿轮箱可以是一个简单的平行轴齿轮箱，其中输出轴是不同轴的，或者它也可以是较昂贵的一种，允许输入、输出轴共线，使结构更紧凑。传动系统要按输出功率和最大动态扭矩载荷来设计。由于叶轮功率输出有波动，一些设计者试图通过增加机械适应性和缓冲驱动来控制动态载荷，这对大型的风力发电机来说是非常重要的，因其动态载荷很大，而且感应发电机的缓冲余地比小型风力机的小。　　风力发电包含了由风能到机械能和由机械能到电能两个能量转

7、换过程，发电机及其控制系统承担了后一种能量转换任务。恒速恒频发电机系统一般来说比较简单，所采用的发电机主要有两种，即同步发电机和鼠笼型感应发电机。变速恒频发电机系统是20世纪70年代中期以后逐渐发展起来的一种新型风力发电系统，其主要优点在于叶轮以变速运行，可以在很宽的风速范围内保持近乎恒定的最佳叶尖速比，从而提高了风力机的运行效率，从风中获取的能量可以比恒速风力机高得多。此外，这种风机在结构上和实用中还有很多的优越性。利用电力电子学是实现变速运行最佳化的最好方法之一，虽然与恒速恒频系统相比可能使风电转换装置的电气部分变得较为复杂和昂

8、贵，但电气部分的成本在中、大型风力发电机组中所占比例不大，因而发展中、大型变速恒频风电机组受到很多国家的重视。（恒速）同步发电机：　　（恒速）同步发电机的优先是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