新能源技术与应用概论讲其他新能源及应用（可编辑）

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1、新能源技术与应用概论讲其他新能源及应用第5讲其它新能源及应用5.1风能及应用5.1.1风能概述风是一种极其普遍的自然现象。地球被数公里的大气层包围，太阳辐射加热了大气。地球上各纬度的太阳辐射强度不同而造成了大气运动。地球上蕴含的风能总量相当可观，据科学计算，整个地球所蕴含的风能约为2.74亿MW，其中可利用的风能约为总含量的百分之一，是地球上可利用总水能的11倍。中国风能资源丰富，根据中国气象局的研究结果表明，风能资源可开发量约为7～12亿kW，具有很大的潜力。地球表面风的形成和风向风能路灯内蒙古草原上的风力发电机5.1.2风力发电技术1.风力发电系统风机系统（1）按容量划分现有风力机机组的容

2、量，从百瓦级到MW级不等。按照容量的大小可以分为大、中、小型风力机。小型风力机容量小于60kW，中型风力机容量为60～750kW，大型风力机容量为750kW以上的风力机。单机容量越大，桨叶越长。2.风力机的分类表1风力机额定容量与风轮旋转直径3100～64006400～1280090～1281500～31003200～640064～90600～15001600～320045～64大型300～750800～160032～45150～330400～80022～3270～130200～40016～22中型30～60100～20011～1610～2550～1008～110～100～500～8小型额定功

3、率/kW扫风面积/m2风轮直径/m项目（2）按风轮结构来分风轮是受风力作用而旋转，然后将风能转变为机械能的风力机主要部件之一，按照风轮结构及其在气流中的位置，风力机可分为两大类：垂直轴风力机和水平轴风力机2.风力机的分类（3）按功率调节方式按照功率调节的方式，水平轴风力机有：定桨距风力机、变桨距风力机和主动失速型风力机。定桨距风力机叶片固定在轮毂上，桨距角不变，风力发电机的功率调节完全依靠叶片的失速性能。当风速超过额定风速时，利用叶片本身的空气动力特性来减少旋转力矩，或通过偏航控制维持输出功率相对稳定。变桨距风力机的叶片可以轴向旋转。当风速超过额定风速时，通过减小叶片翼型上合成气流方向与翼型弦

4、线的夹角（即攻角）来改变风轮获得的空气动力转矩，使功率输出保持稳定。同时，风力机在起动时通过改变桨距来获得足够的起动力矩。主动失速型风力机的工作原理相当于以上两种形式的组合，当风力机达到额定功率后，相应地增加攻角，使叶片失速效率加深，从而限制风能的捕获。2.风力机的分类（4）按传动形式分按照传动方式风力机可分为高传动比齿轮箱型风力机、无齿轮箱（也叫直驱型风力机）和半直驱型风力机。高传动比齿轮箱型风力发电机组中的齿轮箱的主要功能，是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。风轮的转速较低，通常达不到发电机发电的要求，必须通过齿轮箱齿轮的增速作用来实现，故齿轮箱也被称为增速

5、箱。直接驱动型风力机采用多级同步风力发电机，可以去掉风力发电系统常见的齿轮箱，让风轮直接带动发电机低速旋转。其优点是没有了齿轮箱所带来的噪声、故障率高和维护成本大等问题，提高了运行可靠性。半直驱型风力机的工作原理是上述两种类型的综合。2.风力机的分类（5）按发电机转速变化分按照发电机的转速可以分为恒速型、变速型和多态定速型。恒速型风力机组是指发电机的转速恒定不变，不随风速的变化而变化，始终在一个恒定不变的转速下运行，即所谓的恒速恒频运行方式。变速型风力发电机组中的发电机工作转速随风速时刻变化而变化，与定速型风力机组运行方式相对应。多态定速，表示在发电机组中包含着两台或多台发电机，根据风速的变化

6、，可以有不同大小和数量的发电机投入运行。目前，主流的大型风力发电机组基本都采用变速恒频运行方式。2.风力机的分类3.垂直轴风力机垂直轴风力机达里厄风力机的多种型式4.水平轴风力机水平轴风力机水平轴风力机不同叶片数的风轮水平轴风力机风轮与塔架的两种关系集中式和扩散式风力机示意图风力机的组成（1）叶片风力机叶片安装在轮毂上，轮毂与主轴相连，并将叶片力矩传递到发电机。风轮叶片的典型构造（2）轮毂轮毂是连接叶片与风轮转轴的部件，用于传递风轮力和力矩到后面传动系统的机构。水平轴轮毂的结构大致有三种：固定式轮毂、叶片之间相对固定铰链式轮毂和各叶片自由的铰链式轮毂。风力机固定式轮毂（3）调速器调速器和限速装

7、置的用途是在不同风速下维持风力机转速恒定，或不超过设计最高转速值，从而保证风力机在额定功率及其以下运行。特别是当风速过高时，调速器可限制功率输出，减少叶片上的载荷，保证风力机的安全性。调速器和限速装置分为三类：偏航式、气动阻力式和变桨距式。（4）调向装置风轮若不能正对风向，风轮有效扫风面积减少，风力机输出功率下降，因此应根据需要，调整风轮的方向。顺风式风力机的风轮能自然地对准风向，因此一般不需要进