风力发电基础知识

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1、风力发电基础知识国测诺德·技术部2010-1-281国测诺德·技术部风能获取的基本原理和方法现有风能装置获取风能方式升力型风能装置，如水平轴风力机(HAWT)和达里厄型(Darrieus)垂直轴风机(VAWT)。升力型风机依靠叶片产生的升力作为旋转动力以气流中的获取能量；阻力型装置，如垂直轴风机中风帆式阻力型风机依靠叶片在气流流动方向上的阻挡作用产生的反作用力作为旋转动力以获取气流中的能量；2010-1-282国测诺德·技术部风的基本特性描述（1/2）风的基本特性风速由于风速随时变化，因此常用平均风速来衡量风携带能量的大小。极大风速和年平均风速对于风机设计而言很重要

2、。湍流用于描述风速是否平稳的指标。通常定义为I=σ/U，σ为风速值标准偏差，U为风速平均值风切变由于地面障碍物对风有阻挡作用，因此风速会随高度增加而增加2010-1-283国测诺德·技术部风的基本特性描述（2/2）年平均风速（10分钟）分布曲线和风切变曲线2010-1-28国测诺德·技术部4Webull分布曲线风切变指数曲线风力发电机分类按照叶轮放置方向水平轴：叶轮轴线呈水平方向布置垂直轴：叶轮轴线呈垂直方向布置按照接入电网方式根据风机正常运行时是否直接接入电网分为并网型和离网型离网型风机常与太阳能组成风光电互补动力源。按叶轮布置位置若叶轮布置在机舱前，称为上风向；

3、否则称为下风向；传动链布置根据有无齿轮箱分为非直驱和直驱机型其他方式如叶片数量、机型容量等级、安装地点（海上或陆上）2010-1-28国测诺德·技术部5叶素的受力分析水平轴风力发电机（1/3）水平轴风机工作原理2010-1-286国测诺德·技术部EnerconE112/1242010-1-28国测诺德·技术部7水平轴风力发电机（2/3）水平轴风力发电机（3/3）一些视频文件Repower5MW风力发电机Vestas宣传片诺德风机运行录像2010-1-28国测诺德·技术部8垂直轴风力发电机(1/3)风帆式（Savonius）2010-1-289国测诺德·技术部垂直轴风

4、力发电机(2/3)达里厄型风机工作原理示意图2010-1-28国测诺德·技术部10垂直轴风力发电机(3/3)垂直轴风帆式风机2010-1-28国测诺德·技术部11垂直轴达里厄型风机HWAT基本原理—典型结构(1/3)2010-1-2812国测诺德·技术部96132451081-Blade2-Hub3-Mainshaft4-Gearbox5-Highspeedshaft&brake6-Generator7-Nacelle8-Windsensor9-Yawsystem10-Tower11-Controlsystem7HWAT基本原理—典型结构(2/3)请尝试指出各种部件

5、并说明其功能2010-1-28国测诺德·技术部1312345678910111312HWAT基本原理—典型结构(3/3)2010-1-28国测诺德·技术部145132461-Blade2-Hub3-Mainshaft4-Generator5-Encodingdisc6-Yawsystem7-Tower8-Controlsystem7？Whythereisnomechanicalbrake?HWAT基本原理—部件概述(1/8)叶片数量常为2或3，材料为GFRP或CFP2010-1-2815国测诺德·技术部HWAT基本原理—部件概述(2/8)轮毂随叶片数量性状有所不同材

6、质通常为球墨铸铁设计计算采用有限元方法2010-1-28国测诺德·技术部16HWAT基本原理—部件概述(3/8)主轴叶轮的扭矩直接通过主轴进入传动链需要承受大扭矩和疲劳载荷,材质一般为35CrMo,40CrNiMo或37SiMn2Mo通常有配套的主轴轴承座某些方案将主轴集成到齿轮箱2010-1-28国测诺德·技术部17HWAT基本原理—部件概述(4/8)齿轮箱增速比一般为60~80核心部件之一，设计和制造都有相当难度。主要是材质成分、热处理和加工精度要求很高2010-1-2818国测诺德·技术部高速轴一般用玻璃钢构成，附带高速轴刹车（刹车盘和刹车钳）发电机典型类型：

7、异步式，双馈式，同步机（永磁或电励磁）冷却方式：空-空冷却，空-水冷却，水套式冷却HWAT基本原理—部件概述(5/8)2010-1-28国测诺德·技术部19HWAT基本原理—部件概述(6/8)偏航系统作用：使风机（中轴线）始终指向来风方向；通常以正北作为偏航角度的零点常以电机或液压马达驱动，一些方案包含偏航刹车2010-1-28国测诺德·技术部20HWAT基本原理—部件概述(7/8)控制系统主要部件主控器（核心控制模块软硬件）变桨控制器（变桨控制模块、变桨电机伺服及电机，蓄电池）变频器（双馈机型和同步机型）通讯模块（系统内部通讯、风场内通讯）SCADA软件（用于