《能源风利发电》word版

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1、网络教育学院课程设计题目：学习中心：层次：专升本专业：电气工程及自动化年级：2012年春季学号：学生：辅导教师：完成日期：序言能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。常规能源以煤、石油、天然气为主，它不仅资源有限，而且造成了严重的大气污染。因此，对可再生能源的开发利用，特别是对风能的开发利用，已受到世界各国的高度重视。风电是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展风电这一清洁能源已成为世界各国的战略选择。我国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。近年来我国风电产业及技术水平发展迅猛，但同时也暴露出一些问题。总结我国风电现状及其技术发展，对进一步推动风电产业及技术的健康

2、可持续发展具有重要的参考价值。第一章　风力发电发展的现状　　2005年2月，我国国家立法机关通过了《可再生能源法》，明确指出风能、太阳能、水能、生物质能及海洋能等为可再生能源，确立了可再生能源开发利用在能源发展中的优先地位。2009年12月，我国政府向世界承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%，把应对气和变化纳入经济社会发展规划，大力发展包括风电在内的可再生能源与核能，争取到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右。随着新能源产业成为国家战略新兴产业规划的出台，风电产业迅猛发展，有望成为我国国民经济增长的一个新亮点。我国自上世纪80年代中期

3、引进55kW容量等级的风电机投入商业化运行开始，经过二十几年的发展，我国的风电市场已经获得了长足的发展。到2009年底，我国风电总装机容量达到2601万kW，位居世界第二，2009年新增装机容量1300万kW，占世界新增装机容量的36%，居世界首位[1,2]。可以看出，我国风电产业正步入一个跨越式发展的阶段，预计2010年我国累计装机容量有望突破4000万kW。第二章　比较各种风力发电机的优缺点一、当前风力发电机有两种形式：1．水平轴风力发电机（大、中、小型）水平轴风力发电机技术发展的比较快，在世界各地人们已经很早就认识了，大型的水平轴风力发电机已经可以做到3-5兆瓦，一般由国有大型企业

4、研发生产，应用技术也趋于成熟。小型的水平轴风力发电机一般是一些小型民营企业生产，对研发生产的技术要求比较低，其技术水平也是参差不齐。小型水平轴风力发电机的额定转速一般在500-800r/min，转速高，产生的噪音大，启动风速一般在3-5m/s，由于转速高，噪音大，故障频繁，容易发生危险，不适宜在有人居住或经过的地方安装。2．垂直轴风力发电机（大、中、小型）垂直轴风力发电机技术发展的较慢一些，因为垂直轴风力发电机对研发生产的技术要求比较高，尤其是对叶片和发电机的要求。近几年垂直轴风力发电机的技术发展很快，尤其小型的垂直轴风力发电机已经很成熟。小型的垂直轴风力发电机的额定转速一般在60-20

5、0r/min，转速低，产生的噪音很小（可以忽略不计），启动风速一般在1.6-4m/s。二、参数对比：序号性能水平轴风力发电机垂直轴风力发电机1发电效率50-60%70%以上2电磁干扰（碳刷）有无3对风转向机构有无4变速齿轮箱10KW以上有无5叶片旋转空间较大较小6抗风能力弱强（可抗12-14级台风）7噪音5-60分贝0-10分贝8启动风速高（2.5-5m/s）低(1.5-3m/s)9地面投影对人影响眩晕无影响10故障率高低.11维修保养复杂简单12转速高低13对鸟类影响大小14电缆绞线问题有无（或碳刷损坏问题）15发电曲线凹陷饱满第三章　介绍相关风力发电控制技术一、现有风力发电系统的结构

6、及各自特点小型发电直流混合系统小型发电交流混合系统A型：恒速B型：有限变速C型：变速含部分功率变频器发电机类型优点缺点双绕组双速异步发电机相对于单绕组单速型风力机，风能利用效率增高，适应风速变化范围大，可靠性高造价成本高，具有齿轮箱，机械承受应力大，噪声大，易出故障可变转子电阻绕线式感应发电机相比恒速风力机风能利用率高，变桨距动作频率减小，可靠性增高控制系统负载，机械承受应力较大，有齿轮箱，噪声大双馈式异步发电机机械承受应力小，独立控制转子励磁电流解耦有功功率和无功功率，可以产生无功提供给定子电气损耗大，有齿轮箱，价格昂贵，发电机要使用滑环，可靠性降低。在弱电网情况下，电压会波动。绕线式

7、同步发电机机械承受应力小，噪声小，气动效率高，不需要无功功率补偿系统，频率稳定，电能质量高。电器损耗和变频器容量大，成本较高。永磁同步发电机转子不需要提供励磁，效率比感应式电机高，无齿轮箱，噪声及机械应力小，控制灵活电器损耗大，变频器容量大，发电机体积大，励磁不能调节，价格昂贵。一、永磁同步发电机控制1.工作原理：①　风力机把捕获的流动空气的动能转换为机械能。②　直驱系统中的永磁同步发电机把风力机传递的机械能转换为频率和电压随风速变