离网风力发电系统

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1、离网风力发电系统徐大平教授华北电力大学控制科学与工程学院2008年11月独立运行的风力发电机组，又称为离网型风力发电机组。典型的离网型风力发电系统示意图如下所示。第一节离网风力发电机组类型按照用户类型分类，可以分为以下几种：用于离网大用户供电的离网风力发电机组。例如：电解铝产业。用于村落、农牧场供电微小型风力发电机组目前，我国微小型风力发电机组按额定功率分主要有10种：100W、150W、200W、300W、500W、1KW、2KW、3KW、5KW、10KW。型式为2~3叶片，水平轴，上风向，多为永磁低速发电机，多数为定桨距机组，叶片材料多样，设计寿命15年。风轮功率系数大约在0.4

2、左右，发电机组的效率在0.8左右。几种型号机组的技术参数产品型号发电机额定转速r/min风轮直径m叶片数风轮中心高m启动风速m/s额定风速m/s停机风速m/s额定功率W额定电压V配套发电机重量kgFD2-100400225361810028铁氧体永磁交流发电机80FD24-150450226374015028100FD2.1-2004502.137382520028150FD2.5-3004402.537382530042175FD3-500337382550042钕铁珊永磁交流发电机185FD4-1K4393825100056285FD5.4-2k5.439482520001101

3、500FD6.6-3K6.631048203000110电刷爪级1500FD7-5k721249405000220电容励磁异步发电机2500FD7-10K14507212411.560100002203000用于户用供电的离网风力发电机组离网型户用风力发电机组是指10kW以下独立运行的、用蓄电池储能的小型风力发电机组。截至2004年底,我国离网型户用风力发电机组累计产量达293153台,总装机容量为89524.2kW,预计年发电量约9246万千瓦时。其中,2004年小型风力发电机组总产量24756台,装机容量为11300kW。所生产的小型风力发电机组,除满足国内用户需要外,还出口到欧

4、洲、美洲、东南亚等23个国家和地区。其保有量、年产量和生产能力均列世界之首。也可以分为直流、交流系统一、直流系统独立运行的直流风力发电系统二、交流系统，分如下两种：交流发电机向直流负载供电交流发电机向交流负载供电第二节微、小型风力发电机小型风力发电机示意图1-风轮2-发电机3-回转体4-调速机构5-调向机构6-手刹车机构7-塔架8-逆变器9-蓄电池叶片与风轮风轮一般由2～3个叶片和叶柄、轮毂及风轮轴等组成。图风轮的基本结构1-叶片2-叶柄3-轮毂4-风轮轴目前我国的风力发电机的叶片绝大多数是实心玻璃钢(FRP)，极少数是木质FRP蒙皮结构和木材外粘环氧玻璃。叶片横截面形状有3种：平板

5、型、弧板型和流线型。按照传统的观点，叶片表面应是愈光滑愈好，但是最新的研究发现，在叶片表面某部位，增加局部粗糙度，可以提高叶片的升阻比。在翼型下表面后缘贴粗糙带，增加了翼型的环量和翼型的升阻比，因而提高了叶片的效率。风力机还可以通过叶片上加襟翼来增加功率二、调速装置可变桨距调速装置：下图是美国MOD-0型大型风力发电机变桨距调速装置侧翼装置偏心装置（1）偏心装置（2）调向装置尾舵舵轮对风装置四、发电机直流发电机永磁发电机同步交流发电机异步交流发电机。五、塔架塔架用于支撑发电机和调向机构等。因风速随离地面的高度增加而增加，塔架越高，风轮单位面积捕捉的风能越多，但造价、安装费等也随之加大

6、。一般由塔管和3～4根拉索组成,高度6m～9m。六、蓄电池多采用汽车用铅酸电瓶,近年来国内有些厂家也开发出了适用于风能太阳能应用的专用铅酸蓄电池，在以后章节详细介绍。七、控制器和逆变器控制器的功能是控制和显示风力机对蓄电池的充电,使其不至于过充放,以保证正常使用和整个系统的可靠工作。逆变器是把直流电(12V、24V、36V、48V)变成220V交流电的装置。第三节互补发电系统3．1风—光互补发电系统主要特点:弥补独立风力发电和太阳能光伏发电系统的不足,向电网提供更加稳定的电能。(2)充分利用空间,实现地面和高空的合理利用。(3)共用一套送变电设备,降低工程造价。(4)同用一套经营管理

7、人员,提高工作效率,降低运行成本。风－光互补发电系统至少由风机、太阳电池、蓄电池和用电负载四部分组成。系统中由风机、太阳电池和蓄电池联合为用电负载供电。最简单的风-光互补发电系统如图所示。风—光互补发电系统的优点：1.对气象资源利用更充分，在适当的气象条件下可实现昼夜连续发电，提高可供电的稳定性和可靠性。2.单位容量投资和发电成本低于光伏发电系统。3.如果太阳能资源和风资源在时间和强度上互补性好，则可减少电池组容量，因而减少了运行成本（蓄电池寿命一般为三年