风电技术培训资料1离网风力发电系统

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1、离网风力发电系统1、离网风力发电系统的原理和功能离网风力发电系统的原理是利用风力驱动风力机风轮转动，并将转矩传递到发电机，带动发电机发出电能。与此同时，借助风力机的调向、调速机构、电气控制及变流装置，将瞬息变化的风能转换为稳定的、可直接应用的电能。在无风、风力发电机组不能运行发电时，为保持系统不间断供电，离网风力发电系统还要配备电能储存装置。风力发电机发出的交流电经整流后直接向蓄电池组充电及直流负载供电，经变流器（单相或三相）还可向交流负载供电。在离网风力发电系统中有两条主线，一是功率能量转换，另一是过程控制及安全防护。两者协调作用，使系统完成发电、供电功能。离网风力发

2、电系统属于独立的发电供电系统，在电力网络不能覆盖的区域，利用风能资源解决当地的电力需求，是非常适用的新能源设备。在规模较大的风电场，可以作为大型并网发电系统的补充，充分利用风电场在高度和地面的空间，安装中小型风力发电系统，以增大风电场的装机容量。在有些地区受风能资源、地理环境、交通和运输安装等条件制约不便于安装大型风力发电机，却更适合安装使用中小型风力发电机。在很多风能资源较丰富的地区，还可以中小型风力发电系统为主体，采用风、光、柴油发电机组、蓄电池组和双向逆变器等多能互补的方式组成微电网或分布式发电供电站。2、离网风力发电系统的构成离网风力发电系统是由风轮、传动、发电

3、机、迎风回转机构、调邙艮）速机构、塔架和基础、电气控制系统、储能装置、变流器（含逆变和低压并网装置）以及用电负荷等构成。附图AHBJ-7.6/lOkW变桨距风力发电组结构外形图，是一种比较典型的离网风力发电系统wittrnnrrnnmL□□oOo©m⑪xo©W©般憾撚©側姓拥級®电锄⑨mo6)«fi⑪B口口0o口口0ooO2.1•风轮风轮是风力发电机的动力部件，它将风能转换为机械能，以旋转的方式通过风轮轴将转动力矩传递（直接驱动或经过齿轮箱）给发屯机。风轮由叶片和轮毂组成，叶片设计成具有高转换效率的空气动力外形。风轮按风轮轴的布置分为水平轴和立轴；按结构构分为定桨距和

4、变桨距；水平轴按风轮所在位置又分为上风向和下风向。（参见风轮）。2.2发电机发屯机将机械能转换为电能。发电机按类型分为同步和异步发电机；励磁和永磁发电机；直流和交流发电机。按运行方式又分为内转子和外转子。当前离网型风力发电机组采用的发电机多为同步三相永磁式交流发电机，而且是直接驱动的低转速、内转子运行方式。这种发电机为永磁体转子，无励磁电流损耗，它比同容量电励磁发屯机效率高、重量轻、体积小、制造工艺简便、无输屯滑环，运转时安全可靠，容易实现免维护运行。它的缺点是电压调节性能差。一种爪极无刷自励磁交流发电机，具备励磁电流自动调节功能。在为独立运行的小型风力发电机配套时，可

5、以有效的避免因风速变化，发电机转速变化而引起的端电压波动，使发电机的电压和电流输出保持平稳。2.3传动装置及增速齿轮箱目前国内生产的lOOkW以下的机型多采用风轮直接驱动低转速永磁发电机的结构。无齿轮箱的风力机外形紧凑，结构简单，运行可靠，避免了齿轮箱的维护和检修。国外离网风力发电机组有的采用增速齿轮箱把风轮的低转速提速到每分钟千转以上，再带动发电机发电。发出相同功率，发电机运行在高转速时体积小、重量轻、制造成本低。但是为风力机配套的增速齿轮箱要求体积小、重量轻、效率高、噪音小、密封好、能承受冲击载荷、寿命长。这种齿轮箱的制造成本高，还会带来维护、检修的麻烦。因此齿轮箱

6、的取舍应从系统整体的技术性、经济性综合考虑做出选择。2.4迎风机构风向在不断的变化，为了更多的获取风能，在正常状态下风力机必须跟踪风向保持风轮正对风的迎风位置。迎风机构常见的有：尾舵、舵轮、风轮下风向布置和电力驱动。基本要求是在风向变动±15°范围内跟踪风向变化使风轮迎风。2.4.1尾舵尾舵因其结构简单、制造工艺简便，是小型风力发电机常用的一种迎风机构。它是由尾杆和舵板组成。通过尾杆长度和舵板而积的配置，在风向偏离风轮轴线±15°范围内尾舵能响应风向变化、使风轮保持迎风状态。推荐：风轮回转盘而距塔杆0.1D-0.125D（D—风轮直径），尾杆长度为0.5D-0.6D,尾

7、舵而积为0.024D2-0.03D适当增加尾杆长度可降低风力机主体的回转角速度，减轻陀螺力的影响，使风力机运行更平稳。2.4.2舵轮舵轮是由气动转矩较大的多叶片风轮组成。舵轮安装在回转体上，其盘而与风轮盘而相垂直，风轮迎风时舵轮侧风；当风轮偏离风向时舵轮迎风，舵轮在风力作用下转动，通过增加扭矩的传动机构驱动风力机主体回转，使风轮保持迎风状态。与尾舵相比，舵轮外观紧凑，迎风调节过程中风力机主体的回转角速度低，风力机运行平稳。它适用于风轮直径大于10m的风力机。2.4.3风轮下风向布置风轮在风力作用下绕塔架顶端支承转动，转至塔架的下风向稳定