风能利用技术讲座_四_风力发电

风力发电原理

▲1-3 风能具有哪些特点？ （1）风能蕴藏量大、分布广。（2）风能是可再生能源。（3）风能利用基本没有对环境的直接污染和影响。(4)风能的能量密度低。（5）不同地区风能差异大。（6）风能具有不稳定性。 ▲1- 风力发电技术的发展状况 当前风电技术和设备的发展主要呈现大型化、变速运行、变桨距、无齿轮箱等特点。 (1)水平轴风电机组技术成为主流。（2）风电机组单机容量持续增大。（3）变桨距技术得到普遍应用。（4）变速恒频技术得到快速推广。（5）直驱式、全功率变流技术得到迅速发展。（6）大型风电机组关键部件的性能日益提高。（7）智能化控制技术广泛应用。（8）叶片技术不断进步。（9）适应恶劣气候环境的风电机组得到重视。（10）低电压穿越技术得到应用。 （11）海上风电技术成为重要发展方向。（12）标准与规范逐步完善。 ▲2-8 为什么国际上通行的计算平均的时间间隔都取在10min至2h范围？ 由范德豪芬的平均风速功率谱曲线可知，在10min至2h范围的平均风速功率谱低而平坦，平均风速基本上是稳定值，可以忽略湍流的影响。 ▲2-9 什么是风速廓线？ 在大气边界层中，由于空气运动受地面植被、建筑物等得影响，风速随距地面的高度增加而发生明显的变化，这种变化规律成为风剪切或风速廓线。▲2-11 什么是风向玫瑰图？ 风向玫瑰图常用来表示某一风向一年或一个月出现的频率。 ▲2-15 风在静止叶片上的空气动力是如何形成的？ 由于叶片上方和下方的气流速度不同（上方速度大于下方速度），因此叶片上、下方所受的压力也不同（下方压力大于上方压力），总得合力F即为叶片在流动空气所受到的空气动力。 ▲2- 风的测量设备？ 风向：风向标、光电管、码盘。风速：皮托管、热线风速仪、风杯、螺旋叶片。 ▲2- 风能资源评估及风电场选址 评估参数：平均风速、主要风向分布、风功率密度、年风能可利用小时。宏观选址：（1）风能质量好（2）风向基本稳定（3）风速变化小（4）尽量避开灾难性天气频发地区（5）发电机组高度范围内风速的垂直变化小。（6）地形条件好。（7）地址情况能满足塔架基础、房屋建筑施工的要求，远离强地震带等。（8）对环境的不利影响小。（9）尽可能接近电网并考虑并网可能产生的影响。（10）交通方便。微观选址：（1）考虑地形的影响（2）考虑机组的排列方式。 ▲4-7 什么是并网风力发电机变速恒频运行方式？哪些类型的发电机？ 在不同风速下，为了实现最大风能捕获，提高风电机组的效率，发电机的转速必须随着风速的变化不断进行调整，处于变速欲行状态，其发出的频率需通过一定的恒频控制技术来满足电网要求。双馈异步交流发电机，永磁低速交流发电机 ▲4-8 双馈异步发电机的基本工作原理。 (公式)n2为转自中通入频率为f2的三项对称交流励磁电流后所产生的旋转磁场相对于转自本身的旋转速度（r\min），改变f2,即可改变n2。设n1为对应于电网频率50Hz时发电机的同步转速，而n为发电机转自本身的旋转速度，只要n+n2=n1，则定子绕组感应出的电动势的频率将始终维持为电网频率f1不变。由转差率公式s=。。。可得f2=sf1。所以只要在转子的三相对称绕组中通入转差频率的电流，双馈异步发电机可实现变速恒频运行的目的。 双馈型异步发电机实行交流励磁，励磁电流的可调量为其幅值、频率和相位。调节频率，可保证发电机转速变化时发出电能频率的稳定；调节幅值，可调节发出的无功功率；改变转子励磁电流的相位，调节了发电机的功率角。在一定工况下，转子也向电网馈送能量。 ▲4-9 叙述双馈异步发电机的功率流向。 （1）亚同步状态当n

风力发电机原理

《可再生能源与可持续发展》作业题目：风力发电机原理 班级：08机制4班 姓名：毛羽西 学号：0822405 教师：李永国 2011年11 月

目录 1 风力发电机概述 (2) 2 水平轴涡轮发电机 (2) 2.1 水平轴涡轮机结构 (3) 2.2 水平轴涡轮机叶片 (4) 2.3 发电机 (5) 2.4 制动系统 (6) 3 风力发电前景展望 (7) 结论 (7) 参考文献： (7)

风力发电机原理 1 风力发电机概述 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。 风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机＋充电器＋数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。 风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。 风力发电机的基本工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，将风的动能转变为风轮轴的机械能，风轮轴带动发电机旋转发电。其中风能转化装置称为风力机。风力机的核心部分为叶轮的设计，随着空气动力学的飞速发展，叶轮设计已经取得了巨大的进步。[1] 2 水平轴涡轮发电机 正如其名字的含义，水平轴风力涡轮机的转轴是水平安装的，与地面平行。水平轴风力涡轮机需要使用偏航调整装置时刻根据风向进行调整。偏航系统通常包括电机和变速箱，用于缓慢左右移动整个转子。涡轮机的电子控制器读取风向标设备（机械或电子风向标）的位置，并调整转子位置以尽量捕获最大的风能。水平轴风力涡轮机使用塔架将涡轮机组件上升到最适合风速的高度（这样叶片便不会碰到地面），并且占用非常少的地面空间，因为几乎所有组件都在高达80米的空中。

DL_T_5383-2007风力发电场设计技术规范

风力发电场设计技术规范DL/T5383-2007 Technical specification of wind power plant design 1.范围本标准 规定了风力发电场设计的基本技术要求。本标准适用于 装机容量5MW及以上风力发电场设计。 2.规范性引用文件 GB5005935~110KV变电所设计规范 GB5006166KV及以下架空电力线路设计规范 DL/T5092110KV~500KV架空送电线路设计技术规程 DL/T5218220KV~500KV变电所设计技术规程 3.总则 3.0.1风力发电场的设计应执行国家的有关政策，符合安全可靠、技术先进和经济合理 的要求。 3.0.2风力发电场的设计应结合工程的中长期发展规划进行，正确处理近期建设与远期 发展的关系，考虑后期发展扩建的可能。 3.0.3风力发电场的设计，必须坚持节约用地的原则。 3.0.4风力发电场的设计应本着对场区环境保护的，减少对地面植被的破坏。 3.0.5风力发电场的设计应考虑充分利用声区已有的设施，避免重复建设。 3.0.6风力发电场的设计应本着“节能降耗＂的原则，采用先进技术、先进方法，减少 损耗。 3.0.7风力发电场的设计除应执行本规范外，还应符合现行的国家有关标准和规范的规 定。 4.风力发电场总体布局 4.0.1风力发电场总体布局依据：可行性研究报告、接入系统方案、土地征占用批准 文件、地质勘测报告、环境影响评价报告、水土保持评价报告及国家、地方、 行业有关的法律、法规等技术资料、 4.0.2风力发电场总体布局设计应由以下部分组成： 1.风力发电机组的布置 2.中央监控室及场区建筑物布置 3.升压站布置。 4.场区集电线路布置 5.风力发电机组变电单元布置 6.中央监控通信系统布置 7.场区道路 8.其他防护功能设施（防洪、防雷、防火） 4.0.3风力发电场总体布局，应以下因素： 1.应避开基本农田、林地、民居、电力线路、天然气管道等限制用地的区域。 2.风力发电机组的布置应根据机组参数、场区地形与范围、风能分布方向确定，并与本声规划容量、接入系统方案相适应。 3.升压站、中央监控室及场区建筑物的选址应根据风力发电机组的布置、接入系统的方案、地形、地质、交通、生产、生活和安全要素确定，不宜布置在主导风能分布的下风各或不安全区域内。 4.场区集电线路的布置应根据风力发电机组的布置，升压站的位置及单回集电线路的输送距离、输送容量、安全距离确定。

浅谈风力发电技术的现状及发展前景

浅谈风力发电技术的现状及发展前景 摘要：主要介绍了风力发电机的主要组成、种类、我国风力资源的分布情况、发展前景、风力发电的优越性，以及我国风力发电亟待解决的问题。 关键词：风力发电；资源分布；风机的分类；发展前景 风能是一种可再生的清洁能源，近30年来，国际上在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善，并网型风力发电机单机额定功率最大已经到5MW，叶轮直径达到126m。今后，国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。 1 风力发电机的主要组成 1.1 小型风力发电机 小型水平轴风力机主要组成部分有：风轮、发电机、塔架、调向机构、蓄能系统、逆变器等。 （1）风轮 风轮是风力机从风中吸收能量的部件，其作用是把空气流动的动能转变为风轮旋转的机械能。水平轴风力发电机的风轮是由1~3个叶片组成的。叶片的结构形式多样，材料因风力机型号和功率大小而定，如木心外蒙玻璃钢叶片、玻璃纤维增强塑料树脂叶片等。 （2）发电机 在风力发电机中，已采用的发电机有3种，即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。小型风力发电机多采用同步或异步交流发电机，发出的交流电通过整流装置转换成直流电。 （3）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。 （4）调向机构 垂直轴风力机可接受任何方向吹来的风，因此不需要调向机构。对于水平轴风力机，为了得到最高的风能利用效率，应用风轮的旋转面经常对准风向，需要对风装置。常用的调向机构主要有尾舵、舵轮、电动对风装置。 （5）限速机构 当风速高于风力机的设计风速时，为了防止叶片损坏，需要对风轮转速进行控制。 （6）贮能装置 贮能装置对独立运行的小型风力机是十分重要的。其贮能方式有热能贮能、化学能贮存。 （7）逆变器 用于将直流电转换为交流电，以满足交流电气设备用电的要求。 1.2 大型风力发电机组 大型风力发电机组由两大部分组成：气动机械部分和电气部分。气动机械部分包括风轮、低速轴、增速齿轮箱、高速轴，其功能是驱动发电机转子，将风能转换为机械能。电气部分包括异步发电机、电力电子变频器、变压器和电网，其功能是将机械能转换为频率恒定的电能。近年来，又研制成功了直驱式变速恒频风力发电机组（无增速齿轮箱）。 2 风力发电机的种类

风力发电机的工作原理

风力发电机的工作原理 风力发电机原理 是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。 风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机＋充电器＋数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。 风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。 通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用，获得500W甚至1000W乃至更大的功率出。 使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电，其节约的程度是明显的，一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进，以前只是在少数边远地区使用，风力发电机接一个15W的灯泡直接用电，一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步，采用先进的充电器、逆变器，风力发电成为有一定科技含量的小系统，并能在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯；高速公路可用它做夜晚的路标灯；山区的孩子可以在日光灯下晚自习；城市小高层楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机，不但可以防止停电，而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区，风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务，使人们看电视及照明用电与城市同步，也能使自己劳动致富。

风电场施工组织设计方案

编制说明 《》是我单位根据招标人提供的设计文件，招标文件的描述及现场考察结果, 参考现行国规，结合我单位多年来的各类工程建设经验，并格按照ISO9001质量管理体系、GB/T28001职业安全健康管理体系、ISO14001环境管理体系，针对本工程场道路、风机基础等施工重点，本着为建设单位保质量、保工期的最终要求，并经我单位工程技术人员论证和案研讨比较，提出了我们的施工案，在施工中将进一步深化完善各分部、分项工程施工案，并报建设单位和监理审批，实现华能即墨丰城风电场一期49.5MW工程风机吊装平台、场道路、风机基础、箱变基础、接地施工A标段“优质、高速、安全、低耗、环保”的施工总目标。

第一章、编制依据 一、招标文件 华能即墨丰城风电场一期49.5MW工程风机吊装平台、场道路、风机基础、箱变基础、接地施工A标段招标文件。 二、主要技术标准、规规程

三、主要法规 四、其他文件 1、省文明施工管理规定； 2、省建设主管部门的管理条例及办法； 3、现场调查所取得的资料； 4、我单位编制的华能即墨丰城风电场一期49.5MW工程风机吊装平台、场道路、风机基础、箱变基础、接地施工A标段预算资料； 5、建筑业十项新技术； 6、施工案研讨记录。

第二章、工程概况 一、工程简介 二、工程概况 华能即墨丰城风电场一期工程场址位于即墨市境，即墨市位于东经120°07′～121°23′，北纬36°18′～36°37′之间，东临黄海，与日本、国隔海相望，南依崂山，近靠。地势由东南向西北倾斜，东部多为低山丘陵，西部低洼。 本期工程共设20台风机，风机轮毂高度75m，单机容量为1.5MW，风机基础设计级别为2级，结构安全等级为2级，抗震设计烈度为6度，相应地震动峰值加速度0.05g。本工程分两个标段，其中A标段为1＃～10＃风机基础、箱变基础、吊装平台、接地工程及场道路（包括升压站的进站道路、利用道路的改造）；B标段为11＃～20＃风机基础、箱变基础、吊装平台、接地工程及风机间连接道路（包括利用道路的改造）。 风机基础采用圆形钢筋混凝土扩展基础，天然地基。圆形基础底

1.1.4 小型风力发电系统的技术特点[共13页]

第1章 离网风力发电系统的技术特点和运行条件 15 取决于它的设计是配合强风地带（配较大型发电机），还是配合弱风地带（配较小型发电机）。 发电机的额定输出功率是指发电机在额定转速下输出的功率。由于风速不是一个稳定值，因而发电机转速会随风速而变化，因此输出功率也会随风速变化。当实际风速低于设计风速时，发电机的实际输出功率将达不到额定值；当风速高于设计风速时，实际输出功率将高于额定值。当然，由于风力发电机的限速和调速装置及发电机本身设计参数的限制，发电机的输出功率不会无限增大，只能在某一范围内变动。 在风速很低的时候，风力机的风轮会保持不动。当到达切入风速时（通常为3～4m/s ），风轮开始旋转并牵引发电机开始发电。随着风力越来越强，输出功率会增加。当风速达到额定风速时，风力发电机会输出额定功率。之后输出功率会保持大致不变。当风速进一步增加，达到切出风速的时候，风力机会制动，不再输出功率，以免损坏。 风力发电机的性能可以用功率曲线来描述，如图1-4所示。功率曲线显示了在不同风速下（切入风速到切出风速）风力发电机的输出功率。为特定地点选取合适的风力发电机，一般方法是采用风力发电机的功率曲线和该地点的风力资料进行发电量估算。 图1-4 风力发电机功率曲线 3．风力发电机组的保护功能 风力发电机组应具备的保护功能或装置有：偏航、反向电磁制动、折翼保护、泄荷器。风力发电机的运行及保护需要一个全自动控制系统，它必须能控制自动启动、叶片桨矩的调节（在变桨矩风力发电机上）及在正常和非正常情况下停机。除了控制功能，还应具有监控功能，以提供运行状态、风速、风向等信息。该系统是以计算机为基础，除了小的风力发电机外，其控制及监测还可以远程进行。控制系统具有的主要功能如下。 ① 顺序控制启动、停机以及报警和运行信号的监测。 ② 偏航系统的低速闭环控制。 ③ 桨矩装置（如果是变桨矩风力发电机）快速闭环控制。 ④ 与风电场控制器或远程计算机的数据通信。 风力发电机的控制系统应能在恶劣的条件下，根据风速、风向对系统加以控制，使其在稳定的电压和频率下运行，并监视齿轮箱和发电机的运行温度、液压系统的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停机。 1.1.4 小型风力发电系统的技术特点 一般把发电功率在10kW 级及以下的风力发电机称作小型风力发电机。小型风力发电机

中国华能集团公司风电场工程设计导则

中国华能集团公司风电场工程设计导则目录 1 范围 1.1 本导则适用于中国华能集团公司及其全资、控股公司所属或管理的国内建设的陆上风电场工程，在国外投资建设的工程可参照执行。 1.2本导则适用于装机容量为50MV级以上的并网型风电场工程设 计，其他规模和离网型风电场工程可参照执行。 1.3本导则适用于风电机组单机容量为750kM级以上的风电场工场设计，其它机组可参照执行。 1.4本导则适用于新建和扩建的风电场工程设计，改建工程的设计可参照执 行。 1.5本导则由中国华能集团公司负责解释。 2 总则 为贯彻落实中国华能集团公司“两高一低” （高速度、高质量、低造价）的基建方针，按照“安、快、好、少、廉”的基建工作管理要求，规范和促进中国华能集团公司所属区域公司、产业公司的风电场工程建设工作，统一和明确设计标准，特制定本导则。 本导则作为中国华能集团公司的企业标准，如与国家的强制性标准不一致时，应按照国家标准执行。 本导则按国家和行业现行的标准、规程、规范编制。如遇标准、规程、规范调整或新增，则以最新颁布的标准、规程、规范为准。 风电场工程设计一般包括风电场和升压变电站（开关站）两部分，风电所 长勤务员接入系统设计按有关规定执行。

风电场工程设计的基本原则 1风电场工程设计应符合安全可靠、技术先进和经济适用的要求； 2风电场工程设计应在工程中长期规划的基础上进行，应正确处理近期 建设和远期规划的关系，充分考虑后期工程建设的可能性； 3风电场工程设计应充分利用场区已有的设施，统筹考虑分期建设情况，避免重复建设； 4风电场工程设计中，工程建设用地应与规划、国土等部门相直辖市，必须坚持节约用地、集约用地的原则； 5风电场工程设计应落实环境保护和水土保持措施，减少工程建设对环境和植被的破坏； 6风电场工程设计应采用先进技术、先进方法，减少损耗，以达到节能降耗的目的； 7风电场工程设计应符合劳动安全与工业卫生的要求，落实安全预评价提出的安全对策措施； 8风电场工程生产运营管理模式一般考虑“无人值班、少人值守”的原则。 风电场工程设计一般包括工程规划、预可行性研究、可行性研究（项目核准申请报告）、招标设计、施工图设计、竣工图编制等阶段。各设计阶段文件编制深度应满足国家和待业现行的标准、规程、规范及相关规定的要求。 各设计阶段的工作内容 1工程规划阶段 按照风电场工程规划的编制要求，收集基本资料，编制风电场工程规划报告，主要工作内容和深度根据“国家发展改革委办公厅关于印发风电场工程前期工作有关规

风力发电机组防雷设计方案

风力发电机组防雷设计方案 深圳天顺科技有限公司曾中海 一：概述 风能是当前技术最成熟、最具备规模开发条件的可再生洁净能源。风能发电为人与自然和谐发展提供了基础。由于风力发电机组是在自然环境下工作，不可避免的会受到自然灾害的影响。 由于现代科学技术的迅猛发展，风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径随着增高，相对的也增加了被雷击的风险，雷击成了自然界中对风力发电机组安全运行危害最大的一种灾害。雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。我国沿海地区地形复杂，雷暴日较多，应充分重视雷击给风力风电机组和运行人员带来的巨大威胁。例如，红海湾风电场建成投产至今发生了多次雷击事件，据统计，叶片被击中率达4%，其他通讯电器元件被击中率更高达20% 。 为了降低自然灾害带来的损失，必须充分了解它，并做出有针对性的防范措施。 二：风机对比介绍 风电变速恒频风力发电系统，主要分为双馈式和直驱式。双馈式风力发电系统由于其变流器容量（滑差功率）只占系统额定功率的30％左右，能较多地降低系统成本，因此双馈式系统受到了广泛的关注。与双馈式相比，直驱式采用低速永磁同步发电机结构，无需齿轮箱，机械损耗小，运行效率高，维护成本低，但是，由于系统功率是全功率传输，系统中变流器造价昂贵，控制复杂（本文重点介绍直驱式风电系统雷电防护）。 直驱风力发电系统风轮与永磁同步发电机直接连接，无需升速齿轮箱。首先将风能转化为频率和幅值变化的交流电，经过整流之后变为直流，然后经过三相逆变器变换为三相频率恒定的交流电连接到电网。通过中间电力电子变化环节，对系统有功功率和无功功率进行控制，实现最大功率跟踪，最大效率利用风能。 直驱式风力发电系统中的电力电子变换电路（整流器和逆变器）可以有不同的拓扑结构（常见2种见图1、2）。 图1 图2 三：设计依据标准

国内外风力发电技术的现状与发展趋势_田德

2007.01 Renewable Energy Industry 51 风能是一种可再生的清洁能源。近３０年来，国际上在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善，并网型风力发电机单机额定功率最大已经到５ＭＷ，叶轮直径达到１２６ｍ。截止２００５年世界装机容量已达５８，９８２ＭＷ，风力发电量占全球电量的１％。中国成为亚洲风电产业发展的主要推动者之一，其总装机容量居世界第８位，２００５年新增装机容量居世界第６位。今后，国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。 １　引 言 风是最常见的自然现象之一，是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”，流动空气具有的动能称之为风能。因此，风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织（ＷＭＯ）和中国气象局气象科学研究院分析，地球上可利用的风能资源为２００亿ｋＷ，是地球上可利用水能的２０倍。中国陆地１０ｍ高度层可利用的风能为２．５３亿ｋＷ，海上可利用的风能是陆地上的３倍，５０ｍ高度层可利用的风能是１０ｍ高度层的２倍，风能资源非常丰富。 风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一［１］。风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水，而且还有风力致热、风帆助航等。因此，开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力，从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。在本文中，将对国内外风力发电技术的现状和发展趋势进行论述。 ２　风力发电基本知识 ２．１　风能的计算公式 空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为Ａ，则当风速为Ｖ的风流 经叶轮时，单位时间风传递给叶轮的风能为 其中：单位时间质量流量ｍ＝ρ ＡＶ 在实际中，式中： ＰＷ—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能，即风能功率，Ｗ； Ｃｐ—叶轮的风能利用系数； ?ｍ—齿轮箱和传动系统的机械效率，一般为０．８０—０． ９５，直驱式风力发电机为１．０；?ｅ—发电机效率，一般为０．７０—０．９８；?—空气密度，ｋｇ／ｍ３； Ａ—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，ｍ２； Ｖ—风速，ｍ／ｓ。 田 德 （内蒙古农业大学新能源技术研究所，呼和浩特　０１００１８） 国内外风力发电技术 的现状与发展趋势

风力发电机控制原理

风力发电机控制原理 本文综述了风力发电机组的电气控制。在介绍风力涡轮机特性的基础上介绍了双馈异步发电系统和永磁同步全馈发电系统，具体介绍了双馈异步发电系统的运行过程，最后简单介绍了风力发电系统的一些辅助控制系统。 关键词：风力涡轮机；双馈异步；永磁同步发电系统 概述： 经过20年的发展风力发电系统已经从基本单一的定桨距失速控制发展到全桨叶变距和变速恒频控制，目前主要的两种控制方式是：双馈异步变桨变速恒频控制方式和低速永磁同步变桨变速恒频控制方式。 在讲述风力发电控制系统之前，我们需要了解风力涡轮机输出功率与风速和转速的关系。 风力涡轮机特性： 1，风能利用系数Cp 风力涡轮从自然风能中吸取能量的大小程度用风能利用系数Cp表示： P---风力涡轮实际获得的轴功率 r---空气密度 S---风轮的扫风面积 V---上游风速 根据贝兹（Betz）理论可以推得风力涡轮机的理论最大效率为：Cpmax=0.593。 2，叶尖速比l 为了表示风轮在不同风速中的状态，用叶片的叶尖圆周速度与风速之比来衡量，称为叶尖速比l。 n---风轮的转速 w---风轮叫角频率 R---风轮半径 V---上游风速 在桨叶倾角b固定为最小值条件下，输出功率P/Pn与涡轮机转速N/Nn的关系如图1所示。从图1中看，对应于每个风速的曲线，都有一个最大输出功率点，风速越高，最大值点对应得转速越高。如故能随风速变化改变转速，使得在所有风速下都工作于最大工作点，则发出电能最多，否则发电效能将降低。

涡轮机转速、输出功率还与桨叶倾角b有关，关系曲线见图2 。图中横坐标为桨叶尖速度比，纵坐标为输出功率系统Cp。在图2 中，每个倾角对应于一条Cp=f(l)曲线，倾角越大，曲线越靠左下方。每条曲线都有一个上升段和下降段，其中下降段是稳定工作段（若风速和倾角不变，受扰动后转速增加，l加大，Cp减小，涡轮机输出机械功率和转矩减小，转子减速，返回稳定点。）它是工作区段。在工作区段中，倾角越大，l和Cp越小。 3，变速发电的控制 变速发电不是根据风速信号控制功率和转速，而是根据转速信号控制，因为风速信号扰动大，而转速信号较平稳和准确（机组惯量大）。 三段控制要求： 低风速段Ｎ＜Ｎｎ，按输出功率最大功率要求进行变速控制。联接不同风速下涡轮机功率－转速曲线的最大值点，得到ＰＴＡＲＧＥＴ＝ｆ（ｎ）关系，把ＰＴＡＲＧＥＴ作为变频器的给定量，通过控制电机的输出力矩，使风力发电实际输出功率Ｐ＝ＰＴＡＲＧＥＴ。图３是风速变化时的调速过程示意图。设开始工作与Ａ２点，风速增大至Ｖ２后，由于惯性影响，转速还没来得及变化，工作点从Ａ２移至Ａ１，这时涡轮机产生的机械功率大于电机发出的电功率，机组加速，沿对应于Ｖ２的曲线向Ａ３移动，最后稳定于Ａ３点，风速减小至Ｖ３时的转速下降过程也类似，将沿Ｂ２－Ｂ１－Ｂ３轨迹运动。 中风速段为过渡区段，电机转速已达额定值Ｎ＝Ｎｎ，而功率尚未达到额定值Ｐ＜Ｐｎ。倾角控制器投入工作，风速增加时，控制器限制转速升，而功率则随着风速增加上升，直至Ｐ＝Ｐｎ。 高风速段为功率和转速均被限制区段Ｎ＝Ｎｎ／Ｐ＝Ｐｎ，风速增加时，转速靠倾角控制器限制，功率靠变频器限制（限制ＰＴＡＲＧＥＴ值）。 ４，双馈异步风力发电控制系统 双馈异步风力发电系统的示意见图４，绕线异步电动机的定子直接连接电网，转子经四象限ＩＧＢＴ电压型交－直－交变频器接电网。 转子电压和频率比例于电机转差率，随着转速变化而变化，变频器把转差频率的转差功率变为恒压、恒频（５０ＨＺ）的转差功率，送至电网。由图４可知： Ｐ＝ＰＳ－ＰＲ；ＰＲ＝ＳＰＳ；Ｐ＝（１－Ｓ）ＰＳ Ｐ是送至电网总功率；ＰＳ和ＰＲ分别是定子和转子功率 转速高于同步速时，转差率Ｓ＜０，转差功率流出转子，经变频器送至电网，电网收到的功率为定、转子功率之和，大于定子功率；转速低于同步转速食，Ｓ＞０，转差功率从电网，

风电施工组织设计方案

第一部分总体策划 第1章编制依据及执行标准和规 1.1 编制依据 《电力建设工程施工技术管理导则》 国投吐番小草湖一期49.5MW风电场工程招标文件 国投吐番小草湖一期49.5MW风电场工程招标文件公告及招标编号中能建西北电力建设第四工程公司施工技术管理标准 我司对国投吐番小草湖一期49.5MW风电场施工现场实际情况的调查1.2 执行标准和规程规 《建筑地基基础工程施工质量验收规》GB50202－2002 《混凝土结构工程施工质量验收规》GB50204－2002 《混凝土结构设计规》GB50010－2002 《混凝土质量控制标准》GB50164－1992 《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175－1999 《混凝土外加剂》GB8076－1997 《混凝土外加剂应用技术规》GB50119－2003 《普通混凝土用碎或卵质量标准及检验法》JGJ53－1992 《普通混凝土用砂质量标准及检验法》JGJ52－1992 《混凝土拌合用水标准》JGJ63－1989 《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55－2000 《钢筋焊接及验收规程》JGJ18－2003 《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499－1998

《电气装置安装工程接地装置施工及验收规》GB50169－92 《接地装置工频特性参数的测量导则》DL475－92 《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规》GB50168－92 以上标准若有新的版本则执行新标准，替代原有标准。 第2章工程概况 2.1 工程建设规模 2.1.1 工程名称 国投吐番小草湖一期49.5MW风电场工程 2.1.2 投资单位 国投电力控股股份有限公司 2.1.3 工程建设规模 国投吐番小草湖一期49.5MW风电场工程规划33台1500kW风力发电机组。每台风力发电机组均配置一台箱式变压器。 本标段工程包括如下容：风机基础地基处理，风机基础施工，箱式变电站基础施工，场检修道路施工。 2.2 工程自然条件 2.2.1工程地址 国投吐番小草湖风电场一期49.5MW项目位于新疆维吾尔自治区吐番地区，与乌木齐市公路里程约133km，与吐番市公路里程约72km，与大河沿镇公路里程约48km。风电场位于新疆吐番小草湖规划风区中的小草风电场，场地开阔，交通条件较好。 2.2.2 工程地质情况

风力发电机文献综述

林内小型风力发电机风叶的设计 摘要：随着国民经济的持续发展，能源危机的阴影正日益困扰着人类的生产和生活，因此人们开始把目光风能这个取之不尽、用之不竭的清洁能源，若风力发电机跟森林中的监测传感器配合，则能有效利用自然资源，实现可持续发展。本文就林内小型风力发电机叶片原有的基础上进行优缺点分析，总结国内外风力发电机的发展和现状。 前言 本人毕业设计题目为《林内小型风力发电机叶片部件的设计》，主要针对垂直轴风力发电机叶片部件的设计进行研究，对现有风力发电机的叶片发展历史进行总结分析，探索其优越性和可行性。本文主要查询了2000年以来的有关小型风力发电文献期刊。 主体 风力发电机分为水平轴风机和垂直轴风机。 水平轴风机最为典型的代表是3个叶片的荷兰风车，也是目前阶段技术最成熟，应用最广泛，占据主流市场的产品。水平轴风机主要包括叶片技术、发电机和传动技术、并网技术三大部分。其中叶片技术是其核心部分，叶片除了靠叶素理论计算和设计外，还要靠经验对计算值进行修正，对操作人员的技术要求十分高。而我国是从20世纪80年代后期才涉足风力发电这一新兴行业，技术远远落后与世界发展水平，其研究主要是引进、吸收、消化叶片设计技术，没有自己的独立成果。到2006年底，中国进入或正在进入大型风机市场的厂商已超过20家1 ，从企业数量上看，中国的企业数量超过了全世界风机厂商数量的一倍以上，但均缺乏叶片这一核心技术的独创性。 垂直轴风机，即转轴垂直于地面的风机，其历史可以追溯到几千年前，人们利用垂直轴风车进行提水。而垂直轴风力发电机的发明则要比水平轴的晚很多，知道20世纪20年代才开始出现。由于人们普遍认为垂直轴风轮的尖速比不可能大于1，风能利用率低于水平轴风力发电机，因而导致垂直轴风机长期得不到重视。然而，随着科技日新月异和人类认识水平的不断提高，人们逐渐意识到垂直轴风机的尖速比不能大于1只适用于阻力型风机，而升力型风机的尖速比甚至可以达到6，并且其风能利用率也不低于水平轴，于是越来越多的人认识到垂直轴风机的发展前景，并大大提高了其研发技术，取得了突破性进展。 垂直轴风力发电机呈H型，与水平轴风力发电机相比较，其优越性体现在：设计方法先进，风能利用率高，启动风速低，无噪音；除了在风电场应用以外，还可以充分利用大型建筑物的集风作用和大型建筑物顶层的空间、高度，建造风电大楼和零能耗大楼；城市公共照明和高速公路亦可以通过风、光互补方式大量应用风力发电机；具有风资源条件的企事业单

中国华能风电工程设计导则

中国华能风电工程设计导则 1 范围1 2 总则2 3 风能资源测量12 3.1 风电场宏观选址12 3.2 测风方案13 3.3 测风数据采集与整理18 4 风能资源分析评判21 4.1 风能资源分析21 4.2 风能资源评判26 5 风电场总体规划29 5.1 建设条件初步分析与评判 29 5.2 风电场总体规划34 6 风电机组选型36 6.1 风电机组选型原则 36 6.2 风电机组选型比较 37 6.3 风电机组轮毂高度选择40

6.4 风电场发电量估算 40 7 风电场总体布置42 7.1 风电机组布置方案 43 7.2 微观选址45 7.3 升压变电站位置选择48 8 风电场测量50 8.1 测量原则50 8.2 测量技术要求51 8.3 测量成果59 9 风电场地质勘察60 9.1 勘察时期划分60 9.2 各时期勘察技术要求62 9.3 勘察成果整编69 10 风电场土建设计71 10.1 交通工程71 10.2 风电机组基础设计78 10.3 箱变基础设计 101 11 升压变电站土建设计102

11.1 升压变电站总平面布置原则 102 11.2 建筑设计107 11.3 结构设计112 11.4 采暖、通风空调设计 117 11.5 给排水设计123 12 电气设计128 12.1 接入电力系统设计128 12.2 电气一次设计 143 12.3 电气二次设计 158 12.4 场内架空线路设计186 13 消防设计193 13.1 一样设计原则 193 13.2 消防总体设计 194 13.3 工程消防设计 195 13.4 施工消防设计197 14 劳动安全与工业卫生198 14.1 一样规定 198 14.2 要紧危险有害因素分析 200

古建筑物防雷设计方案

XXX寺古建筑物防雷设计方案 河南扬博防雷科技有限公司 、古建筑物现场概述 XXX属北温带大陆性气候，日照充足，昼夜温差大。全年日照数2808 小时， 年最高气温达40 摄氏度，最低气温为-20 摄氏度，年均温9.5 摄氏度，

年均降水量460 毫米，年平均蒸发量1025 毫米，蒸发量大于降水量，雨量集中在每年的7、8、9 月份。冬春季节多风，最大风速7.2 米/ 秒，风向多北西。结冰期从11月开始，翌年3月解冻，冰期约5 个月。冻土深度0.5--0.8 米。无霜期平均202 天。文物馆为歇山式仿古建筑，长米，宽米，高米。主体是XX结构，屋顶上层坡，下部坡，全部用琉璃瓦勾彻，金碧辉煌，雄伟壮观。主殿两侧，东西长米，宽米。文物馆主殿高大并且没有雷电防护措施。整体防雷在不破坏整体美观并安全、经济的原则下进行设计。本案结合贵方实际情况对寺内文物作详尽设计。 二、古建筑物防雷设计依据及设计方案 GB50057-1994 《建筑物防雷设计规范》（2010年版） GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 GA267-2000 《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》 IEC 61024 《建筑物防雷》 GB50165-92 （摘要）《古建筑木结构维护与加固技术规范》 GB/T 50314-2000 《智能建筑设计标准》 YD/T926-1~3（2000）《大楼综合布线总规范》 GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》 GB2887—89 《计算机场地安全要求》 依据中国气象局第11 号令《防雷装置设计审核和竣工验收规定》、符合 《气 象法》、《防雷减灾管理办法》、《省气象条例》、《省防雷减灾实施办法》和《市人民政府关于加强防雷减灾工作的通知》等相关防雷规范进行设计。 三、河南扬博防雷公司简介

风力发电工程初步设计内容深度规定(A版)

中国华电集团公司 风力发电工程初步设计内容深度规定 （A版） 中国华电集团公司

2012年1月北京

第一章总则 第一条为规范风力发电工程设计管理工作，落实《中国华电集团公司风电项目设计管理程序（试行）》的有关要求，统一集团公司所属风电工程初步设计文件的编制原则、内容及深度要求，保障工程建设安全、质量、进度和投资四大控制目标的实现，依据国家、行业和相关法律及规定，特制订本规定。 第二条集团公司风力发电工程应按照本规定的要求组织开展初步设计工作，初步设计的内容、深度应符合本规定要求，初步设计报告由集团公司批准。 第二章适用范围 第三条本规定适用于集团公司及其全资、控股公司所属或管理的国内陆上新建或扩建风电场工程，其他风电工程可参照执行。 第四条本规定适用于单机容量850kW及以上、装机容量为30MW及以上的并网型风电场工程设计，其他规模和离网型风电场工程可参照执行。 第三章规范性引用标准及相关文件 第五条下列文件中的条款通过本规定的引用，而成为本规定的条款。最新版本适用于本规定。 《风力发电场设计技术规范》(DL/T5383-2007)

《35kV～110kV变电所设计规范》（GB50059-1992） 《220kV～500kV变电所设计技术规程》（DL/T 5218-2005） 《66kV及以下架空电力线路设计规范》（GB50061-2010）《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010） 《变电站总布置设计技术规程》（DL/T 5056-2007） 《国家电网公司输变电工程初步设计内容深度规定第2部分：变电站》（Q/GDW 166.2-2007） 《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007） 《高压输变电设备的绝缘配合》（GB311.1-1997） 《火力发电厂与变电站设计防火规范》（GB50229-2006）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001) 《风电场场址工程地质勘察技术规定》（发改能源〔2003〕1403号） 《风电机组地基基础设计规定（试行）》（FD003-2007） 《厂矿道路设计规范》（GBJ22-87） 电监会《关于切实加强风电场安全监督管理遏制大规模风电机组脱网事故的通知》（办安全〔2011〕26号） 电监会《关于风电机组大规模脱网事故中机组低电压脱网情况和无功补偿装置动作情况的通报》（办安全〔2011〕48号）《国家能源局关于加强风电场并网运行管理的通知》（国能新能〔2011〕182号）