3大规模新能源发电及并网讲义技术(1)风电

新能源发电风力发电技术摘要：近年来，风力发电技术得到了很大的发展，在替代传统化石燃料方面展现出很大优势，在应用风电能源的过程中，所应用的风力发电技术对风电能源的成本及质量有重要影响，因此想要充分发挥风电能源的价值，就要加强对风力发电技术的研究，从而进一步提升风力发电的实用性及适用性。

关键词：新能源发电；风力发电技术；应用只有在发展经济的过程中，兼顾环境治理，构建出能够与生态环境和谐共生的发展模式，才能推动社会经济的可持续发展。

在这个过程中，需要关注能源问题，改变现有的能源利用方式，以更加无害的方式进行能源转化以及生产，从而为可持续的社会经济发展模式提供基础。

近些年来，风力发电技术得到了很大的发展，在替代传统化石燃料方面展现出了很大的优势，在应用风电能源的过程中，所应用的风力发电技术对于风电能源的成本以及质量具有重要的影响，因此想要充分发挥风电能源在清洁能源体系中的价值，就需要加强对风力发电技术的研究，从而进一步提升风力发电的实用性以及适用性。

1风力发电的特点风力发电就是使用风能进行发电。

风力发电机组将风能转变为机械能之后再转变为电能，所以风轮、发电机是风电机组中最为关键的部件。

风轮在风力的作用下旋转，把风的动能转变为风轮轴的机械能，风轮的转轴与发电机的转轴相连，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。

目前风力发电中所使用的风电机组风能利用率最高能做到60%左右，一般风力发电场内所使用的现代风轮发电效率仅为40%。

由于风速是不稳定的，处于经常性的变化状态之中，在野外运行的风电机组常常会面临较为恶劣的自然环境，这就会导致风力发电机组相较于其他工业机组运行上更为困难。

我国风力发电机组的使用寿命一般是在20年左右，在世界行业领域中处于较高水平，能够经受住大部分恶劣的自然条件，所以利用率很高。

2风力发电关键技术分析2.1风功率预测技术在风力发电中，风功率预测是十分重要的一项技术，因为对于风电场来说，发电的功率并不是稳定的，受风力大小的影响比较大，风力强则风力发电的功率就大，风力小发电的功率也小。

风电新能源并网技术阐述摘要：经济全球化大背景下，能源紧缺问题随之暴露出来，这就必须要重视风电新能源的科学化应用，为并网安全稳定运行提供保障。

本文介绍了风电新能源的特点，明确风电新能源对并网的挑战，进而围绕风电新能源并网技术开展探究，旨在充分发挥风电新能源价值，为风力发电的迅速发展提供有力支持，促进整个社会可持续发展的实现。

关键词：风电新能源；并网技术在节能环保理念下，电网建设迎来了新的挑战。

现代电网建设中可再生资源开发与利用成为一项重要内容。

风能属于清洁型能源，具有循环利用的特征，能耗少、发展迅速且不会产生污染，因而受到高度重视。

随着风电技术的更新升级，单机容量、并网规模等得以拓展，风力发电以大容量为重要趋势，这就需要高度重视风电新能源并网技术研究，以促进风电并网性能的优化，保障电网系统的稳定安全运行。

一、风电新能源的特点其一，能量密度小。

风电能量有着较小的密度，通过较大尺寸风轮的设计，可促进同等发电容量的获得。

风轮机效率有限，实际应用中效率仅达到20%-50%，垂直轴风轮机可达到30%-40%的效率。

其二，稳定性不足。

从性质上来看，风能属于过程性能源，风向与风速存在变化性，其特点主要表现在随机性和间歇性等方面，风力发电机调控出力难度大，此种情况下，经风电机组所发出的电能也存在明显的波动性。

其三，不利于大量存储。

通过对比发现，蓄电成本明显高于发电成本，电网系统运行过程中，并不具备蓄电能力，大多是基于电量输出来调节收纳电量。

电网存在不可调度性，风能是不可控的，无法依照负荷大小来调节风力风电，电网调度所承担压力巨大，风电机组存在无人值守的情况。

其四，分布于偏远地区。

若地区拥有丰富的风能资源，其与负荷中心的距离相对较远，电网有着薄弱的网架架构，电网输电功能存在明显不足，无法为风电输送提供支持。

未来风电能源的开发与利用，需注重相匹配的风电输送工程的构建，注重电网建设的不断强化。

二、风电新能源对并网的挑战（一）负荷负荷管理实际效果所受电力需求的影响并不显著，电网运行会受到风电场输出反调峰率等因素的影响。

3
直流输电技术介绍
4
核电技术简单介绍
3
P3
风力发电及并网技 术
1 风力发电的基本原理及结构 2 现代风力发电技术的发展概述 风力发电并网中的关键技术 4 未来风电技术发展的展望
P4
中国的能源状况
中国是一个能源资源相对贫乏的国家，人均占有能源资源仅相当于世 界平均数的一半。
主要化石资源占世界资源的比例和排名
天然气
P6
我国电源装机及发电情况
电源
煤电 水电 核电 风电
2009
装机容量
电量
(GW) 652 197 9.1 26
(%) 75% 23% 1.0% 3.0%
(TWh) 2987 513
70 26
(%) 82% 14% 1.9% 0.7%
合计
874
100%
3664
100%
P7
1、风力发电的基本原理及结构
变速恒频风力发电系统
P17
1. 风力发电的基本原理及结构
变速恒频风力发电系统
P18
G128-4.5MW 半直驱
2008年底Gamesa 在西班牙 Cabezo Negro安装了半直驱的G128--4.5MW风电机组 .风轮直径 128米，机头重量250吨
传动系统采用紧凑型设计，包含主轴（双轴承）、两级齿轮箱(1:37)和永磁同步 发电机；
P32
大规模风电接入电网的影响
对调峰调频 能力的影响
风电对电网 的影响
对无功功率 平衡与电压 水平的影响
对稳定性 的影响
对电能质量 的影响
P33
风电并网存在的相关问题
1、并网运行问题 （1）调峰问题 风电出力具有随机性、间歇性，反调

1、只要有坚强的意志力，就自然而然地会有能耐、机灵和知识。2、你们应该培养对自己，对自己的力量的信心，百这种信心是靠克服障碍，培养意志和锻炼意志而获得的。 3、坚强的信念能赢得强者的心，并使他们变得更坚强。4、天行健，君子以自强不息。5、有百折不挠的信念的所支持的人的意志，比那些似乎是无敌的物质力量有更强大 的威力。6、永远没有人力可以击退一个坚决强毅的希望。7、意大利有一句谚语：对一个歌手的要求，首先是嗓子、嗓子和嗓子……我现在按照这一公式拙劣地摹仿为：对 一个要成为不负于高尔基所声称的那种“人”的要求，首先是意志、意志和意志。8、执着追求并从中得到最大快乐的人，才是成功者。9、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 10、发现者，尤其是一个初出茅庐的年轻发现者，需要勇气才能无视他人的冷漠和怀疑，才能坚持自己发现的意志，并把研究继续下去。11、我的本质不是我的意志的结果， 相反，我的意志是我的本质的结果，因为我先有存在，后有意志，存在可以没有意志，但是没有存在就没有意志。12、公共的利益，人类的福利，可以使可憎的工作变为可 贵，只有开明人士才能知道克服困难所需要的热忱。13、立志用功如种树然，方其根芽，犹未有干；及其有干，尚未有枝；枝而后叶，叶而后花。14、意志的出现不是对愿 望的否定，而是把愿望合并和提升到一个更高的意识水平上。15、无论是美女的歌声，还是鬓狗的狂吠，无论是鳄鱼的眼泪，还是恶狼的嚎叫，都不会使我动摇。16、即使 遇到了不幸的灾难，已经开始了的事情决不放弃。17、最可怕的敌人，就是没有坚强的信念。18、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下 去。19、意志若是屈从，不论程度如何，它都帮助了暴力。20、有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。21、意志坚强，就会战胜恶运。22、只有刚强的人，才有神 圣的意志，凡是战斗的人，才能取得胜利。23、卓越的人的一大优点是：在不利和艰难的遭遇里百折不挠。24、疼痛的强度，同自然赋于人类的意志和刚度成正比。25、能 够岿然不动，坚持正见，度过难关的人是不多的。26、钢是在烈火和急剧冷却里锻炼出来的，所以才能坚硬和什么也不怕。我们的一代也是这样的在斗争中和可怕的考验中 锻炼出来的，学习了不在生活面前屈服。27、只要持续地努力，不懈地奋斗，就没有征服不了的东西。28、立志不坚，终不济事。29、功崇惟志，业广惟勤。30、一个崇高 的目标，只要不渝地追求，就会居为壮举；在它纯洁的目光里，一切美德必将胜利。31、书不记，熟读可记；义不精，细思可精；惟有志不立，直是无着力处。32、您得相 信，有志者事竟成。古人告诫说：“天国是努力进入的”。只有当勉为其难地一步步向它走去的时候，才必须勉为其难地一步步走下去，才必须勉为其难地去达到它。33、 告诉你使我达到目标的奥秘吧，我唯一的力量就是我的坚持精神。34、成大事不在于力量的大小，而在于能坚持多久。35、一个人所能做的就是做出好榜样，要有勇气在风 言风语的社会中坚定地高举伦理的信念。36、即使在把眼睛盯着大地的时候，那超群的目光仍然保持着凝视太阳的能力。37、你既然期望辉煌伟大的一生，那么就应该从今 天起，以毫不动摇的决心和坚定不移的信念，凭自己的智慧和毅力，去创造你和人类的快乐。38、一个有决心的人，将会找到他的道路。39、在希望与失望的决斗中，如果 你用勇气与坚决的双手紧握着，胜利必属于希望。40、富贵不能淫，贫贱不能移，威武不能屈。41、生活的道路一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。42、生命里最重 要的事情是要有个远大的目标，并借助才能与坚持来完成它。43、事业常成于坚忍，毁于急躁。我在沙漠中曾亲眼看见，匆忙的旅人落在从容的后边；疾驰的骏马落在后头， 缓步的骆驼继续向前。44、有志者事竟成。45、穷且益坚，不坠青云之志。46、意志目标不在自然中存在，而在生命中蕴藏。47、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。 48、思想的形成，首先是意志的形成。49、谁有历经千辛万苦的意志，谁就能达到任何目的。50、不作什么决定的意志不是现实的意志；无性格的人从来不做出决定。我终 生的等待，换不来你刹那的凝眸。最美的不是下雨天，是曾与你躲过雨的屋檐。征服畏惧、建立自信的最快最确实的方法，就是去做你害怕的事，直到你获得成功的经验。 真正的爱，应该超越生命的长度、心灵的宽度、灵魂的深度。生活真象这杯浓酒，不经三番五次的提炼呵，就不会这样可口！人格的完善是本，财富的确立是末能力可以慢 慢锻炼，经验可以慢慢积累，热情不可以没有。不管什么东西，总是觉得，别人的比自己的好！只有经历过地狱般的折磨，才有征服天堂的力量。只有流过血的手指才能弹 出世间的绝唱。对时间的价值没有没有深切认识的人，决不会坚韧勤勉。第一个青春是上帝给的；第二个的青春是靠自己努力的。不要因为寂寞而恋爱，孤独是为了幸福而 等待。每天清晨，当我睁开眼睛，我告诉自己：我今天快乐或是不快乐，并非由我所遭遇的事情造成的，而应该取决于我自己。我可以自己选择事情的发展方向。昨日已逝，

采用普通同步发电机（全功率变换型）

采用多极永磁同步发电机（全功率变换直驱型）
2.其他分类
按风轮结构划分
按照风轮结构及其在气流中的位臵： 水平轴风力机:叶片围绕一个水平轴旋转，旋转平
面与风向垂直。 垂直轴风力机: 风轮围绕一个垂直轴进行旋转。
当风速超过额定风速时，为了保证发电机的输出功率维持 在额定功率附近，需要对风轮叶片吸收的气动功率进行控制。 对于确定的叶片翼型，在风作用下产生的升力和阻力主要取决 于风速和攻角，在风速发生变化时，通过调整攻角，可以改变 叶片的升力和阻力比例，实现功率控制。
二 、风力发电基础知识
风力机能量转换过程
气流动能为
1 2 E mv 2
m 空气质量，v 气流速度
密度为ρ的气流过面积 S 的气体体积为 V，m= ρ V= ρSv 则单位时间内气流所具有的动能为
1 3 E Sv 2
理想风轮与贝兹（Betz）理论： 风力机的理论最大效率：
max
Pmax 16 0.593 E 27
半直驱型：上述两种类型的综合。中传动比型风力机 减少了传统齿轮箱的传动比，同时也相应减少了多极同 步风力发电机的极数，从而减少了发电机的体积。
P130-37
P130-38
按发电机转速变化划分
恒速型风力机：发电机转速恒定不变，不随风 速的变化而变化。
变速型风力机：发电机工作转速随风速时刻变化 而变化。主流大型风力发电机组基本都采用变 速恒频运行方式。


一 国内外风力发电的发展现状
原《可再生能源中长期发展规划》提出的风电发 展目标是2020年全国风电总装机容量达到3000万 千瓦，调整后的风电装机容量指标可能达到1亿－ 1.5亿千瓦。 根据《新兴能源产业发展规划》，预计到2020年 ，中国新能源发电装机2.9亿千瓦，约占总装机的 17％。其中，核电装机将达到7000万千瓦，风电 装机接近1.5亿千瓦，太阳能发电装机将达到2000 万千瓦（即20GW），生物质能发电装机将达到 3000万千瓦。

技术优势：风能资源丰富风速稳定靠近电力需求中心便于电网接入
发展趋势：随着技术的不断进步和成本的不断降低海上风电将迎来更广阔的发展前景
更高效率：通过改进设计和材料提高风力发电机组的能量转换效率
更低成本：通过规模化和标准化生产降低风力发电的成本使其更具竞争力
更广泛的应用：随着技术的进步和成本的降低风力发电将在更多领域得到应用如海上风电、 分布式发电等
风能预测：利用气象 预测技术预测风能变 化合理安排发电计划 提高风能利用率
优化设计：通过改进风机结构设计降低制造成本 本地化采购：利用本地供应链降低原材料和零部件成本 规模化生产：提高生产效率降低单位产品的生产成本
延长使用寿命：通过维护和保养提高风机的使用寿命从而降低全生命周期成本
关键技术：提高风能利用率和发电效率 设备维护：定期检查和维护确保机组正常运行 可靠性评估：建立可靠性评估体系及时发现并解决问题 创新发展：加强技术研发提高机组可靠性和稳定性
风力发电机组占地 面积较大对土地资 源有一定要求
定义：利用风能发电的设备由风轮、发电机和塔筒等组成 特点：高效、环保、可再生 技术进步：大型化、智能化、海上风电 应用范围：全球范围内广泛使用尤其在风能资源丰富的地区
定义：利用海洋风能进行发电的技术
发展历程：从20世纪90年代开始海上风电技术经历了从试验阶段到商业化发展的过程
定义：用于控制风力发电系 统运行的核心部分
组成：风向传感器、风速传 感器、控制器等
作用：根据风向和风速的变化 自动调整风力发电机组的运行
状态
定义：储能系统是 风力发电系统中用 于储存能量的装置 能够在电力需求低 时储存多余的电能 并在电力需求高时 释放储存的电能。
作用：储能系统可 以平衡风力发电的 输出功率确保稳定 供电；同时还可以 在无风或风力不足 的情况下提供备用 能源。添加标题Fra bibliotek添加标题

简析风电发展与并网技术摘要：现当今，我国经济发展十分迅速，风力发电能够给我国的新能源发电技术奠定扎实的基础保证，属于我国发电方式中最为成熟的一种技术，所以该项技术在我国受到了广泛运用，但当前在实际的风电并网运用后产生了很多急需改进的影响因素，如对电网调度造成的影响、对电力系统稳定性造成的影响等，这些问题都会影响到日常用电情况。

关键词：风电发展；并网技术引言目前，我国风力发电的规模越来越大，风电场的容量也在不断增加，这对缓解我国日益增长的电力需求与传统发电之间的矛盾起到了非常重要的作用。

风力发电将风能势能转化为电能，更加绿色环保。

而且风力发电是一种可再生能源，因此风力发电是一种应用前景非常光明的发电方式。

随着社会经济的不断发展，未来风力发电的容量会越来越高。

然而，与此同时，中国风力发电的成就，也要看到与国际先进技术国家之间的差距，特别是中国的风力发电技术与德国等世界风力发电技术相比，有一定的差距，风电过程中容易体现电网谐波污染和闪烁问题，没有保证供电质量的持续稳定，既会影响电力安全，也会影响终端电力安全。

随着风力发电量的持续增加，这个问题变得越来越明显。

只有从根本上解决这一问题，风电才能更好地为社会做出贡献，保证电力质量，满足社会对电力的需求。

因此，研究风电并网技术对我国当前的风力发电具有重要意义。

1风电基本特点概述风力发电作为一种新能源，其工作方式是利用相关设备将动能转化为电能，而风力发电是一种清洁的、可再生的能源，近年来风力发电在世界各国受到重视，我国也在大力发展风力发电建设。

从世界范围来看，相关计算表明，世界目前可用的风能储量大约是水电资源的10倍。

中国的风能资源也非常丰富，可用于开发利用的风能储量超过10亿千瓦，中国目前安装的风力发电超过2亿千瓦。

风力发电是一种具有代表性的无污染、可再生和清洁能源。

风力发电在我国一些缺水地区发挥着重要作用，如沿海城市、草原牧区、山地高原等地区，非常适合利用风力发电提供电力能源。

据分析，其中只有4％左右的面积有可能安装风力发电机。以 目前的技术水平，颜每色平越方深代公表里风的能资风源能越发丰富电量为330千瓦左右， 平均每年发电量的合理估计为200万度左右。
新能源发电技术
§3.1.4 我国风资源
风能和风力发电
研究表明，全国平均风能密度约为100W/m2，全国风能总储量 约48亿兆瓦，
风力机的效率，还要考虑风力机本身的机械损耗，与风能利用 系数不是一个数值。
新能源发电技术
风能和风力发电
§3.3.2 水平轴风力机的原理
叶尖速比
叶片尖端旋转速率与上游未受干扰的风速之比，称叶尖速比， 常用字母λ来表示。 Cp与λ的对应关系如图所示，其中β为桨距角。
0.5
风 能 0.4 利 用 0.3 系 数 0.2
不同地区的温差和空气中水蒸汽含量不同，形成不同的气压区。
空气从高气压区域向低气压区域的自然流动，称为大气运动。
在气象学上，一般把空气的不规则运动称为紊流，垂直方向的 大气运动称为气流，水平方向的大气运动就是风。
新能源发电技术
风能和风力发电
§3.1.陆风和山谷风(平原风)等。 （1）信风 赤道附近气温高，热气上升；两极气温低，冷气下 降，相互填补空缺 ，冷空气在地面附近从两极流向赤道(高空 反之)。地球自西向东转，北半球东北风，南半球东南风。 （2）海陆风 海洋热容量大。白天日照下陆地温度比海面高， 热空气上升，海面冷空气在地表附近流向陆地，这就是海风。 夜间，陆地比海洋冷却得快，形成流向海洋的陆风。
新能源发电技术
风能和风力发电
巴林世贸中心
风能和风力发电
§3.3 水平轴风力机的结构和原理
§3.3.1 水平轴风力机的结构
目前应用较多的是水平轴风力机，且多用螺旋桨型叶片。 水平轴风力机主要包括风轮、塔架、机舱等部分。

为人们关注的热点。
压缩空气储能电站的建设
?世界上第一个商业化CAES电站为1978年在德国建造的 Huntdorf 电站，装机容量为 290 MW，换能效率 77%，运行至今，累计启 动超过 7000次，主要用于热备用和平滑负荷。
?在美国，McIntosh 电站装机容量为 100 MW，Norton 电站装机 容量为2.7GW，用于系统调峰；2005年由 Ridge 和 EI Paso 能源 公司在 Texas 开始建造 Markham 电站，容量为 540 MW。
大规模储能蓄电的作用
用于调节可再生能源发电系统供电的连续性和稳定性 用于电网的“削峰填谷” 用于用电大户的“谷电”蓄电 用于重要部门和重要设施的应急电源及备用电源 用于“非并网”风电光伏直接利用中的调节电源
储能技术的分类
电能可以转换 为化学能、势 能、动能、电 磁能等形态存 储，按照其具 体方式可分为 物理、电磁、 电化学和相变 储能四大类型
超导线圈在通过直流电流时没有焦耳损耗。因此，超导 储能适用于直流系统。它可传输的平均电流密度比一般常 规线圈要高１－２个数量级；可以达到很高的能量密度， 约为108J／m3。
它与其他的储能方式如蓄电池储能、压缩空气蓄能、抽 水储能及飞轮储能相比，具有转换效率高（可达９５％）， 响应速度快(毫秒级)，功率密度和能量密度大，寿命长、污 染小等优点。缺点是成本高，包括装置成本和运行成本。
超级电容器的问世实现了电容量由微法级向法拉级的飞跃，彻底改 变了人们对电容器的传统印象。目前，超级电容器已形成系列产品，实 现电容量 0.5-1000F ，工作电压 12-400V ，最大放电电流 400-2000A 。
优点：循环寿命若干万次，比功率高； 缺点：比容量小；单位能量投资高； 关键：开拓毫秒-秒级的应用、降低成本

风电新能源发展与并网技术分析摘要：随着环保呼声不断的增长以及能源资源的发展形势越来越紧张，现在全世界对再生新能源的开发和应用基于高度重视。

目前，最受关注的就是风能，并且风能已经成为目前发展最好的能源，而且还得到了很好的发展，但是在实际应用过程中也存在一些问题，对输电网经济和运行安全带来了一定的冲击。

关键词：风电新能源；并网技术；分析在面对资源缺乏的世界性难题前，风能的出现给世界各个国家都带来了新的发展希望，风能是可再生的清洁性能源，在实际应用过程中能够大量生产，而且还有着很高的利用率。

对于我国高原地区、沿海地区、缺水地区、草原牧区以及交通不便利的地区，都能够因地制宜开发风电能源，该项目的开发和利用已经成为可持续发展战略中非常重要的组成。

一、风电新能源的特点风力发电是在风力发电机以及相关控制系统的基础上对其进行有效控制，逐渐将风能转变为电能。

风能发电的特点就是风能是可再生资源，而且在实际应用过程中还不会释放有毒气体，具有环保性高，造价低的特点，但是在实际应用过程中会存在一些不可控制的因素。

（一）风能具有不稳定性风能在某种程度上来说属于间断性能源，风向和风速会随着季节的变化从而发生改变，从而导致风能属性具有一定的间歇性和随机性，这些不稳定因素导致风力发电机调控力度难以均匀控制。

所以说，风电机组所发出的电能会随时发生变化。

（二）风场位置相对比较偏远风能源丰富的地区大多数都是在沿海地区，该区域人口居住较少，距离用电负荷中心相对来说比较偏远，而且当地电网结构设计相对来说比较薄弱，风电外送过程中会受到一定的限制，还需要进一步加强当地电网建设，在一定程度上促使国家电网建设和传输面临着很大的挑战。

（三）风能密度稀疏，风能发电不便大量储存只有风力发电机风轮尺寸够大，那么发电设备才能够与发电容量更好的相融。

而且储存电能成本相对来说比较高，已经远远超出其他发电成本。

因此，在整个风力发电系统中，风电系统几乎没有蓄电的能力，大多数都是通过调节收纳电量来完成电量输出。

3.1 风的特性及风能利用
3.1.1 风的产生
风是大气对流运 动的表现形式，由太 阳辐射热和地球自转、 公转和地表差异等引 起。
地球上风的运动
N
NE NNE
NNW
3.1.2 风的特性与风能
NW
1、风的表示法
ENE
北 东
北西 西
WNW W
E
ESE
（1）风向的表示法 风吹来的地平
方向定为风的方向。 风向一般用16个方 位表示，也可以用 角度表示。观测风 向的仪器，目前使 用最多的是风向标。
风能的来源
根据理论计算，太阳辐射到地球的热能中约2%转 变成风能，大气总风能为1017kW，可开发利用的总 量约35000亿kW，是水能的10倍。
风能资源（世界）
风能资源的利用，取决于风能密度和可利用风能年累积小 时数。按照有效风能密度的大小和3-20m/s风速全年出现 的累积小时数，我国风能资源的分布可划分为4类区域。
发热装置
水
空气
油
直流电
交流电 整流
抽水蓄能
压缩空气
液压电动机
电解制氢
蓄电池
涡轮机
机械负载
涡轮机
逆变
发电机
电网
热能
供暖、 供热水
灌溉
交、直流电能负荷
助航
风能转换与应用情况
E 0.53
（2） 风能 空气在1s内以速度ν流过面积为S截面的动能。
表达式为：W ES 0.5v3S
（3） 风能的特点 优点：蕴量巨大、可再生、分布广泛、
没有污染
缺点：密度低（只有水力的1/816）、不
稳定、地区差异大
4、风能资源
• 风能资源储量估算值是指离地面10米高度层的风能资源 量，而非整个大气和近地层的风能量。

22
2.2.2 风力发电机
1 恒速恒频异步风力发电机 FSIG
Pe jQe
异步发电机 Γ 型等值电路：
U s
Is
Xm
Xs
Rr / s
Xr
异步发电机注入电网的功率和功率因数角为：
Pe
Re[US (
U S
jX
m
//(
Rr s
)* ] jX)
sRr Rr2 s2 X
2
U
S
2
tan1( Rr2 X (X X m )s2 )
18
2.2.2 风力发电机
1 恒速恒频异步风力发电机 FSIG 异步电机转差率 为：
异步电机定子三相绕组电流产生转速等于同步转速n1的旋转磁 场，当转子转速n小于同步转速n1时，转差率0<s<1，异步电机 从电网吸收有功和无功，异步电机工作在电动机状态；当异步 电机在风力机的驱动下转速超过同步转速，转差率s<0时，电机 吸收原动机机械功率转换为电磁功率并向电网输出，异步电机 处于发电机状态。
在实际工程中，风力发电系统中的发电机类型主要集中于：基于鼠 笼式异步发电机的恒速恒频风电机组、基于绕线式双馈异步发电机 的变速恒频风电机组和基于永磁式同步发电机的直驱型风电机组。
17
2.2.2 风力发电机
1 恒速恒频异步风力发电机 FSIG
电
齿轮箱
网
鼠笼型感 应发电机
软启动 装置 无功补偿
升压 变压器
，SPs称作转差功率。风力机输出到
发电机转子轴上的机械功率Pm、网侧变流器从电网吸收的有功
Pg有关系： Ps Pm Pr Pg Pr sPs
双馈发电机输出到电网的有功功率Pe为：