风力发电原理

风力发电原理

风力发电机工作原理是：风的动能（即空气的动能）转化成发电机转子的动能，转子的动能又转化成电能．

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。

1.电源星形接法,输出可做4线制,为了安全,增加接地线,实行5线制,以实现漏电保护等多种形式的安全措施.这种方式供电,如三相线路按星形接负载,各自所接的负载平衡时,其中零线(或叫中线,N线),对地电压为0,如不平衡,对地将产生一定的电压,其数值与接地电阻有关.理论上讲:其线电压为380伏,相电压220伏,而通过负载的电流有两种,一.如接零线,不平衡接法的线电流不等于相电流,二.如不接零线,线电流等于相电流.如按三角形接法,线电压为380伏,相电压为220伏,各自线电流为相电流的根号3倍,其电流:当负载平衡时,线电流各负载相等,不平衡时不等.

2.电源三角形接法,输出为三线制,也可4线制.当负载星形接法时,其线电压为380伏,其相电压对于平衡接法,其相电压220伏,线电流与相电流相等,不平衡时,其负

载中点电压存在偏移.线电流与相电流不等.当负载三角形接法时,其线电压为 380伏,相电压为380伏,其电流:负载平衡时线电流为相电流的根号3倍.

第一章风电场的运行

目前，国内风力发电机组的单机容量已从最初的几十千瓦发展为今天的几百千瓦甚至兆瓦级。风电场也由初期的数百千瓦装机容量发展为数万千瓦甚至数十万千瓦装机容量的大型风电场。随着风电场装机容量的逐渐增大，以及在电力网架中的比例不断升高，对大型风电场的科学运行、维护管理逐步成为一个新的课题。风电场运行维护管理工作的主要任务是通过科学的运行维护管理，来提高风力发电机组设备的可利用率及供电的可靠性，从而保证电场输出的电能质量符合国家电能质量的有关标准。风电场的企业性质及生产特点决定了运行维护管理工作必须以安全生产为基础，以科技进步为先导，以设备管理为重点，以全面提高人员素质为保证，努力提高企业的社会效益和经济效益。

第一节风电场运行工作的主要内容

风电场运行工作的主要内容包括两个部分，分别是风力发电机组的运行和场区升压变电站及相关输变电设施的运行。工作中应按照DL/T666-1999《风力发电场运行规程》的标准执行。

一、风力发电机组的运行

风力发电机组的日常运行工作主要包括：通过中控室的监控计算机，监视风力发电机组的各项参数变化及运行状态，并按规定认真填写《风电场运行日志》。当发现异常变化趋势时，通过监控程序的单机监控模式对该机组的运行状态连续监视，根据实际情况采取相应的处理措施。遇到常规故障，应及时通知维护人员，根据当时的气象条件检查处理，并在《风电场运行日志》上做好相应的故障处理记录及质量记录；对于非常规故障，应及时通知相关部门，并积极配合处理解决。

风电场应当建立定期巡视制度，运行人员对监控风电场安全稳定运行负有直接责任，应按要求定期到现场通过目视观察等直观方法对风力发电机组的运行状况进行巡视检查。应当注意的是，所有外出工作（包括巡检、起停风力发电机组、故障检查处理等）出于安全考虑均需两人或两人以

上同行。检查工作主要包括风力发电机组在运行中有无异常声响、叶片运行的状态、偏航系统动作是否正常、塔架外表有无油迹污染等。巡检过程中要根据设备近期的实际情况有针对性地重点检查故障处理后重新投运的机组，重点检查起停频繁的机组，重点检查负荷重、温度偏高的机组，重点检查带“病”运行的机组，重点检查新投入运行的机组。若发现故障隐患，则应及时报告处理，查明原因，从而避免事故发生，减少经济损失。同时在《风电场运行日志》上做好相应巡视检查记录。

当天气情况变化异常（如风速较高，天气恶劣等）时，若机组发生非正常运行，巡视检查的内容及次数由值长根据当时的情况分析确定。当天气条件不适宜户外巡视时，则应在中央监控室加强对机组的运行状况的监控。通过温度、出力、转速等的主要参数的对比，确定应对的措施。

二、输变电设施的运行

由于风电场对环境条件的特殊要求，一般情况下，电场周围自然环境都较为恶劣，地理位置往往比较偏僻。这就要求输变电设施在设计时就应充分考虑到高温、严寒、高风速、沙尘暴、盐雾、雨雪、冰冻、雷电等恶劣气象条件对输变电设施的影响。所选设备在满足电力行业有关标准的前提下，应当针对风力发电的特点力求做到性能可靠、结构简单、维护方便、操作便捷。同时，还应当解决好消防和通信问题，以便提高风电场运行的安全性。

由于风电场的输变电设施地理位置分布相对比较分散，设备负荷变化较大，规律性不强，并且设备高负荷运行时往往气象条件比较恶劣，这就要求运行人员在日常的运行工作中应加强巡视检查的力度。在巡视时应配备相应的检测、防护和照明设备，以保证工作的正常进行。

风电场场区内的变压器及附属设施、电力电缆、架空线路、通信线路、防雷设施、升压变电站的运行工作应执行下列标准： SD292-1988《架空配电线路及设备运行规程（试行）》

DL/T 572-1995《电力变压器运行规程》

GBI4285-1993《继电保护和安全自动装置技术规程》

DL/T T596-1996《电力设备预防性试验规程》

DL408-1991《电业安全工作规程（发电厂和变电所电气部分）》

DL409-1991电业安全工作规程（电力线路部分）》

DL/T 5027-1993《电力设备典型消防规程》

DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》

电力部（79）电生字53号《电力电缆运行规程》

第二节风电场运行工作的主要方式

随着风电场的不断完善和发展，各风电场运行方式也不尽相同。工作中采用的主要形式有：风电场业主自行维护和专业运行公司承包运行维护。

一、风电场业主自行维护

风电场业主自行维护是指业主自己拥有一支具有过硬专业知识和丰富管理经验的运行维护队伍，同时还需配备风力发电机组运行维护所必需的工具及装备。作为业主，初期一次性投资较大，而

且还必须拥有一定的人员技术储备和比较完善的运行维护前期培训，准备周期较长。因此，这种维护方式对一些新建的中小容量电场来说，不论在人员配备还是在工程投资方面都不一定很合适。目前国内的几家建场历史较长，风力发电机组装机容量较大的电场多采用此种运行方式。

二、专业运行公司运行维护

随着国内风电产业的不断发展，风电场的建设投资规模越来越大，一些专业投资公司也开始更多地涉足风电产业。这样就出现了风电场的业主不一定熟悉风力发电机组的运行维护方式，或是只愿意参与电场的运营管理，而不希望进行具体运行维护工作的情况。于是业主便将风电场的运行维护工作部分或者全部委托给专业运行公司负责。目前，这种运行方式在国内还处于起步阶段，公司的规模有待进一步发展壮大，管理模式有待进一步规范。 由于影响风电场生产指标的因素较多，作为业主应当结合电场的实际状况，合理量化运行管理的工作内容，制定出明确、客观的承包经营考核指标，用于检查考核合同的完成情况。

此外，国外的一些风力发电机组制造商也都设有专门的售后服务部门，为风电场业主提供相应的售后技术服务。由于地域原因，国外一些厂家在完成质保期内的服务工作后，很难保证继续提供快捷、周到的技术服务，或是服务费用较高，风电场业主不能承受。随着国内风力发电机组制造商的增多，服务时效和费用的问题已得到了较好的解决。并且一些国内厂家已初步具备了为业主提供长期技术服务的能力，这种运行模式在今后也会有一定的发展空间。

第二章机组常规巡检和故障处理

风电场的维护主要是指风力发电机组的维护和场区内输变电设施的维护。风力发电机组的维护主要包括机组常规巡检和故障处理、年度例行维护及非常规维护。在工作中应根据电场实际执行下列标准：

DL/T797-2001《风力发电场检修规程》

SD230-1987《发电厂检修规程》

DL/T573-1995《电力变压器检修导则》

DL/T574-1995《有载分接开关运行维修导则》

一、机组常规巡检

为出现保证风力发电机组的可靠运行，提高设备可利用率，在日常的运行维护工作中建立日常登机巡检制度。维护人员应当根据机组运行维护手册的有关要求并结合机组运行的实际状况，有针对性地列出巡检标准工作内容并形成表格，工作内容叙述应当简单明了，目的明确，便于指导维护人员的现场工作。通过巡检工作力争及时发现故障隐患，防范于未然，有效地提高设备运行的可靠性。有条件时应当考虑借助专业故障检测设备，加强对机组运行状态的监测和分析，进一步提高设备管理水平。

二、风力发电机组的日常故障检查处理

（1）当标志机组有异常情况的报警信号时，运行人员要根据报警信号所提供的故障信息及故障发生时计算机记录的相关运行状态参数，