下载文档原格式
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。
新能源风力发电技术解析 摘要：改革后，受我国社会发展的影响，带动了我国科学技术水平的进步。现阶段，为了满足社会经济发展在能源方面的需求，缓解持续上升的能源消耗量，提高新能源开发力度成为重中之重。文章探究了风力发电的基本原理及优势，列举风力发电主要技术类型，包括风功率预测、风电机组功率调控、无功电压自动化控制等，通过技术解读，合理预估风力发电技术短期发展趋势，希望能从理论层面对推广该项技术有所帮助。
关键词：新能源；风力发电；技术分析 引言 对于电力能源的需求不断提升，传统的发电方式，一般为通过燃烧大量的化石燃料来产生电能，而通过这种方式生产电力能源不仅可持续性较低，还会在其生产与利用的过程中产生环境污染。环境污染一直是制约我国经济快速发展的难题，经济发展同时又依赖电力等能源作为支撑。因此，为构建可持续发展型社会，就必须加快转型我国现有的能源结构，增强对无污染的清洁型能源的利用。近年来，随着生态环保发展理念的深入人心，以风力发电为代表的创新性、清洁型能源生产模式获得广泛运用，风力发电虽然已经能够替代一部分传统的火力发电，但在应用风电能源的同时，还必须关注电力生产的成本与质量，进一步深化对风力发电技术的研究，有利于增强风电能源的安全性、适用性。
1新能源发电技术概述 新能源是指以风能、太阳能、生物质能等为主的新型能源，具有可再生、清洁度高、储量大等特点，有广阔的发展前景。传统火力发电方式不仅需要大量传统能源（煤炭、石油等），导致传统能源紧缺，还带来了一系列环境污染问题。因此，国家加大了对新能源的开发力度，以期逐步取代传统能源。新能源发电技术的发展分为研发、示范、推广及生产四个阶段。目前，我国新能源发电技术中比较成熟、在电力系统中应用比较广泛的是光伏发电技术、风能发电技术及水力发电技术。此外，地热发电技术及生物质能发电技术也在不断成熟，而天然气水合物发电技术及受控核聚变发电技术仍处于研发阶段。
2相关技术分析 2.1风功率预测 （1）按照预测周期可分为超短期、短期及中长期预测。超短期预测多用于风电实时调度；短期预测法适用于调整机组组合与备用资源；中长期预测法在测评风电系统维护效率与风能资源调配合理性方面表现良好。（2）依照预测模型可分为物理法、统计法及组合模型法。物理法是利用设施装置模拟风电场周边区域的气候状况，获得风向、风速、气压及空气密度等参数，在此基础上建设风电功率模型；统计法运用数学函数，结合相关性分析获得预测结果，计算得出既有数据和预测数据之间的数学关系，统计法主要运用的数学工具为时间序列及机械学习算法；组合模型法是通过整合其他功率预测法，构建与实际情况较为符合的预测模型，综合各类预测方法优势，获得精准度较高的功率预测结果。
风力发电机组偏航系统常见故障浅析发布时间：2022-11-13T08:11:39.808Z 来源：《中国电业与能源》2022年13期作者：吕明星[导读] 随着我国社会经济的不断发展，对电力资源的需求不断增加，目前，产生电能吕明星黑龙江省新产业投资集团龙江清洁能源有限公司 150090摘要：随着我国社会经济的不断发展，对电力资源的需求不断增加，目前，产生电能的方式也越来越多样化，以满足社会生产和日常生活所需的电能供应量。
利用风力发电机发电和供电已成为社会生产和日常生活的重要方式，风力发电机的偏航系统在利用风能发电的过程中起着重要的作用，分析和发现偏航系统中可能出现的故障对于风力发电机的正常运行至关重要。
本文对整机运行过程中横轴、主动和电动滚动偏航系统的偏航噪声、偏航减速箱齿、偏航制动盘磨损等扰动进行了分析讨论，并提出了相应的解决方案，该方案为风力发电机偏航系统的故障分析和处理提供了参考。
关键词：风力发电机；偏航系统；故障分析前言风能是一种可再生的清洁能源，取之不尽、用之不竭，是人与自然和谐共处、实现经济和社会可持续发展的新能源。
近几年，随着人们对全球气候变化问题重视程度与日俱增，风力发电得到了快速发展，尤其在一些发展中国家，如中国、印度及拉丁美洲一些国家，风电行业的大规模发展逐步提上日程。
由于风的方向是不断变化的，水平轴风力发电机组需要靠偏航系统不断调整方向，最大限度的利用风能，目前市场上偏航系统有多种形式，从传动形式方面分液压偏航和电动偏航，从控制方面分主动偏航和被动偏航，从偏航布置形式方面分内啮合驱动和外啮合驱动偏航，从偏航轴承形式方面分滚动偏航和滑动偏航。
水平轴、主动型、电动驱动的滚动偏航系统驱动机构主要包括偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航制动盘等几部分组成。
由于风向不断变化，水平轴风力涡轮机必须通过其偏航系统不断调整其方向，以最大限度地利用风能。
目前，市场上的偏航系统形式有很多种，传动形式有液压偏航和电动偏航，控制形式有主动偏航和被动偏航。
风力发电系统运行及控制方法摘要：加强使用各类新能源的发展，风力发电系统作为一种新能源逐渐被应用到人们的生活和工作，利用风力发电系统不仅可以减少煤炭资源的消耗，保护环境，减少环境污染，电力供应质量可以继续为我国提供安全高效的保障。
本文主要研究风力发电系统的运行与控制。
关键词：风力发电系统；运行控制；方法前言：今天，随着技术无污染、高效发展的发展，各国都在积极探索和研究风能和其他新能源的开发，特别是在当前能源短缺的形势下。
风力发电系统的研究越来越重要。
根据各种运行方式和控制技术，风力发电系统可分为定速恒频系统和变速恒频系统，以充分利用风能。
1风力发电系统结构风力发电系统的系统结构，主要由风轮、齿轮箱、发电机和转换器设备和其他设备，风轮主要是用来捕获风能，然后进一步将捕获的风能转化为机械能，机械能可以用到人们生活中的发电中，可以利用风的能量由发电机最终完成发电，然后转移到电网实现发电的目的。
以小型风力发电系统中风力发电机为例简单介绍，小型风力发电系统主要由小型风力发电机、发电机、三相无控整流器、升压变换器、逆变器、滤波器、直流电压负载和负载局部用户部分组成。
和谐运行，促进风电系统正确运行与控制。
在风力发电系统的运行控制过程中，为了实现风力发电机组的最大功率跟踪，对变换器进行了一系列相关的控制研究。
2风力发电系统液压系统综述压力冲击应保持在最小值，压力冲击大能造成危险。
即使在电源故障恢复的情况下，也必须保证安全的工作条件。
下列外部因素不影响液压系统的运行：（1）污染介质；（2）沙尘；（3）杂质；（4）外加磁场、电磁场和电场；（5）阳光；（6）振动。
如果液压系统是保护系统的一部分，电网故障和外部极限温度不应危及系统的正常运行。
同步发电机以恒定的速度运行，它不受连接电网频率作用，也不受转矩的影响。
电网频率所规定的速度也是通常的同步速度。
异步发电机也是一种发电机，它允许一定的偏离，即偏离电网频率所规定的速度。
风力发电机组安全性设计与性能评估一、风力发电机组安全性设计风力发电机组作为一种新能源装置，其安全性设计尤为重要。
以下是针对风力发电机组的安全性设计要求和措施：1. 高品质的材料和工艺：风力发电机组的安全性关键在于选用高品质的材料和采用先进的工艺。
确保风力发电机组在工作中能够承受高速风、大风、雨雪等恶劣天气条件的冲击。
2. 结构强度设计：风力发电机组需要经受恶劣天气的考验，因此结构强度设计是至关重要的。
必须确保发电机组的塔筒、桨叶、变桨系统和传动系统等结构部件具备足够的强度和刚度，以提供稳定的运行和长期的使用寿命。
3. 稳定性设计：为了确保风力发电机组在高速风下的稳定性，设计中需要考虑高涵道比、合理的桨叶结构和变桨系统的支撑设计。
同时，选择合适的液压系统和电控系统，以及配备倾角控制系统，提高风力发电机组的整体稳定性和安全性。
4. 安全监测和保护系统：风力发电机组需要配备安全监测和保护系统，实时监测关键参数，如主轴承温度、风速、电网电压等，确保发电机组的正常运行。
同时，当监测到异常情况时，需要能够自动切断电源、停止发电机组运转，避免安全事故的发生。
二、风力发电机组性能评估风力发电机组的性能评估是为了确保其发电效率和可靠性。
以下是针对风力发电机组的性能评估指标和方法：1. 功率曲线分析：利用风速仪等设备，测量风力发电机组在不同风速下的输出功率，得出其功率曲线。
通过功率曲线分析，可以评估风力发电机组的额定功率、切入风速、切出风速等性能指标。
2. 发电效率评估：根据风力发电机组的额定功率和实际发电功率，计算发电效率。
同时，还需考虑电流和电压波动对发电效率的影响，以及传动系统的损耗等因素。
3. 可靠性评估：评估风力发电机组的可靠性需要考虑其故障频率、故障恢复时间和可用性等指标。
通过分析故障日志和维修记录，计算出故障指标，并结合运行时间和维修时间，进行可靠性评估。
4. 资源利用率评估：评估风力发电机组的资源利用率需要考虑其发电量与风能资源之间的关系。
新能源风力发电技术基础知识风力大点技术是把风能转变为电能的技术。
通过风力发电机实现，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。
人类对于风能的开发利用也很早就开始了。
但是，近代火力、水力发电机的广泛应用和20世纪50年代中东油田的发展，使风力发电机的发展缓慢下来。
在我国风力发电机组的研制工作开展较早，但是没得到足够的重视与支持，因而发展较慢。
如今在我国风能利用与风力发电技术虽然有了一定的进展，与国外先进国家相比较仍然存在差距，尤其是在大型风力发电机组的开发与研制方面。
风力发电机一般有风轮、发电机（包括装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。
风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能。
发电机在风轮轴的带动下旋转发电。
风轮是集风装置，它的作用是把流动空气具有的动能转变为风轮旋转的机械能。
一般风力发电机的风轮由2个或3个叶片构成。
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。
风力发电机中调向器的功能是使风力发电机的风轮随时都迎着风向，从而能最大限度地获取风能。
一般风力发电机几乎全部是利用尾翼来控制风轮的迎风方向的。
尾翼的材料通常采用镀锌薄钢板。
限速安全机构是用来保证风力发电机运行安全的。
限速安全机构的设置可以使风力发电机风轮的转速在一定的风速范围内保持基本不变。
塔架是风力发电机的支撑机构，稍大的风力发电机塔架一般采用由角钢或圆钢组成的桁架结构。
风力机的输出功率与风速的大小有关。
由于自然界的风速是极不稳定的，风力发电机的输出功率也极不稳定。
风力发电机发出的电能一般是不能直接用在电器上的，先要储存起来。
目前风力发电机用的蓄电池多为铅酸蓄电池。
风轮叶片是风力机最重要的部件之一，其平面和剖面几何形状与风力机空气动力特性密切相关。
目前，水平轴风力机叶片一般为2 片或3 片。
两叶片风轮的制造成本较低，但叶片几何形状及风轮旋转速度相同时，两叶片风轮对应最大风能利用系数的转速比较高、由脉动载荷引起的风轮轴向力变化也较大。
风力发电机齿轮箱简介 摘 要 随着全球经济的迅速发展和人类生活水平的日益提高,对能源的需求越来越大，环境的破坏也渐趋严重，新能源的开发及利用是当今社会发展的必然趋势。风能作为一种清洁环保的绿色能源受到世界各国的青睐，而将风能转化为电能的装置--风力发电机的研究也是现在的一大热门主题。本文主要介绍了风力发电机传动系统的主要部分--齿轮箱，对其设计要求、结构类型、零部件进行了介绍，同时结合自身专业知识进对其工作环境、存在的失效故障问题进行了简单研究。
关键词：新能源；风力发电机；齿轮箱；工作环境；失效问题 ABSTRACT With the rapid development of global economy and the increasing of human living standard, the demand for energy is more and more large, the destruction of the environment is also becoming more serious, thedevelopment of new energy and utilization is the inevitable trend of social development.Wind power as a kind of clean and environmental protection green energy is favored by countries around the world, and the device which changes wind energy into electrical energy--wind turbine, theresearch of it is now a hot topic. The paper mainly introduced the drive system of wind turbines--gearbox, the design requirements, structure types and main components of it are introduced. At the same time, according to the own professional knowledge,the work environment and the existing questionabout fault has been simply studied by according to the own professional knowledge.
Keywords：new energy sources;wind turbine;gear box;the work environment;the failure problems 1 绪论 随着科技进步和国民经济的日益发展，石油资源日益枯竭，而燃煤、核能等又存在大量环境污染和安全隐患，寻找新的可再生清洁能源、改善世界能源结构就成为了世界各国迫在眉睫的头等大事。风力发电作为可再生绿色能源，越来越受到世界各国的关注和重视，我国中长期规划明确支持“重点研究开发大型风力发电设备”，风电装置由此得到迅速发展。2009 年，全球风机装机容量已达159213MW，新增装机容量 38312 MW，增长率为 31.7%。中国则继续在世界风能发展中发挥领军作用，2009年新增装机容量达1.38×104MW，第四次实现超过1倍增长[1]。 随着全球经济的迅速发展和人类生活水平的日益提高，对能源的需求越来越大。化石燃料是人类最早利用的能源之一。从18世纪开始，即随着英国产业革命的发生和发展，化石资源—最先是煤炭,然后是石油和天然气，就逐步替代柴草进入人类社会生活的各个方面，并有力地推动着社会生产力的发展。虽然到目前为止，石油、天然气和煤炭等化石能源仍然是世界经济的能源支柱，然而化石资源的有限和对环境的危害性，已经日益地威胁着人类社会的安全和发展。充足的能源、洁净的环境是经济持续发展的基础条件[2]。风能利用的最主要型式就是风力发电，风是风力发电的原动力，它是由于太阳照射到地球表面各处受热不同，产生温差引起大气运动形成的。据理论计算全球大气中风能总的能量1017kw，而且是可再生的，估计大约有3.5×1012kw的蕴藏风能可以被开发利用，这个价值至少比世界上可利用的水能大10倍[3]。 风能清洁无污染是一种绿色能源，风取之不尽、用之不竭，不存在资源衰竭问题；同时在风能的转换过程中，基本不消耗化石能源，因而不会对环境构成严重威胁。尽管从全能量系统的观点来看，在风电设备及其原材料的生产、制造和安装过程中需要消耗一定的化石能源,进而对环境构成一定的污染，但其排放量相对于风力机发出的电力而言则微不足道。
2 风电齿轮箱 2.1 风电齿轮箱简介 风力发电机组中的齿轮箱（简称风电齿轮箱）是一个重要的机械部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。风轮的转速很低，远达不到发电机发电的要求，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。 根据机组的总体布置要求，有时将与风轮轮毂直接相连的传动轴（俗称主轴）和齿轮箱的输入轴合为一体，其轴端形式是法兰盘连接结构。也有将主轴与齿轮箱分别布置，其间利用涨紧套装置或联轴节连接的结构。为了增加机组的制动能力，常常在齿轮箱的输入端或输出端设置刹车装置，配合叶尖制动（定浆距风轮）或变浆距制动装置共同对机组传动系统进行联合制动。由于机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击， 常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然环境交通不便，齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内，一旦出现故障，修复非常困难，故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。例如对构件材料的要求，除了常规状态下机械性能外，还应该具有低温状态下抗冷脆性等特性；应保证齿轮箱平稳工作，防止振动和冲击；保证充分的润滑条件，等等。对冬夏温差巨大的地区，要配置合适的加热和冷却装置。还要设置监控点，对运转和润滑状态进行遥控。不同形式的风力发电机组有不一样的要求，齿轮箱的布置形式以及结构也因此而异。
2.2 齿轮箱的设计要求 齿轮箱设计必须保证在满足可靠性和预期寿命的前提下，使结构简化并且重量最轻。根据机组要求，采用CAD优化设计，选用合理的设计参数，排定最佳传动方案，选择稳定可靠的构件和具有良好力学特性以及在环境极端温差下仍然保持稳定的材料，配备完整充分的润滑、冷却系统和监控装置，等等，是设计齿轮箱的必要前提条件。
2.2.1载荷要求 齿轮箱作为传递动力的部件，在运行期间同时承受动、静载荷。其动载荷部分取决于风轮、发电机的特性和传动轴、联轴器的质量、刚度、阻尼值以及发电机的外部工作条件。为此要建立整个机组的动态仿真模型，对起动、运行、空转、停机、正常起动和紧急制动等各种工况进行模拟，针对不同的机型得出相应的动态功率曲线，利用专用的设计软件进行分析计算，求出零部件的设计载荷，并以此为依据， 风力发电机组载荷谱是齿轮箱设计计算的基础。载荷谱可通过实测得到，也可以按照JB/T10300标准计算确定。国际上通行的《风力机组认证规范》有相应的章节给出载荷谱计算公式，当按照实测载荷谱计算时，齿轮箱使用系数KA＝1； 当无法得到载荷谱时，对于三叶片风力发电机组取KA=1.3。 风力发电机组增速箱的主要承载零件是齿轮，其轮齿的失效形式主要是轮齿折断和齿面点蚀、剥落，故各种标准和规范都要求对齿轮的承载能力进行分析计算，常用的标准是GB/T3480或DIN3990（等效采用ISO6336）中规定的齿根弯曲疲劳和齿面接触疲劳校核计算，对轮齿进行极限状态分析。
2.2.2 效率要求 齿轮箱的效率可通过功率损失计算或在试验中实测得到。功率损失主要包括齿轮啮合、轴承摩擦、润滑油飞溅和搅拌损失、风阻损失、其他机件阻尼等。齿轮传动的效率可按下列公式（1）计算：
1234=1
式中1——齿轮啮合摩擦损失的效率； 2——轴承摩擦损失的效率；
3——润滑油飞溅和搅油损失的效率； 4——其他摩擦损失的效率。
风力发电齿轮箱的专业标准要求齿轮箱的机械效率大于97%，是指在标准条件下应达到的指标。 对于采用滚动轴承支承且精确制造的闭式圆柱齿轮传动，每一级传动的效率可概略定为99%，一般情况下，风力发电机组齿轮箱的齿轮传动不超过三级。值得指出的是，随着传递载荷的减小，效率会有所下降，这是因为整个齿轮箱的空载损失，即润滑油飞溅和搅动时的能量损失、轴承的摩擦以及密封等的损失，在传递功率变化时几乎是不变的。
2.2.3 噪声级要求 风力发电增速箱的噪声标准为85dB（A）左右。噪声主要来自各传动件，故应采取相应降低噪声的措施： 1) 适当提高齿轮精度，进行齿形修缘，增加啮合重合度； 2) 提高轴和轴承的刚度； 3) 合理布置轴系和轮系传动，避免发生共振。 齿轮箱安装时采取必要的减振措施，按规范找正，充分保证机组的联接刚度，将齿轮箱的机械振动控制在GB/T8543规定的C级之内。
2.2.4 可靠性要求 由于风力发电机的工作环境的限制，对其进行检测、维修耗费的成本很高，所以对于风力发电机而言，其齿轮箱的寿命必须达到要求，所以齿轮箱的可靠性也是一个重要的指标。 按照假定寿命最少20年的要求，视载荷谱所列载荷分布情况进行疲劳分析，对齿轮箱整机及其零件的设计极限状态和使用极限状态进行极限强度分析、疲劳分析、稳定性和变形极限分析、动力学分析等。分析方法除一般推荐的设计计算方法外，可采用模拟主机运行条件下进行零部件试验的方法。可靠性分析的步骤是: 在方案设计开始时进行可靠性初步分析，而在施工设计完成后再次进行详细的可靠性分析计算，其中包括精心选取可靠性好的结构和对重要的零部件以及整机进行可靠性估算。
2.3 齿轮箱的结构种类 风力发电机组齿轮箱的种类很多，按照传统类型可分为圆柱齿轮增速箱、行星增速箱以及它们互相组合起来的齿轮箱；按照传动的级数可分为单级和多级齿轮箱；按照转动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式以及混合式等等。下面将对几种常用的齿轮箱结构特点及其应用进行介绍： 1）两级平行轴斜齿传动，结构如图2.1所示，Bonus100kW风力机使用的齿轮箱，一般为焊接箱体，飞溅润滑，结构简单，成本低廉，维修方便，传递的功率小。由于传动比小，所以叶轮的转速较高。检查时注意油位及轴承是否正常，必须保证润滑充分及油的品质。
