【正文】 不均衡。這些能源必須經(jīng)過開采后長途運(yùn)送到目的地，給交通運(yùn)輸帶來壓力。即使能夠靠電網(wǎng)供電，但一些高山、孤島、草原和高原等電網(wǎng)不易到達(dá)的地方，充分利用清潔能源這一優(yōu)點(diǎn)，則會(huì)帶來方便。 （ 3）建設(shè)周期短 風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)工期短，單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝僅需幾周，從土建、安裝到投產(chǎn)，一萬千瓦級(jí)的風(fēng)電場建設(shè)期只需半年到一年時(shí)間。 （ 4）運(yùn)行維護(hù)簡單 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析 4 風(fēng)力發(fā)電自動(dòng)化水平很高，完全可以無人值守，只需定期進(jìn)行 必要的維護(hù)，不存在火力發(fā)電大修問題。 （ 5）經(jīng)濟(jì)性高 風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性日益提高，不存在建廠房、筑壩、淹地、移民等問題，風(fēng)力發(fā)電機(jī)分散安裝，占地面積少。發(fā)電后除折舊費(fèi)和維護(hù)費(fèi)外，不消耗燃料，無三廢處理問題，其成本接近火電，低于油電、核電和光伏發(fā)電，從綜合經(jīng)濟(jì)效益看，具有較強(qiáng)的競爭力。 （ 6）可靠性高 風(fēng)力發(fā)電在新能源發(fā)電中技術(shù)最為成熟。是一種安全、可靠的能源。 綜上所述，風(fēng)力發(fā)電對(duì)于改善能源結(jié)構(gòu)、推動(dòng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，特別是對(duì)邊遠(yuǎn)地區(qū)的生產(chǎn)、生活用電等諸多領(lǐng)域的發(fā)展將發(fā)揮積極作用，具有廣闊的市場前景。 課題的目的和意義 風(fēng)能利用的能量密度低且具有隨機(jī)性、不穩(wěn)定性和分布的不均勻性，這些給風(fēng)能的利用帶來了許多問題。本文研究的目的是在分析現(xiàn)有的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ) 鞏固所學(xué)容，并自己獨(dú)立掌握安裝水平軸永磁同步發(fā)電機(jī)的技術(shù)，最后對(duì)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容作出必要的總結(jié) 。 風(fēng)力發(fā)電概述 國外風(fēng)力發(fā)展 國際能源研究報(bào)告表明 , 如果各國采取有力措施 , 風(fēng)力發(fā)電到 2020 年可提供世界電力需求的 10%, 創(chuàng)造 170 萬個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì) ,并在全球范圍內(nèi)減少 100 多億噸二氧化碳廢氣。風(fēng)能將成為發(fā)展最快的能源 , 到 2020 年風(fēng)電總裝機(jī) 容量達(dá)到 , 2020 年達(dá)到 , 到 2020年德國新增 500萬千瓦 , 西班牙新增 520萬千瓦 , 年生產(chǎn)能力將達(dá)到800 萬千瓦 ,可滿足全國電力需求的 10%。美國和加拿大是北美利用風(fēng)能最好的國家。在美國的 50 個(gè)州中 , 大約有 30 個(gè)州已經(jīng)開始利用風(fēng)能資源。在 1998 2020 年期間 , 美國風(fēng)力發(fā)電的總裝機(jī)容量已經(jīng)超過 6740MW, 可以滿足 160 萬個(gè)中等家庭的日常用電需求。隨著技術(shù)的進(jìn)步和規(guī)模的擴(kuò)大 , 風(fēng)電發(fā)電成本繼續(xù)下降 , 估計(jì) 10 年后它完全可以和清潔的燃煤電廠競爭。由于風(fēng)力發(fā)電是可再生 潔凈能源 , 其環(huán)境效益也十分明顯 , 隨南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析 5 著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日益成熟 , 發(fā)電成本的進(jìn)一步降低 , 風(fēng)力發(fā)電會(huì)越來越被更多的人認(rèn)識(shí)和接受。這也是全世界很多國家都熱衷風(fēng)力發(fā)電的主要原因。風(fēng)力發(fā)電的迅猛發(fā)展也使那些本地能源短缺的發(fā)展中國家收益 , 如巴西、阿根廷、摩洛哥、埃及和哥斯達(dá)黎加等國是發(fā)展中國家風(fēng)力發(fā)電的佼佼者。中國、印度也在積極發(fā)展風(fēng)電。 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的基本情況 我國幅員遼闊 , 陸疆總長 2萬多千米 , 海岸線 , 是一個(gè)風(fēng)力資源豐富的國家 , 全國約有 2/3的地帶為多風(fēng)帶。風(fēng)能總儲(chǔ)量為 , 實(shí)際可開發(fā)的風(fēng)能儲(chǔ)量為 , 為可再生能源和新能源利用技術(shù)提供了強(qiáng)大的資源條件。兩大風(fēng)能地帶 —— 西北、華北、東北和東南沿海為風(fēng)能資源豐富區(qū) , 跨全國 21個(gè)省、市、自治區(qū)。到 1999年底已開發(fā)微小戶用型風(fēng)力發(fā)電機(jī) 16萬臺(tái) , 并網(wǎng)型風(fēng)電場 24座 , 總裝機(jī)容量 26萬千瓦 , 其中絕大多數(shù)機(jī)組是從丹麥、德國、美國、比利時(shí)、瑞典引進(jìn)的 , 最大單機(jī)容量為 600kW。據(jù)相關(guān)資料報(bào)道 , 到 2020年 , 預(yù)計(jì)我國將新增發(fā)電能力 500GW, 其中 121GW為可再生能源。 2020年以前 , 我國計(jì)劃新建 20座風(fēng) 力發(fā)電場 , 每座風(fēng)場的發(fā)電能力達(dá)到100MW以上 , 且達(dá)到 4000MW的風(fēng)力發(fā)電總目標(biāo) , 并要求風(fēng)力發(fā)電設(shè)備本土化。 風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn) 風(fēng)電的突出優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境效益好，不排放任何有害氣體和廢棄物。風(fēng)電場雖然占據(jù)了大片土地，但是風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)使用面積很小，不影響農(nóng)田和牧場的正常生產(chǎn)。多風(fēng)的地方往往是荒灘或山地，建設(shè)風(fēng)電場的同時(shí)也開發(fā)了旅游資源。 （ 1）可再生，且清潔無污染。 （ 2）風(fēng)速隨時(shí)變化，風(fēng)電機(jī)組承受著十分惡劣的交變載荷。 （ 3）風(fēng)電的不穩(wěn)定性會(huì)給電網(wǎng)或負(fù)載帶來一定的沖擊影響。 風(fēng)力發(fā)電 的運(yùn)行方式主要有兩種：一類是獨(dú)立運(yùn)行的供電系統(tǒng)，即在電網(wǎng)未通達(dá)的地區(qū)，用小型發(fā)電機(jī)組為蓄電池充電，再通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電向終端電器供電；另一類是作為常規(guī)電網(wǎng)的電源，與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行。本論文討論的是前者，即對(duì)獨(dú)立運(yùn)行的供電系統(tǒng)進(jìn)行有效的分析。 本文的主要研究內(nèi)容 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析 6 電系統(tǒng)的控制程序設(shè)計(jì)等方面做了較為深入的理論分析和研究，對(duì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行及可靠運(yùn)行具有一定的參考價(jià)值。 本文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排如下。 第一章 介紹課題提出的背景、目的和意義，論述國 內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展概況，概括總結(jié)風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技術(shù)的發(fā)展概況。 第二章 紹了 小型風(fēng)力發(fā)電原理及系統(tǒng)的基本組成，并詳細(xì) 介紹各個(gè)部分的組成以及原理。 第三章 述了 小型風(fēng)力供電系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)，并對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行簡要的分析 。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析 7 2 風(fēng)力供電裝置 分析 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成 本文的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，如圖 21所示，它主要包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、整流器、逆變器、蓄電池以及控制系統(tǒng)幾個(gè)部分。 圖 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 的風(fēng)輪軸位置分類 按照風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪軸的位置分，可分為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 圖 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī) （ 1） 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī) ：水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪圍繞一個(gè)水平軸旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪軸與風(fēng)向平行，風(fēng)輪上的葉片式徑向安裝的，與旋轉(zhuǎn)軸垂直，并與風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面成一角度（稱為安裝角）。風(fēng)輪葉片數(shù)目為 1~4片（大多為 2片和 3片），他在高速運(yùn)行時(shí)有較南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 風(fēng)力供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置分析 8 高的風(fēng)能利用率，但啟動(dòng)時(shí)需要較高的風(fēng)速。 （ 2） 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī) ：垂直軸風(fēng)力發(fā) 電機(jī)的風(fēng)輪圍繞一個(gè)垂直軸旋轉(zhuǎn) 圖 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī) 風(fēng)輪軸與風(fēng)向垂直。其優(yōu)點(diǎn)是可以接受來自任何方向的風(fēng)，因而當(dāng)風(fēng)向改變時(shí)，無需對(duì)風(fēng)。 按風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率可分為大、中、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。功率在 10千瓦以下的稱為小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，功率在 10千瓦至 100千瓦的 稱為中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，功率在 100千瓦以上的稱為大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 。 （ 1）直流發(fā)電機(jī)機(jī) ①電勵(lì)磁式直流發(fā)電機(jī)。主要有他勵(lì)、自勵(lì)和復(fù)勵(lì)幾種形式，小型直流發(fā)電系統(tǒng)大都用于 1KW以下的微、小型風(fēng)力發(fā)電裝置，與蓄電池儲(chǔ)能配合使用。這種直流發(fā)電系統(tǒng)在風(fēng)速變化時(shí)，一般通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁來保持輸出電壓的恒定。 ②永磁式直流發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)主要是勵(lì)磁不可調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)較電勵(lì)磁式直流發(fā)電機(jī)簡單。系統(tǒng)采用輸出電壓隨風(fēng)速變化的系統(tǒng)，在發(fā)電機(jī)和負(fù)載間設(shè)置儲(chǔ)能設(shè)備 (如蓄電池 )和整流、逆變?cè)O(shè)備來變 換，以滿足用戶對(duì)輸出電壓的要求。 （ 2）交流發(fā)電機(jī) 交流發(fā)電機(jī)主要有兩種，一種是同步發(fā)電機(jī)，一種是異步發(fā)電機(jī)。前者運(yùn)行于電機(jī)極數(shù)和頻率所決定的同步轉(zhuǎn)速，后者則以稍高于同步速成的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。主要有感應(yīng)發(fā)電機(jī)發(fā)電模式、硅整流自勵(lì)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電模式、無刷爪極自勵(lì)發(fā)電機(jī)發(fā)電模式、永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電模式。 整流器 整流電路按組成的器件可分為 不可控、半控、全控 三種。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ）