風力發(fā)電機設計word版(已修改)
2025-06-21 10:12 本頁面
【正文】 1 摘 要 風能作為一種清潔的可再生能源越來越受到人們的重視，風力發(fā)電也逐漸成為了時下的朝陽產(chǎn)業(yè)。本論文詳細闡明了風力發(fā)電系統(tǒng)的設計方案，對風力發(fā)電機組的結構和電能的變換及 繼電 控制電路做了深入的研究。 本文 提出的解決方案為，風力發(fā)電機組帶動 單 相交流發(fā)電機，然后通過 AC— DC— AC 變換為用戶需要的標準交流電 ， 并且考慮到風力的不穩(wěn)定性，在系統(tǒng)中并入蓄電池組， 通過控制電路的監(jiān)控實現(xiàn)系統(tǒng)的控制， 保證系統(tǒng)在風能充足時可蓄能，在風能不充足時亦可為負載供電。 系統(tǒng)的運行狀況采用繼電控制電路監(jiān)控和切換。 關鍵詞： 風力發(fā)電機 ； 整流 —— 逆變； 繼電控制 2 3 風力發(fā)電機設計 一、 緒論 風能是一種清潔的、儲量極為豐富的可再生能源，它和存在于自然界的礦物質燃料能源，如煤、石油、天然氣等不同，它不會隨著其本身的轉化和利用而減少，因此可以說是一種取之不盡、用之不竭的能源。而礦物質燃料儲量有限，正在日趨減少，況且其帶來的嚴重的污染問題和溫室效應正越來越困擾著人們。因此風力發(fā)電正越來越引起人們的關注。 （一） 風力發(fā)電概述 風力發(fā)電現(xiàn)狀與展望 全球風能資源極為豐富，技術上可以利用的資源總量估計約 53 106 億 kWh /年。作為可再生的清潔能源，受到世界各國的高度重視。近 20年來風電技術有了巨大的進步，發(fā)展速度驚人。而風能售價也已能為電力用戶所承受：一些美國的電力公司提供給客戶的風電優(yōu)惠售價已達到 2～ 美分 /kWh，此售價使得美國家庭有 25%的電力可以通過購買風電獲得。 2021 年歐洲風能協(xié)會和綠色和平組織簽署了《風力 12—— 關于 2020 年風電達到世界電力總量的 12%的藍圖》的報告，“風力 12%”的藍圖展示出風力發(fā)電已經(jīng)成為解決世界能源問題的不可或缺的重要力量。按照風電目前的發(fā)展趨勢，預計 2021～ 2021 年期間裝機容量增長率為 20%，以后到 2021 年期間為 15%，2021～ 2020 年期間為 10%。其推算的結果 2021 年風電裝機 億 KW，風電電量 104 億 kWh， 2020 年風電裝機 億 KW，風電電量 104 億 kWh，占當時世界總電消費量 104億 kWh 的 %。 世界風電發(fā)展有如下特點： （ 1）風電單機容量不斷擴大。風電機組的技術沿著增大單機容量、提高轉換效率的方向發(fā)展。風機的單機容量已從 600KW 發(fā)展到 2021～ 5000KW,如德國在北海和易北河口已批量 安裝了單機 5000KW 的風機 ,丹麥已批量建設了單機容量2021～ 2200KW 的風機。新的風電機組葉片設計和制造廣泛采用了新技術和新材料，有效地改善并提高了風力發(fā)電總體設計能力和水平。另外 ,可變槳翼和雙饋電機的采用 ,使機組更能適應風速的變化 , 大大提高了效率。最近 ,又發(fā)展了無齒風機等 ,進一步提高了安全性和效率。 （ 2）風電制造企業(yè)集中度較高。目前，主要風電設備制造企業(yè)集中在歐美國家，全世界風電機組供應商的前 10 位供應了世界新增裝機容量的 90% 以上的份額，集中度比較高。近來， GE 風能（ GE Wind Energy）、德國 REpower（ REpower Systems AG）和三菱重工（ MHI）的市場份額提高迅速。 （ 3）風電電價快速下降。由于新技術的運用，風電的電價呈快速下降趨勢，且日益接近燃煤發(fā)電的成本。以美國為例，風電機組的造價和發(fā)電成本正逐年降 4 低，達到可與常規(guī)發(fā)電設備不相上下的水平。有關專家預測，世界風力發(fā)電能力每增加一倍，成本就下降 15%。 中國的風能資源十分豐富。根據(jù)全國 900 多個氣象站的觀測資料進行估計，中國陸地風能資源總儲量約 億 KW，其中可開發(fā)的風能儲量為 億 KW，而海上的風 能儲量有 億 KW，總計為 10 億 KW。我國的風電開發(fā)起步較晚，大體分為三個階段。 第一階段是 1986～ 1990 年我國并網(wǎng)風電項目的探索和示范階段。其特點是項目規(guī)模小，單機容量小，最大單機 200KW，總裝機容量 千 KW。 第二階段是 1991～ 1995 年示范項目取得成效并逐步推廣階段。共建 5 個風電場，安裝風機 131 臺，裝機容量 萬 KW，最大單機 500KW。 第三階段是 1996 年后擴大建設規(guī)模階段。其特點是項目規(guī)模和裝機容量較大，發(fā)展速度較快，平均年新增裝機容量 萬 KW，最大單機容 量達到 1300KW。 隨著風電技術的日趨成熟和電力規(guī)模的擴大，風力發(fā)電機的功率在向大型化方向發(fā)展。風力發(fā)電這一朝陽產(chǎn)業(yè)必將蓬勃發(fā)展，成為將來能源供給的支柱產(chǎn)業(yè)！ 風力發(fā)電的原理和特點 風力發(fā)電是利用風能來發(fā)電，而風力發(fā)電機組是將風能轉化為電能的機械。風輪是風電機組最主要的部件，由槳葉和輪轂組成。槳葉具有良好的動力外形，在氣流的作用下能產(chǎn)生空氣動力是風輪旋轉，將風能轉化為機械能，再通過齒輪箱增速驅動發(fā)電機，將機械能轉化電能。然后在依據(jù)具體要求需要，通過適當?shù)淖儞Q將其存儲為化學能或者并網(wǎng)或者直接為負載供電。 [3] 風力發(fā)電 有如下 特點 （ 1） 可再生，且清潔無污染。 （ 2） 風速隨時變化，風電機組承受著十分惡劣的交變載荷。 （ 3） 風電的不穩(wěn)定性會給電網(wǎng)或負載帶來一定的沖擊影響。 風力發(fā)電的運行方式主要有兩種：一類是獨立運行的供電系統(tǒng)，即在電網(wǎng)未通達的地區(qū)，用小型發(fā)電機組為蓄電池充電，再通過逆變器轉換為交流電向終端電器供電
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