【正文】 業(yè) 或其它增加國(guó)民生產(chǎn)總值的土地，而現(xiàn)在不得不為此而另覓土地。這就是說(shuō)，如果環(huán)境急劇改變，就導(dǎo)致雨林帶更多的物種遭到滅絕。 ● 物種多樣化問(wèn)題 這一術(shù)語(yǔ)指的是工程建設(shè)地區(qū)的物種數(shù)目。 ● 魚類生存問(wèn)題 第五章 風(fēng)力發(fā)電的特 點(diǎn) 29 修建水庫(kù)可以增加魚類繁殖的潛力，但是也由于截?cái)嗔唆~類的回游通道而破壞了一部分魚類及其它生態(tài)物種的生存。而海上油田的開(kāi)采往往給海洋生態(tài)帶來(lái)不可恢復(fù)的破壞。每發(fā) 1萬(wàn) kwh 的電，消耗約 4噸標(biāo)準(zhǔn)煤；向大氣排放粉塵約 噸； CO2約 10 噸； NOx 約 噸； SOx 約 。 5. 2 風(fēng)力發(fā)電與環(huán)境的關(guān)系 一． 由于風(fēng)能是一種不消耗礦物燃料的可再能源。 三、 占地面積小 風(fēng)力發(fā)電 不需要一個(gè)占地面 積 大的工 廠 ，或高 壓電塔進(jìn)行輸配電 。 二、 創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì) 風(fēng)力發(fā)電 所提供的 就業(yè)機(jī)會(huì) ，比其他 電 力公司所能提供的 就業(yè)機(jī)會(huì) 多。 一、成本低 風(fēng)力發(fā)電是透過(guò)葉片，利用風(fēng)能帶動(dòng)齒輪發(fā)電，只要風(fēng)速超過(guò) 3公尺 /秒，它便可以開(kāi)始發(fā)電。 專業(yè)分工應(yīng)形成流水線。而首期工程時(shí)升壓站、控制樓的建設(shè)周期卻在 7～ 9個(gè)月左右。風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)施工安裝階段的道路應(yīng)與風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃中的永久性道路統(tǒng)一考慮 ,除滿足施工用建筑機(jī)械和建筑用沙石料水泥、鋼筋、木料、混凝土的運(yùn)輸需求外 ,還應(yīng)滿足安裝階段大型起吊機(jī)械和超長(zhǎng)超寬平板拖車的通過(guò) ,及運(yùn)輸機(jī)艙、葉片、塔筒等的需求。 現(xiàn)場(chǎng)攪拌方式 ,不用投入大型攪拌站和混凝土運(yùn)輸罐車 ,不受距離限制 ,但質(zhì)量不穩(wěn)定、攪拌不均勻、生產(chǎn)速度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大 ,不利于連續(xù)高強(qiáng)度作戰(zhàn) ,需存料、存水 ,浪費(fèi)比較大 ,對(duì)環(huán)境破壞比較大。 ⒊ 合理安排大型設(shè)備二次搬運(yùn) 塔筒 (塔架 )一般不要安排二次搬運(yùn) ,其重量和尺寸太大 ,需要重型的運(yùn)輸及起重機(jī)械。若地形坡度較大 ,宜采用汽車式起重機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動(dòng)靈活 ,行駛速度高 ,轉(zhuǎn)場(chǎng)速度快 ,適用于流動(dòng)性大、不固定的作業(yè)場(chǎng) 所。還可以應(yīng)對(duì)風(fēng)載及風(fēng)力吹動(dòng)組件增加的動(dòng)荷載 ,保證吊裝工作的安全性。 6. 移動(dòng)頻繁 ,步驟重復(fù)風(fēng)機(jī)的獨(dú)立布置型式導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的施工場(chǎng)區(qū)要頻繁地移動(dòng) ,施工步驟重復(fù) ,從基礎(chǔ)的定點(diǎn)、開(kāi)挖 ,到風(fēng)機(jī)吊裝、調(diào)試、并網(wǎng)發(fā)電 ,都在不斷地從一個(gè)風(fēng)機(jī)位置移動(dòng)到另一個(gè)風(fēng)機(jī)位置 ,都在一步一步重復(fù)著施工工序和步驟。在南方 ,氣候影響主要在夏天雨季和臺(tái)風(fēng)季節(jié) ,情況相對(duì)好一些。 3. 施工位置分散 ,地形復(fù)雜 ,機(jī)械轉(zhuǎn)運(yùn)困難考慮風(fēng)機(jī)尾流的相互影響 , 風(fēng)機(jī)之間的水平距離需達(dá)到 3~4倍塔高 ,稍有規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)占地區(qū)域便有幾平方千米 ,大型風(fēng)電場(chǎng)甚至幾十、上百平方千米。我國(guó)風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要集中在北部、西北和東北的草原、戈壁灘以及東部、東南部的沿海地帶和島嶼。 第四章 風(fēng)電 場(chǎng) 建設(shè) 4. 1 風(fēng)電場(chǎng)選址 規(guī)劃和選擇確定風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址時(shí)應(yīng)考慮的因素和遵循的原則在國(guó)外已經(jīng)有專門的研究報(bào)告，我國(guó)有關(guān)部門也在進(jìn)行這方面的工作。 模糊控制可將專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)用于控制器設(shè)計(jì)。 由于模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型 ,可以高效地綜合專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí) ,具有較好的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性 ,基于模糊邏輯的智能控制技術(shù)最近幾年被引入風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制領(lǐng)域并受到重視 ]3231[ ? 。 由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的復(fù)雜性 ,由各環(huán)節(jié) 的機(jī)理模型構(gòu)成的整機(jī)機(jī)理模型與實(shí)際相差甚遠(yuǎn) ,準(zhǔn)確的建模應(yīng)在不同風(fēng)況下進(jìn)行。仿真結(jié)果表明了魯棒控制的優(yōu)越性 ]28[ 。針對(duì)一個(gè)具有不確定模型的變速變槳距的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 文獻(xiàn) 27提出了一種魯棒控制設(shè)計(jì)方法 ,將包含線性空氣特性、變漿距控制機(jī)構(gòu)和柔性傳動(dòng) 鏈動(dòng)態(tài)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)線性化處理 ,估計(jì)出仍存在的非線性項(xiàng)的上界 ,將其作為不確定項(xiàng)處理 ,采用線性 H∞控制 ,實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在有建模不確定性條件下的最大風(fēng)能捕獲 ]27[ 。此外 ,H∞控制經(jīng)較簡(jiǎn)單的運(yùn)算便可使系統(tǒng)具有良好的性能。該系統(tǒng)采用降階模型設(shè)計(jì)控制器 ,控制率的設(shè)計(jì)組合了無(wú)源性和滑?？刂苾煞N方法 ,設(shè)計(jì)結(jié)果實(shí)現(xiàn)了在風(fēng)速較小時(shí)控制風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲、控制代價(jià)小、魯棒性好的控制目標(biāo) ]26[ 。其參數(shù)的合理選擇兼顧考慮了轉(zhuǎn)換效率最優(yōu)和轉(zhuǎn)矩振蕩消除 ,并且采用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩反饋削弱共振幅值。 文獻(xiàn) 22通過(guò)控制逆變器的導(dǎo)通角 ,使風(fēng)機(jī)系統(tǒng)能夠跟蹤產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩振蕩的轉(zhuǎn)速或風(fēng)速 ,這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲 ,而且通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋 ,為轉(zhuǎn)矩振蕩提供足夠的阻尼轉(zhuǎn)矩 ]22[ 。在滿足匹配的條件下 ,一旦系統(tǒng)的狀態(tài)向量進(jìn)入切換面后 ,就被約束在超曲面的子空間中作“滑?！边\(yùn)動(dòng)。 3. 4. 2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的現(xiàn)代控制技術(shù) 使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制器具有較強(qiáng)的魯棒性以及良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì) ,是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究中一個(gè)倍受關(guān)注的問(wèn)題。⑥ 控制代價(jià)小 。 ② 低風(fēng)速時(shí)跟蹤最優(yōu)葉尖速比 ， 實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲 。 （ 3） 安全保護(hù)系統(tǒng)是確保運(yùn)行過(guò)程的安全性與可靠性，主要包括機(jī)組發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行制動(dòng)保護(hù)、獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的安全鏈保護(hù)、機(jī)器本身保護(hù)、接 地保護(hù)以及防雷擊保護(hù)等。 這種方式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)群 ,已在瑞典的 Nassudden風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)安裝運(yùn)行 ,在風(fēng)電設(shè)備壽命期終了后 ,有效材料可再生利用。在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的幾臺(tái)發(fā)電機(jī)中 ,每臺(tái)電機(jī)的電樞繞組輸出端只設(shè)置 AC/DC整流器 ,通過(guò)直流母線實(shí)現(xiàn)所并聯(lián)發(fā)電機(jī)的同步變速運(yùn)行 ,再由風(fēng)電場(chǎng)中的公用逆變器把直流母線中的電源轉(zhuǎn)變成電壓頻率、幅值及相位與電網(wǎng)一致的交流電源進(jìn)行傳輸 ,公用逆變器的容量為所有發(fā)電機(jī) AC/DC整流器容量總和 ,可做到 4050MW。通過(guò)改變變頻器對(duì)勵(lì)磁機(jī)輸出電壓的相位、幅值和頻率 , 便可達(dá)到發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)變速恒頻恒壓運(yùn)行的目的。 除有刷勵(lì)磁方式外 ,還有無(wú)刷勵(lì)磁的風(fēng)力發(fā)電機(jī)方式。圖 34是有刷勵(lì)磁方式。由于風(fēng)力機(jī)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)角頻率遠(yuǎn)低于電網(wǎng)工頻角頻率 ,為減輕發(fā)電機(jī)的重量 ,以及變頻器中直流環(huán)節(jié)的紋波系數(shù) ,可以在風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)之間設(shè)置增速用齒輪箱。風(fēng)電機(jī)組通過(guò)全額定值變頻器和變壓器與高壓電網(wǎng)相聯(lián) ,變頻器將風(fēng)電機(jī)組輸出的總是在不停變化交流電壓 ,首先變換成直流 ,再逆變成電壓頻率和幅值及相位與電網(wǎng)一致的交流電源電壓。 為降低單位千瓦造價(jià) ， 節(jié)省風(fēng)電場(chǎng)使用面積 ， 加快風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)速度 ， 提高風(fēng)電經(jīng)濟(jì)效益 ， 許多風(fēng)電廠商致 力于提高單機(jī)容量。 10 kW 以上直至 MW級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組皆可采用這種運(yùn)行方式。這種方式的缺點(diǎn)是在無(wú)風(fēng)期不能發(fā)供電 ,為了克服這一缺點(diǎn) ,可配備少量蓄電池來(lái)保證不能斷電的設(shè)備在無(wú)風(fēng)期間內(nèi)從蓄電池獲得電能 ,同時(shí)為保證獨(dú)立運(yùn)行的離網(wǎng)則風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能連續(xù)可靠地供電 ,解決風(fēng)力發(fā)電受自然條件限制的影響。 并在國(guó)際合作和引進(jìn)國(guó)外機(jī)組的條件下，已在新疆、內(nèi)蒙古等區(qū)建立了 14 個(gè)風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)場(chǎng)，安裝大、中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多臺(tái)。近代風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)起步較晚，前些年主要是建設(shè)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)（ 10kW 以下）。 因 風(fēng)力的大小時(shí)刻變化，必須根據(jù)風(fēng)力大小及電能需要的變化及時(shí)通過(guò)控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)、調(diào)節(jié) (轉(zhuǎn)速、電壓、頻率 ) 、停機(jī)、故障保護(hù) (超速、振動(dòng)、過(guò)負(fù)荷等 )以及對(duì)電能用戶所接負(fù)荷的接通、調(diào)整及斷開(kāi)等操作。控制裝置包括定向裝置（將轉(zhuǎn)于調(diào)整對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向）、起動(dòng)和停機(jī)裝置、調(diào)整風(fēng)力裝置（調(diào)整葉片角度以調(diào)整接受的風(fēng)力）和保護(hù)裝置（在過(guò)高風(fēng)速時(shí)停機(jī)以及發(fā)電機(jī)保護(hù)等）。 3. 3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 3. 3. 1 總述 風(fēng)力 發(fā)電機(jī) 組主要包括轉(zhuǎn)子（回轉(zhuǎn)葉片等）、升速裝置、發(fā)電機(jī)、控制裝置、調(diào)速系統(tǒng)以及支撐鐵塔等。 (1)恒速恒頻方式 ,即風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速不隨風(fēng)速的波動(dòng)而變化 ,始終維持恒轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn) ,從而輸出恒定額定頻率的交流電。而在中部采用較高的升力系數(shù) ,并增加葉片弦長(zhǎng) ,以達(dá)到中等風(fēng)速時(shí)的最佳風(fēng)輪性能。其中風(fēng)能轉(zhuǎn)化裝置稱為風(fēng)力機(jī)。變槳距風(fēng)輪葉片調(diào)速后沒(méi)有 復(fù)位，發(fā)電機(jī)軸承損壞，抱閘剎車風(fēng)輪的剎車帶和剎車盤摩擦過(guò)大，風(fēng)輪葉片變形。此時(shí)卸下發(fā)電機(jī)，打開(kāi)前后端蓋，取出轉(zhuǎn)子，檢查定子線周，如是定子線圈有短路，找出短路部位，重新更換線圈或更換新發(fā)電機(jī)。 (1)發(fā)電機(jī)不發(fā)電的原因分析。 (2)異常雜音的排除方法。 (2)調(diào)向不靈故障的排除方法 卸下回轉(zhuǎn)體，清洗后，若沒(méi)有安裝軸承，則需要補(bǔ)裝壓力軸承，若長(zhǎng)期沒(méi)有保養(yǎng)，使油泥過(guò)多或根本沒(méi)有加油，則需認(rèn)真清洗后，再涂新黃油即可。若螺栓松動(dòng)，將松動(dòng)的螺栓擰緊 (注意加彈簧墊 )即可；若定槳距風(fēng)輪葉片變形，需要卸下修復(fù)或更換新葉片 (注意，風(fēng)輪葉片更換應(yīng)成對(duì)、成付一起更換 )，若變槳距風(fēng)輪出現(xiàn)卡滯，此時(shí)應(yīng)卸下風(fēng)輪，取下葉片，并用汽油清洗變槳距的滑槽、滑塊和彈 簧等零件，然后再重新裝回原位 (注意兩個(gè)葉片的零件不得相互裝錯(cuò)，以免破壞風(fēng)輪平衡 )。 其次是 一般故障的排除 ]14[ 1．風(fēng)力發(fā)電機(jī)劇烈抖動(dòng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)劇烈抖動(dòng)有以下現(xiàn)象：風(fēng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，并且響聲增大，風(fēng)機(jī)機(jī)頭和機(jī) 身有明顯的振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可將鋼絲繩拉索拔起，使風(fēng)機(jī)摔倒損壞。 檢查各部件連接線纜是否受損，各接線點(diǎn)是否松動(dòng)銹蝕，確保電氣安全。它除了經(jīng)受風(fēng)霜雨雪日曬的侵襲之外，還可能遭受雷擊、冰雹和風(fēng)沙的襲擊。管狀的塔對(duì)維修人員 來(lái)說(shuō) 更為安全，因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^(guò)內(nèi)部的梯子到達(dá)塔頂。 （ 12） 塔銅：風(fēng)電機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。 （ 10） 液壓系統(tǒng)：用于重置風(fēng)電機(jī)的空氣動(dòng)力閘。 （ 8） 電子控制器：包含一臺(tái)不斷監(jiān)控風(fēng)電機(jī)狀態(tài)的計(jì)算機(jī)，并控制偏航裝置。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管，來(lái)激發(fā)空氣動(dòng)力閘的運(yùn)行?，F(xiàn)代 600千瓦風(fēng)電機(jī)上，每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的測(cè)量長(zhǎng)度大約為 20 米，而且被設(shè)計(jì)得很象飛機(jī)的機(jī)翼 。 （ 2） 齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸50倍。我國(guó)東部沿海水深 2— 15m的近海海域 ,風(fēng)能資源豐富 ,專家初步估計(jì)約為陸上風(fēng)能資源的 3倍 ,750GW ]11[ 。 ④ 風(fēng)速與風(fēng)級(jí)如下表： 表 21 風(fēng)速（ m/s）與風(fēng)級(jí)對(duì)應(yīng)關(guān)系表 風(fēng)級(jí) 1 2 3 4 5 6 m/s 風(fēng)級(jí) 7 8 9 10 11 12 m/s 〉 ⑤ 風(fēng)向與風(fēng)頻：風(fēng)向方位圖如下： 圖 21風(fēng)向方位圖 某風(fēng)向的風(fēng)頻 =某風(fēng)向出現(xiàn)的次數(shù) /風(fēng)向總觀測(cè)次數(shù) *100% （ 25） 風(fēng)的測(cè)量方法：主要有 3 種，一是將每小時(shí)內(nèi)測(cè)得的風(fēng)速取平均值；二是將每小時(shí)最后 10 分鐘內(nèi)測(cè)量的風(fēng)速取平均值；三是在每小時(shí)內(nèi)選幾個(gè)瞬時(shí)測(cè)量風(fēng)速值再取其平均值。在該風(fēng)速下，風(fēng)力機(jī)所得到的有效功率是整個(gè)風(fēng)力機(jī)在無(wú)負(fù)載損失時(shí)所吸收的。V0 高度為 H0 （ m）時(shí)的風(fēng)速， m/s。 根據(jù)氣象學(xué)家的解釋，風(fēng)是由于空氣流動(dòng)產(chǎn)生的。 第二章 風(fēng)與風(fēng)能 2. 1 風(fēng)的產(chǎn)生與特性 在大氣層中，高度愈高，空氣愈稀薄，氣壓也就愈低。盡快提高大型風(fēng)力發(fā)電裝備的設(shè)計(jì)和制造技術(shù) ,加大風(fēng)力發(fā)電裝備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。但從可持續(xù)發(fā)展的目的出發(fā) ,從中央到地方的各級(jí)政府已對(duì)這些資源的開(kāi)發(fā)給予了關(guān)注 ]5[ 。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(guó) 21個(gè)省、市、自治區(qū)。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(guó)家收益 ,如巴西、阿根廷、摩洛哥、埃及和哥斯達(dá)黎加等國(guó)是發(fā)展中國(guó)家風(fēng)力發(fā)電的佼佼者。人們已經(jīng)開(kāi)始利用天氣預(yù)報(bào)的技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)功率輸出 ,以優(yōu)化運(yùn)行速度。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(jìng)爭(zhēng)。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(guó)新增 500萬(wàn)千瓦 ,西班牙新增 520萬(wàn)千瓦 ,年生產(chǎn)能力將達(dá)到 800萬(wàn)千瓦 ,可滿足全國(guó)電力需求的 10%。也不像原子能那樣 ,需要昂貴的裝置和防護(hù)設(shè)備。它包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等。中?guó)的水能資源經(jīng)濟(jì)可開(kāi)采量約為 4億千瓦 ,當(dāng)前水電裝機(jī)約為 1億千瓦 ,即使在 15～ 20年內(nèi)將剩余的經(jīng)濟(jì)可開(kāi)采的 3億千 瓦水電資源都開(kāi)發(fā)出來(lái) ,最終還將受到資源的制約 。 Restrictive factors。同時(shí)，還分析了制約我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的因素和風(fēng)力發(fā)電與其他發(fā)電方式的區(qū)別。摘 要 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 院 系： 自動(dòng)化工程學(xué)院 儀器科學(xué)與技術(shù) 系 專 業(yè)： 測(cè)控技術(shù) 及 儀器 題 目： 風(fēng)力發(fā)電綜述 摘 要 當(dāng)今能源日趨緊張 , 能源多樣化逐漸得到人們的關(guān)注。本文主要介紹了世界風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀、風(fēng)力發(fā)電原理、風(fēng)電的經(jīng)濟(jì)性、風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)過(guò)程、風(fēng)電機(jī)組和電網(wǎng)介紹、風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)、風(fēng)車的組成和維護(hù)、風(fēng)力發(fā)電對(duì)環(huán)境的影響和自身的特點(diǎn) ,以及風(fēng)電的發(fā)展前景。 Environmental influece。 在未來(lái)的能源結(jié)構(gòu)中 ,煤炭、水能、核能都會(huì)受到資源的制約 :火電方面 ,如果在 2020年后維持年產(chǎn) 40億噸煤 ，并 且不再增加 ,按已知探明可利用的煤炭?jī)?chǔ)量 1145億噸計(jì) ,我國(guó)經(jīng)濟(jì)可利用的煤炭資源僅能再維持 30年 。所謂可再生能源就是取之不盡、用之不竭、與人類共存的能源。 也不同于水能 ,必須建造壩 ,來(lái)推動(dòng)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 。 1. 1 世界風(fēng)力發(fā)電概況 國(guó)際能源研