【正文】 業(yè) 或其它增加國民生產(chǎn)總值的土地，而現(xiàn)在不得不為此而另覓土地。這就是說，如果環(huán)境急劇改變，就導致雨林帶更多的物種遭到滅絕。 ● 物種多樣化問題 這一術語指的是工程建設地區(qū)的物種數(shù)目。 ● 魚類生存問題 第五章 風力發(fā)電的特 點 29 修建水庫可以增加魚類繁殖的潛力，但是也由于截斷了魚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。而海上油田的開采往往給海洋生態(tài)帶來不可恢復的破壞。每發(fā) 1萬 kwh 的電，消耗約 4噸標準煤；向大氣排放粉塵約 噸； CO2約 10 噸； NOx 約 噸； SOx 約 。 5. 2 風力發(fā)電與環(huán)境的關系 一． 由于風能是一種不消耗礦物燃料的可再能源。 三、 占地面積小 風力發(fā)電 不需要一個占地面 積 大的工 廠 ，或高 壓電塔進行輸配電 。 二、 創(chuàng)造就業(yè)機會 風力發(fā)電 所提供的 就業(yè)機會 ，比其他 電 力公司所能提供的 就業(yè)機會 多。 一、成本低 風力發(fā)電是透過葉片，利用風能帶動齒輪發(fā)電，只要風速超過 3公尺 /秒，它便可以開始發(fā)電。 專業(yè)分工應形成流水線。而首期工程時升壓站、控制樓的建設周期卻在 7～ 9個月左右。風電場建設施工安裝階段的道路應與風電場規(guī)劃中的永久性道路統(tǒng)一考慮 ,除滿足施工用建筑機械和建筑用沙石料水泥、鋼筋、木料、混凝土的運輸需求外 ,還應滿足安裝階段大型起吊機械和超長超寬平板拖車的通過 ,及運輸機艙、葉片、塔筒等的需求。 現(xiàn)場攪拌方式 ,不用投入大型攪拌站和混凝土運輸罐車 ,不受距離限制 ,但質量不穩(wěn)定、攪拌不均勻、生產(chǎn)速度低、勞動強度大 ,不利于連續(xù)高強度作戰(zhàn) ,需存料、存水 ,浪費比較大 ,對環(huán)境破壞比較大。 ⒊ 合理安排大型設備二次搬運 塔筒 (塔架 )一般不要安排二次搬運 ,其重量和尺寸太大 ,需要重型的運輸及起重機械。若地形坡度較大 ,宜采用汽車式起重機。其優(yōu)點是機動靈活 ,行駛速度高 ,轉場速度快 ,適用于流動性大、不固定的作業(yè)場 所。還可以應對風載及風力吹動組件增加的動荷載 ,保證吊裝工作的安全性。 6. 移動頻繁 ,步驟重復風機的獨立布置型式導致風機的施工場區(qū)要頻繁地移動 ,施工步驟重復 ,從基礎的定點、開挖 ,到風機吊裝、調試、并網(wǎng)發(fā)電 ,都在不斷地從一個風機位置移動到另一個風機位置 ,都在一步一步重復著施工工序和步驟。在南方 ,氣候影響主要在夏天雨季和臺風季節(jié) ,情況相對好一些。 3. 施工位置分散 ,地形復雜 ,機械轉運困難考慮風機尾流的相互影響 , 風機之間的水平距離需達到 3~4倍塔高 ,稍有規(guī)模的風電場占地區(qū)域便有幾平方千米 ,大型風電場甚至幾十、上百平方千米。我國風能資源豐富的地區(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 風電 場 建設 4. 1 風電場選址 規(guī)劃和選擇確定風電場場址時應考慮的因素和遵循的原則在國外已經(jīng)有專門的研究報告，我國有關部門也在進行這方面的工作。 模糊控制可將專家的經(jīng)驗和知識用于控制器設計。 由于模糊控制不需要精確的數(shù)學模型 ,可以高效地綜合專家經(jīng)驗知識 ,具有較好的動態(tài)性能和魯棒性 ,基于模糊邏輯的智能控制技術最近幾年被引入風力發(fā)電機組控制領域并受到重視 ]3231[ ? 。 由于風力發(fā)電系統(tǒng)的復雜性 ,由各環(huán)節(jié) 的機理模型構成的整機機理模型與實際相差甚遠 ,準確的建模應在不同風況下進行。仿真結果表明了魯棒控制的優(yōu)越性 ]28[ 。針對一個具有不確定模型的變速變槳距的風力發(fā)電系統(tǒng) 文獻 27提出了一種魯棒控制設計方法 ,將包含線性空氣特性、變漿距控制機構和柔性傳動 鏈動態(tài)的風力發(fā)電系統(tǒng)線性化處理 ,估計出仍存在的非線性項的上界 ,將其作為不確定項處理 ,采用線性 H∞控制 ,實現(xiàn)了風力發(fā)電系統(tǒng)在有建模不確定性條件下的最大風能捕獲 ]27[ 。此外 ,H∞控制經(jīng)較簡單的運算便可使系統(tǒng)具有良好的性能。該系統(tǒng)采用降階模型設計控制器 ,控制率的設計組合了無源性和滑?？刂苾煞N方法 ,設計結果實現(xiàn)了在風速較小時控制風機實現(xiàn)最大風能捕獲、控制代價小、魯棒性好的控制目標 ]26[ 。其參數(shù)的合理選擇兼顧考慮了轉換效率最優(yōu)和轉矩振蕩消除 ,并且采用發(fā)電機轉矩反饋削弱共振幅值。 文獻 22通過控制逆變器的導通角 ,使風機系統(tǒng)能夠跟蹤產(chǎn)生轉矩振蕩的轉速或風速 ,這樣不僅可以實現(xiàn)最大風能捕獲 ,而且通過轉速反饋 ,為轉矩振蕩提供足夠的阻尼轉矩 ]22[ 。在滿足匹配的條件下 ,一旦系統(tǒng)的狀態(tài)向量進入切換面后 ,就被約束在超曲面的子空間中作“滑?！边\動。 3. 4. 2 風力發(fā)電機組的現(xiàn)代控制技術 使風力發(fā)電系統(tǒng)的控制器具有較強的魯棒性以及良好的動態(tài)品質 ,是風力發(fā)電系統(tǒng)研究中一個倍受關注的問題。⑥ 控制代價小 。 ② 低風速時跟蹤最優(yōu)葉尖速比 ， 實現(xiàn)最大風能捕獲 。 （ 3） 安全保護系統(tǒng)是確保運行過程的安全性與可靠性，主要包括機組發(fā)生故障時進行制動保護、獨立于計算機的安全鏈保護、機器本身保護、接 地保護以及防雷擊保護等。 這種方式的風力發(fā)電機群 ,已在瑞典的 Nassudden風力發(fā)電場安裝運行 ,在風電設備壽命期終了后 ,有效材料可再生利用。在風力發(fā)電場的幾臺發(fā)電機中 ,每臺電機的電樞繞組輸出端只設置 AC/DC整流器 ,通過直流母線實現(xiàn)所并聯(lián)發(fā)電機的同步變速運行 ,再由風電場中的公用逆變器把直流母線中的電源轉變成電壓頻率、幅值及相位與電網(wǎng)一致的交流電源進行傳輸 ,公用逆變器的容量為所有發(fā)電機 AC/DC整流器容量總和 ,可做到 4050MW。通過改變變頻器對勵磁機輸出電壓的相位、幅值和頻率 , 便可達到發(fā)電機實現(xiàn)變速恒頻恒壓運行的目的。 除有刷勵磁方式外 ,還有無刷勵磁的風力發(fā)電機方式。圖 34是有刷勵磁方式。由于風力機的機械旋轉角頻率遠低于電網(wǎng)工頻角頻率 ,為減輕發(fā)電機的重量 ,以及變頻器中直流環(huán)節(jié)的紋波系數(shù) ,可以在風力機與發(fā)電機之間設置增速用齒輪箱。風電機組通過全額定值變頻器和變壓器與高壓電網(wǎng)相聯(lián) ,變頻器將風電機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 ， 節(jié)省風電場使用面積 ， 加快風電場建設速度 ， 提高風電經(jīng)濟效益 ， 許多風電廠商致 力于提高單機容量。 10 kW 以上直至 MW級的風力發(fā)電機組皆可采用這種運行方式。這種方式的缺點是在無風期不能發(fā)供電 ,為了克服這一缺點 ,可配備少量蓄電池來保證不能斷電的設備在無風期間內(nèi)從蓄電池獲得電能 ,同時為保證獨立運行的離網(wǎng)則風力發(fā)電機組能連續(xù)可靠地供電 ,解決風力發(fā)電受自然條件限制的影響。 并在國際合作和引進國外機組的條件下，已在新疆、內(nèi)蒙古等區(qū)建立了 14 個風力發(fā)電試驗場，安裝大、中型風力發(fā)電機組多臺。近代風力發(fā)電在我國起步較晚，前些年主要是建設小型風力發(fā)電機（ 10kW 以下）。 因 風力的大小時刻變化，必須根據(jù)風力大小及電能需要的變化及時通過控制裝置來實現(xiàn)對風力發(fā)電機組的啟動、調節(jié) (轉速、電壓、頻率 ) 、停機、故障保護 (超速、振動、過負荷等 )以及對電能用戶所接負荷的接通、調整及斷開等操作?？刂蒲b置包括定向裝置（將轉于調整對準風向）、起動和停機裝置、調整風力裝置（調整葉片角度以調整接受的風力）和保護裝置（在過高風速時停機以及發(fā)電機保護等）。 3. 3 風力發(fā)電機組 3. 3. 1 總述 風力 發(fā)電機 組主要包括轉子（回轉葉片等）、升速裝置、發(fā)電機、控制裝置、調速系統(tǒng)以及支撐鐵塔等。 (1)恒速恒頻方式 ,即風力發(fā)電機組的轉速不隨風速的波動而變化 ,始終維持恒轉速運轉 ,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 ,以達到中等風速時的最佳風輪性能。其中風能轉化裝置稱為風力機。變槳距風輪葉片調速后沒有 復位，發(fā)電機軸承損壞，抱閘剎車風輪的剎車帶和剎車盤摩擦過大，風輪葉片變形。此時卸下發(fā)電機，打開前后端蓋，取出轉子，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。 (1)發(fā)電機不發(fā)電的原因分析。 (2)異常雜音的排除方法。 (2)調向不靈故障的排除方法 卸下回轉體，清洗后，若沒有安裝軸承，則需要補裝壓力軸承，若長期沒有保養(yǎng)，使油泥過多或根本沒有加油，則需認真清洗后，再涂新黃油即可。若螺栓松動，將松動的螺栓擰緊 (注意加彈簧墊 )即可；若定槳距風輪葉片變形，需要卸下修復或更換新葉片 (注意，風輪葉片更換應成對、成付一起更換 )，若變槳距風輪出現(xiàn)卡滯，此時應卸下風輪，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 (注意兩個葉片的零件不得相互裝錯，以免破壞風輪平衡 )。 其次是 一般故障的排除 ]14[ 1．風力發(fā)電機劇烈抖動 風力發(fā)電機劇烈抖動有以下現(xiàn)象：風輪運轉不平穩(wěn)，并且響聲增大，風機機頭和機 身有明顯的振動，嚴重時可將鋼絲繩拉索拔起，使風機摔倒損壞。 檢查各部件連接線纜是否受損，各接線點是否松動銹蝕，確保電氣安全。它除了經(jīng)受風霜雨雪日曬的侵襲之外，還可能遭受雷擊、冰雹和風沙的襲擊。管狀的塔對維修人員 來說 更為安全，因為他們可以通過內(nèi)部的梯子到達塔頂。 （ 12） 塔銅：風電機塔載有機艙及轉子。 （ 10） 液壓系統(tǒng)：用于重置風電機的空氣動力閘。 （ 8） 電子控制器：包含一臺不斷監(jiān)控風電機狀態(tài)的計算機，并控制偏航裝置。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導管，來激發(fā)空氣動力閘的運行?，F(xiàn)代 600千瓦風電機上，每個轉子葉片的測量長度大約為 20 米，而且被設計得很象飛機的機翼 。 （ 2） 齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉速提高至低速軸50倍。我國東部沿海水深 2— 15m的近海海域 ,風能資源豐富 ,專家初步估計約為陸上風能資源的 3倍 ,750GW ]11[ 。 ④ 風速與風級如下表： 表 21 風速（ m/s）與風級對應關系表 風級 1 2 3 4 5 6 m/s 風級 7 8 9 10 11 12 m/s 〉 ⑤ 風向與風頻：風向方位圖如下： 圖 21風向方位圖 某風向的風頻 =某風向出現(xiàn)的次數(shù) /風向總觀測次數(shù) *100% （ 25） 風的測量方法：主要有 3 種，一是將每小時內(nèi)測得的風速取平均值；二是將每小時最后 10 分鐘內(nèi)測量的風速取平均值；三是在每小時內(nèi)選幾個瞬時測量風速值再取其平均值。在該風速下，風力機所得到的有效功率是整個風力機在無負載損失時所吸收的。V0 高度為 H0 （ m）時的風速， m/s。 根據(jù)氣象學家的解釋，風是由于空氣流動產(chǎn)生的。 第二章 風與風能 2. 1 風的產(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。盡快提高大型風力發(fā)電裝備的設計和制造技術 ,加大風力發(fā)電裝備國產(chǎn)化進程。但從可持續(xù)發(fā)展的目的出發(fā) ,從中央到地方的各級政府已對這些資源的開發(fā)給予了關注 ]5[ 。兩大風能地帶 — 西北、華北、東北和東南沿海為風能資源豐富區(qū) ,跨全國 21個省、市、自治區(qū)。風力發(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、埃及和哥斯達黎加等國是發(fā)展中國家風力發(fā)電的佼佼者。人們已經(jīng)開始利用天氣預報的技術來預測風電場功率輸出 ,以優(yōu)化運行速度。隨著技術的進步和規(guī)模的擴大 ,風電發(fā)電成本繼續(xù)下降 ,估計 10年后它完全可以和清潔的燃煤電廠競爭。風能將成為發(fā)展最快的能源 ,到 2020年風電總裝機容量達到,2020 年達到 ,到 2020年德國新增 500萬千瓦 ,西班牙新增 520萬千瓦 ,年生產(chǎn)能力將達到 800萬千瓦 ,可滿足全國電力需求的 10%。也不像原子能那樣 ,需要昂貴的裝置和防護設備。它包括太陽能、風能、生物質能、地熱能、海洋能等。中國的水能資源經(jīng)濟可開采量約為 4億千瓦 ,當前水電裝機約為 1億千瓦 ,即使在 15～ 20年內(nèi)將剩余的經(jīng)濟可開采的 3億千 瓦水電資源都開發(fā)出來 ,最終還將受到資源的制約 。 Restrictive factors。同時，還分析了制約我國風力發(fā)電的因素和風力發(fā)電與其他發(fā)電方式的區(qū)別。摘 要 I 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 院 系： 自動化工程學院 儀器科學與技術 系 專 業(yè)： 測控技術 及 儀器 題 目： 風力發(fā)電綜述 摘 要 當今能源日趨緊張 , 能源多樣化逐漸得到人們的關注。本文主要介紹了世界風力發(fā)電的現(xiàn)狀、風力發(fā)電原理、風電的經(jīng)濟性、風電場的建設過程、風電機組和電網(wǎng)介紹、風力發(fā)電控制系統(tǒng)、風車的組成和維護、風力發(fā)電對環(huán)境的影響和自身的特點 ,以及風電的發(fā)展前景。 Environmental influece。 在未來的能源結構中 ,煤炭、水能、核能都會受到資源的制約 :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儲量 1145億噸計 ,我國經(jīng)濟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 ,來推動水輪機運轉 。 1. 1 世界風力發(fā)電概況 國際能源研