【正文】 圖 42 葉片 微元的受力情況分析 圖 43 C1與 Cl/Cd隨 i的變化曲線 轉矩系數 21( s i n c o s )/sinl ldTC I ICCCI?? （ 4） 風能利用系數 ( , ) ( , )PTCC? ? ? ? ?? （ 5） 因此，對于一個在一定轉速 ?下運轉的風力機，當風速和風向一定時， ? 和 I 一定，如果增大槳距角 ? ，攻角 i 便減小，在失速點以前的工作區(qū)內， lC 和升阻比將減小，由表達式 (4)知，其轉矩系數 TC 也要減小，所以 PC 減小，最終導致風輪輸出的機械功率 P 減小，從而限制了風功率的吸收。 變槳距系統(tǒng) 變槳距系統(tǒng)基本工作原理 變槳距系統(tǒng)的硬件框圖如圖 41 所示。風力發(fā)電機設置偏航調向系統(tǒng)，可以使風輪最大程度地保持迎風狀態(tài)，從而高效地利用風能，進一步降低發(fā)電成本，有效地保護風力發(fā)電機，是風力發(fā)電機組電控系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。 3． 4 樣機測試與設計驗證 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX風電機組的原型設計完成后，一般需要制造樣機，以通過對樣機設計的測試試驗，驗證設計結果，確保設計的可用性，為日后的產品批量制造、裝配和可靠運行奠定基礎。對于載荷的波動情況，一般需要通過增加許用安全系數 加以解決。對電控系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等應考慮平均故障間隔 時間（ MTBF）或平均維修間隔時間（ MTBM）和平均維修時間，以滿足整機可靠性要求。振動會引起結構的損傷或破壞，影響設備 的可靠性和可用性。 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX上述總體設計的各階段屬于靜態(tài)設計，設計結果是：風電機組總體設計方案圖、總體布置圖和設計計算報告、風電機組性能分析與載荷初步分析報告、各部件和子系統(tǒng)的初步技術要求與設計示意圖、系統(tǒng)原理圖、對制造方面的協(xié)作和采購要求清單等，以及對其他有關經濟性和使用性能等均應有明確的技術文件。該階段要注意查閱并依據相關設計標準，結合具體的風電機組運行工況要求，對所有載荷都應予以仔細分析評估。此階段的任務主要包括對風場的風況分析，有針對性地對各類可行的功能構成形式和氣動布局方案進行比較和選擇，并結合機組性能和氣動特性的分析和仿真技術，初步確定整機的和各主要部件（子系統(tǒng)）的基本形式，并提交有關的分析計算報告。例如 ， 陸上風電場所需的大型機組通常額定功率范圍為 5002MW ，便于運輸、安裝、運行和維修。 當需要停機時，控制系統(tǒng)發(fā)出停機指令，除了借助變槳距制動外，還可以通過蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX19 安裝在傳動軸上的制動裝置實現制動。過程控制包括起動、運行、暫停、停止等。 m； ?1—— 風輪的 角速度，單位為 1/s. 風輪的輸出功率通過主傳動系統(tǒng)傳遞。 此外，風電機組還需要有上述功能部件或子系統(tǒng)的支撐結構，如機艙、塔架等；多數風電機組需要設置對風（也稱偏航）裝置，以保證風輪能夠更好的獲取風能。 （ 2） 機械能傳遞單元 機械能傳遞單元也可簡稱為風電機組的傳動鏈， 連接風電機組的一次能源轉換單元與發(fā)電單元，使之組成發(fā)電系統(tǒng)。針對我國風力發(fā)電面臨的問題和挑戰(zhàn)，產業(yè)初期特別需要加大對研發(fā)的投入，隨著國家對風電的重視，可再生能源法及實施辦法出臺，相信我國的 風電發(fā)展將會快步前進。因此，今年來中國的風電機組研發(fā)單位在防風沙、抗低溫、防雷擊、抗臺風、防鹽霧等方面著手進行了研究，以確保風電機組在惡劣氣候條件下能可靠運行，提高發(fā)電量。 熱塑材料的應用： LM Glasfibre 公司正開展一項耗資 8 百萬歐元的研究項目，目的是用玻璃鋼、碳纖維和熱塑材料的混合紗絲去制造葉片。好的疲勞特性和好的減振結構有助于保證葉片長期的工作壽命。從 2021 年胡蘇姆風能展的情況看，歐洲風電設備的產業(yè)鏈已經形成，為今后的快速發(fā)展奠定了基礎。 2021 年新增大型風電機組中，直驅式風電機組已超 過 17%。采用無齒輪箱系統(tǒng)的德國 Enercon 公司在 2021 年仍然是德國、葡萄牙風電產業(yè)的第一大供應商和印度風電產業(yè)的第二大供應商，在新增風電裝機容量中， Enercon 公司已占本國市場份額的 55％以上。 1． 4． 5 雙饋異步發(fā)電技術仍占主導地位 以丹麥 Vestas 公司的 V80、 V90 為代 表的雙饋異步發(fā)電型變速風電機組，在國際風電市場中所占的份額最大。目前，已經開始 810MW 風電機組的設計和制造。法國阿海琺集團收購 Multibrid；丹麥的 Vestas 公司兼并 NEG。除金風科技和浙江運達加大投入、迅速擴張之外，東方汽輪機、華銳風電、中國船舶、通用電氣、湖南湘電、上海電氣、廣東明陽、維斯塔斯、歌美颯、蘇司蘭、西門子等一批國內外大型制造業(yè)和投資商紛紛進入我國風電設備制造業(yè)市場。 2021 年又新增裝機容 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX量 ，累計裝機容量達到 ，超過丹麥，成為世界第 5 風電大國。 h； 2030 年風電裝機容量達到 300GW，發(fā)電量達到 6000 108kW到 2021 年年底，在世界風電累計裝機容量中，已有包括美國、中國、德國、西班牙、印度等在內的 16 個國家超過 1GW。在風能資源較好的地方，風電價格完全可以和煤電競爭，低于燃氣電價。瑞典、荷蘭、英國、丹麥、德國、日本、西班牙 等國，也根據各自國家的情況制訂了相應的風力發(fā)電計劃。 16 世紀，荷蘭人利用風車排水。據估計到達地球的太陽能只有大約 2%轉化為風能，理論上僅 1%的風能就能滿足人類能源的需求。為緩解或從根本上消除能源危機帶來的環(huán)境破壞，綠色電力的生產為世界各國所關注。 能源消費在迅速擴大，已經達到了阻礙地球生態(tài)系統(tǒng)自律功能正常運轉的程度。全球能源危機的主要表現在于，全球能源儲量與開采時間有限。1986～ 1993 年，全國共建 12 個風電 場，裝機容量為 ； 1994～ 1999 年，全國共建有 21 個風電場，裝機容量達到 。 2021 年年 底全球累計風電裝機容量已超過了 ，相當于減排 億噸 CO2。其中，啟動、剎車過程使系統(tǒng)能在最短時間內有較快的響應速度；變速運行調節(jié)風能，減少或消除風能產生過程中的 急劇波動，捕獲最大能量，減弱暫態(tài)負荷的影響；變槳距控制通過調節(jié)槳距角維持風電機組輸出額定功率不變。 Yawcontrol system. 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX3 目錄 1. 緒論 ............................................................................................................................... 5 1． 1 風力發(fā)電發(fā)展概況 ........................................................................................ 5 1． 2 風力發(fā)電的背景 ............................................................................................ 6 1． 2． 1 能源危機 .......................................................................................... 6 1． 2． 2 環(huán)境危機 .......................................................................................... 6 1． 2． 3 可 再生能源開發(fā)利用 ...................................................................... 7 1． 2． 4 風能開發(fā)利用 .................................................................................. 7 1． 3 風力發(fā)電發(fā)展現狀 ........................................................................................ 8 1． 3． 1 世界風電 .......................................................................................... 8 1． 3． 2 我國風電 .......................................................................................... 9 1． 4 國內外風電機組發(fā)展趨勢 .......................................................................... 10 1． 4． 1 產業(yè)集中是總的趁勢 .................................................................... 10 1． 4． 2 水平軸風電機組技術成為主流 .................................................... 11 1． 4． 3 風電機組單機容量持續(xù)增大 ........................................................ 11 1． 4． 4 變槳變速功率調節(jié)技術得到廣泛采用 ........................................ 11 1． 4． 5 雙饋異步發(fā)電技術仍占主導地位 ................................................ 12 1． 4． 6 直驅式、全功率變流技術得到迅速發(fā)展 .................................... 12 1． 4． 7 大型風電機組關健部件的 性能日益提高 .................................... 13 1． 4． 8 智能化控制技術的應用加速提高了風電機組的可靠性和壽命 13 1． 4． 9 葉片技術發(fā)展趨勢 ........................................................................ 14 1． 4． 10 風電場建設和運營的技術水平日益提高 .................................. 14 1． 4． 11 惡劣氣侯環(huán)境下的風電機組可靠性得到重視 .......................... 14 1． 4． 12 低電壓穿越技術得到應用 .......................................................... 15 1． 5 小結 .............................................................................................................. 15 2. 發(fā)電機組的基本功能構成及工作原理 ................................................................... 16 2． 1 風電機組的基本功能構成 .......................................................................... 16 2． 2 風電機組的工作原理 .................................................................................. 17 小結 ................................................................................................................. 19 3. 風電機組設計的基本內容與步驟 ........................................................................... 20 3． 1 確定設計目標 .............................................................................................. 20 3． 2 總體設計 ............