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正文內(nèi)容

風(fēng)力發(fā)電課程設(shè)計(編輯修改稿)

2024-07-10 23:32 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 ,建設(shè)小型 風(fēng)力發(fā)電或風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立電站 (集中供電系統(tǒng)或戶用系統(tǒng) )成為為小型負(fù) 荷供電一種新選擇。研究中小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè) 計顯得十分必要。 明確風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的要求和條件 在煙臺地區(qū)設(shè)計一個裝機(jī)容量 100KW 的風(fēng)電場,一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率為 10KW,需要 10 臺風(fēng)機(jī)。 中 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般應(yīng)在風(fēng)力資源較豐富的地區(qū)使用。 煙臺地區(qū)氣象設(shè)計參數(shù): 如表: 2021~2021 年煙臺市,全市平均氣溫 2021 年 ℃ 2021 年 ℃ 2021 年 ℃ 2021 年 ℃ 2021 年 ℃ 2021 年 ℃ 2021 年 ℃ 2021 年 ℃ 2021 年 ℃ 2021 年 ℃ 2021 年 ℃ 2021 年 ℃ 3 由此可得,歷年平均氣溫為 ℃ 年平均溫度(℃ ): 最高溫度(℃ ): 38 最低溫度(℃ ): 平均風(fēng)速( m/s): 通過查取風(fēng)功率密度等級表,得知煙臺地區(qū)風(fēng)功率密度為200~250 2/Wm(高度為 10 米)、 320~400 2/Wm(高度為 30 米)、400~500 2/Wm(高度為 50 米) 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方案的擬定 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類型及選擇原則 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,按其容量可大小以劃分為小型風(fēng)電機(jī)組( 10KW 以下),中型風(fēng)電機(jī)組( 1 劃分為水平軸0~100KW),大型風(fēng)電機(jī)組( 100KW 以上);按其主軸與地面的相對位置,可以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(主軸與 地面平行),垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(主軸與地面垂直)。 目前國內(nèi)一些廠家研發(fā)生產(chǎn)采用永磁同步發(fā)電機(jī)的風(fēng)機(jī),由于永磁同步電機(jī)容易實(shí)現(xiàn)多極化,可省去或簡化齒輪增速箱結(jié)構(gòu),其葉輪主軸與發(fā)電機(jī)可以直接禍合,不經(jīng)齒輪增速而直接驅(qū)動發(fā)電機(jī),因此這類風(fēng)機(jī)又稱為直驅(qū) (半直驅(qū) )式。直驅(qū)式風(fēng)機(jī)由塔架、輪轂、槳葉、發(fā)電機(jī)、變頻器、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣控制等組成。直驅(qū)式風(fēng)機(jī)均采用低速永磁同步發(fā)電機(jī)。 本設(shè)計考慮采用永磁同步發(fā)電機(jī)。 風(fēng)電場類型 并網(wǎng)型:接入電力系統(tǒng)運(yùn)行,規(guī)模較大的風(fēng)力發(fā)電場。 本設(shè)計選“并網(wǎng)型”風(fēng)力發(fā)電, 可以省去蓄電池等儲能裝置。 選 4 用同步發(fā)電機(jī)間接并網(wǎng)方式,電壓經(jīng)歷了交流 — 直流 — 交流的變化,避免了同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)可能出現(xiàn)失步的問題。 安裝地點(diǎn) 安裝地點(diǎn)的確定主要就是風(fēng)資源和具體安裝位置選擇。 風(fēng)能資源豐富,具有較穩(wěn)定的風(fēng)向,風(fēng)力發(fā)電機(jī)盡可能的裝在風(fēng)向和風(fēng)速比較穩(wěn)定,季節(jié)變化比較小的地方,湍流小,自然災(zāi)害小。 根據(jù)設(shè)計的要求,主要設(shè)計內(nèi)容擬包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中的偏航系統(tǒng)、齒輪箱系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、溫度控制等。 最早最簡單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)由葉輪和發(fā)電機(jī)兩個部分組成,站立于一定高度的塔上。由于外界因素影 響風(fēng)很不穩(wěn)定,這類風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓、頻率差異很大且效率低下,沒有實(shí)際運(yùn)用價值。所以在原有的基礎(chǔ)上,增加了偏航系統(tǒng),齒輪箱,控制系統(tǒng),停機(jī)系統(tǒng)等部件更加有效地使用風(fēng)能。 2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成設(shè)計 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)組成 風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置,主要包括風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)??諝饬鲃拥哪軇幼饔迷陲L(fēng)力機(jī)風(fēng)輪上,從未推動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn),將空氣動力能轉(zhuǎn)換風(fēng)輪的機(jī)械能,通過傳動裝置,發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能,輸送給電力系統(tǒng)。 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成:風(fēng)輪(風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的核心部件)、發(fā)電機(jī)、 傳動機(jī)構(gòu)、偏航系統(tǒng)、限速安全機(jī)構(gòu)、制動裝置、機(jī)艙和塔架等。 在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上大致可以把一個普通的風(fēng)電機(jī)分為四大部分:風(fēng)輪組件,機(jī)艙組件,塔架組件以及控制部分。 5 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)類型選擇 本設(shè)計選取水平軸螺旋槳式風(fēng)力機(jī)。 水平軸風(fēng)力機(jī)主要由風(fēng)輪、塔架、對風(fēng)裝置、齒輪箱組成 。 ( 1) 風(fēng)輪:由 1~3 個葉片組成,這是吸收風(fēng)能的主要部件。當(dāng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時,葉片受到離心力和氣動力的作用,離心力對葉片是一個拉力,而氣動力使葉片彎曲。當(dāng)風(fēng)速高于風(fēng)力機(jī)的設(shè)計風(fēng)速時,為防止葉片損壞,需對風(fēng)輪進(jìn)行 控制,控制風(fēng)輪有三種方法: a,使風(fēng)輪偏離主方向; b,改變?nèi)~片角度;利用擾流器,產(chǎn)生阻力,以降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。 ( 2) 塔架:為了讓風(fēng)輪能在較高的風(fēng)速中運(yùn)行,需要塔架把風(fēng)輪支撐起來。這時塔架需要承受兩個主要的載荷:一個是風(fēng)力機(jī)的重力,向下壓在塔架上;另一個是阻力, 使 塔架向風(fēng)的下游方向彎曲。選擇塔架時要必須考慮其成本,根據(jù)實(shí)際情況而定 。 ( 3) 對風(fēng)裝置:自然界的風(fēng)向及風(fēng)速一直變化,為了得到較高的風(fēng)能利用率,應(yīng)使風(fēng)能的旋轉(zhuǎn)面經(jīng)常對準(zhǔn)風(fēng)向?yàn)榇诵枰獙︼L(fēng)裝置。小型風(fēng)力機(jī)的對風(fēng)裝置,利用尾舵控制對風(fēng)。由尾翼帶東水平軸旋轉(zhuǎn),是風(fēng) 輪總朝向風(fēng)吹來的方向。 ( 4) 齒輪箱 : 由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低,而且風(fēng)力的大小經(jīng)常變化著,這又使得轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。所以,在帶動發(fā)電機(jī)之前,還必須附加一個齒輪箱,再加一個調(diào)速裝置使得轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定,然后在連接到發(fā)電機(jī)上。齒輪箱的主要作用是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞 6 給發(fā)電機(jī),通過齒輪副的增速作用使其得到相
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