【正文】 過改變葉片迎角，實現功率變化來進行調節(jié)的。 14 2． 4 變槳系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)運行原理 ． 1 變槳系統(tǒng) 變槳控制系統(tǒng)包括三個主要部件，驅動裝置－電機，齒輪箱和變槳軸承。很多廠家也開始采用 PLC構成控制系統(tǒng)。目前計算機技術突飛猛進，更多新的技術被應用到了 DCS 之中。同時 DCS 現場適應性強，便于控制程序現場調試及在機組運行時可隨時修改控制參數。就地進行采集、控制、處理?？刂葡到y(tǒng)結構示意圖如下： 圖 風力發(fā)電控制系統(tǒng)結構框圖 針對上述結構，目前絕大多數風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)都采用集散型或稱分布式控制系統(tǒng)（ DCS）工業(yè)控制計算機。 具體控制內容有：信號的數據采集、處理，變槳控制、轉速控制、自動最大功率點跟蹤控制、功率因數控制、偏航控制、自動解纜、并網和解列控制、停機制動控制、安全保護系統(tǒng) 、就 13 地監(jiān)控、遠程監(jiān)控。 風力發(fā)電控制系統(tǒng)的基本目標分為三個層次：這就是保證風力發(fā)電機組安全可靠運行，獲取最大能量，提供良好的電力質量。目前風力發(fā)電亟待研究解決的的兩個問題：發(fā)電效率和發(fā)電質量都和風電控制系統(tǒng)密切相關。 2． 3 風力發(fā)電機組控制系統(tǒng) 風力發(fā)電機由多個部分組成，而控制系統(tǒng)貫穿到每個部分，相當于風電系統(tǒng)的神經。發(fā)電機與風輪有機連接、結構緊湊、維護方便、造型美觀。超低速永磁風力發(fā)電機、低風發(fā)電、噪音低、抗風能力強、不絞電纜線。無需撲捉風向，無論哪個方向來風，它總是按照設定的方向旋轉。 12 圖 風力發(fā)電裝置結構簡圖 垂直軸風力發(fā)電機 垂直軸風力發(fā)電機在風向改變的時候無需對風，在這點上相對于水平軸風力發(fā)電機是一大優(yōu)勢，它不僅使結構設計簡化，而且也減少了風輪對風時的陀螺力。 風力機的風輪在塔架前面的稱為上風向風力機，風輪在塔架后面的則成為下風向風機。大多數水平軸風力發(fā)電機具有對風裝置，能隨風向改變而轉動。 阻力型 的風電機 旋轉 的 速度 比較 慢。 2． 2 風力發(fā)電機組的分類 雖然 風力發(fā)電機 有很多種類 ，但 是總的 歸納起來 也就 兩 種：一 、 水平軸風力發(fā)電 機， 它的風輪旋轉軸 和 風向 是 平行 的，二 、垂直軸風電機， 它的 風輪旋轉軸 正好跟水平風電機的相反，是跟氣流方向或者地面垂直的 。當風力過強時 ，葉片轉動至迎氣邊緣面向來風，從而令風輪剎車。當風力過強時，葉片尾部制動裝置會動作令風輪剎車。 所有風電機的功率輸出的方法是失速調節(jié)和斜角調節(jié)。不過，為了風電機而設計的多級直接驅動式發(fā)電機也有顯著的發(fā)展。 風輪的旋轉運動通過齒輪變速箱傳送到機艙內的發(fā)電機。這些定速風電機的感應式異步發(fā)電機能夠直接產生電網頻率的交流電。不想小型風力發(fā)電機，大型的風電機的風輪轉動相當慢。大型與電網接駁的風力發(fā)電機的最常見的結構是橫軸式三葉片風輪，并安裝在直立管塔桿上。分局 Betz 定律，理論上風電機能夠提取的最大功率，是風的功率的 %，大多數風電機只能提取風的功率的 40%或者更少。風并非推動風輪葉片，而是吹過葉片形成葉片正反面的壓差，這種壓差會產生升力，令風輪旋轉并不斷橫切風流。 根據德國風能會的估計，風能發(fā)電的年增長率將保持高增長率，在 2021 年或者之前全球風 11 力發(fā)電裝機容量可能達到 150 千兆瓦。風的作用使葉輪旋轉，而葉輪轉動帶動發(fā) 電機，最后發(fā)電機產生電能。所以本章討論了以下幾個問題： 1．風力機的工作原理。本文的主要目的是針對直驅式的風電機的控制系統(tǒng)方案的設計作一些工作。 控制器 ： 風機控制柜是一臺能控制風機各個部件的計算機，計算機使機艙偏航對風，當風速儀所測風速達到某一定值時，計算機發(fā)出命令釋放剎車，使葉輪轉動。在一些風機上采用水冷方式，而散熱器再將水冷卻 風速儀 ： 風速儀用來測量風的速度，它將風速信息傳到控制器中。 高速軸 ： 高速軸將來自齒輪箱的能量傳遞到發(fā)電機，此時高速軸的轉速達到每分鐘 1500轉 發(fā)電機 ： 發(fā)電機達到轉速后開始產生電 流，電流通過粗的電纜被送到塔架下面的控制柜。 偏航電機 ： 偏航電機將機艙轉動以便使葉輪準確對風！ 齒輪箱 ： 大型風機葉輪的旋轉速度再每分鐘 27 轉左右，而發(fā)電機的轉速要在每分鐘 1500轉左右，因此就需要齒輪箱將 27轉變?yōu)?1500 轉。 葉輪 ： 葉輪被固定在大的主軸上，大的葉輪有三個吸收風能的葉片，風速足夠大的時候就會驅動葉輪旋轉。 法蘭 ： 法蘭上的螺栓保證塔架上的各個部分緊密相連。 梯子 ： 所有塔架內都有一個梯子，使你能夠爬到機艙上，梯子接近塔壁，以便于在你爬下或者爬上梯子時可以用后背緊靠塔壁，以保證安全。如圖： 控制器 ： 風機的控制裝置就是一臺計算機，它能檢查各個部件的工作狀態(tài)，如果某個部件停止了工作，控制器就通過計算機向中央監(jiān) 控室報告故障。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風力并通過機頭轉為電能；尾翼使葉片始終對著來風的 方向從而獲得最大的 風能 ；轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能；機頭的轉子是永磁體，定子繞組切割磁力線產生電能。小型風力發(fā)電系統(tǒng) 效率 很高，但它不是只由一個發(fā)電機頭組成的，而是一個有一定科技含量的小系統(tǒng)：風力發(fā)電機 +充電器 +數字逆變器。 發(fā)電機的作用，是把由風輪得到的恒定轉速，通過升速傳遞給發(fā)電機構均勻運轉，因而把機械能轉變?yōu)殡娔?。它一般修建得比較高，為的是獲得較大的和較均勻的風力，又要有足夠的強度。為保持風輪始終對準風向以獲得最大的功率，還需在風輪的后面裝一個類似風向標的尾舵。槳葉的材料要求強度高、重量輕，目前多用 玻璃鋼 或其它復合材料 (如 碳纖維 )來制造。如圖所示： 8 風輪是把風的動能轉變?yōu)闄C械能的重要部件，它由兩只 (或更多只 )螺旋槳形的葉輪組成。這種風力發(fā)電機組，大體上可分 風輪 (包括尾舵 )、 發(fā)電機 和 鐵塔 三部分。 風力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因為風力發(fā)電不需要使用 燃料 ，也不會產生輻射或 空氣污染 。風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。因此風電開始成為越來越多投資者的逐金之地 。風電的優(yōu)勢在于：能力每增加一倍，成本就下降 15%，近幾年世界風電增長一直保持在 30%以上。 2021 年該行業(yè)的利潤總額將保持高速增長，經過 2021 年的高速增長，預計 202 2021年增速會稍有回落，但增長速度也將達到 60%以上。以每千瓦裝機容量設備投資 7000 元計算，根據《 風能世界 》雜志發(fā)布，未來風電設備市場將高達 1400 億元至 2100 億元。 省（自治區(qū)、直轄市）和地區(qū) 2021年累計 2021新增 2021年累計 內蒙古 河北 遼寧 吉林 6 黑龍江 山東 甘肅 548 江蘇 新疆 寧夏 289 廣東 福建 山西 193 浙江 海南 138 北京 88 上海 云南 42 江西 42 42 84 河南 湖北 重慶 湖南 廣西 香港 小 計 7 臺灣地區(qū) 總 計 圖 中國風能專業(yè)委員會 2021 年統(tǒng)計 中國新能源戰(zhàn)略開始把大力發(fā)展風力發(fā)電設為重點。 我國能源結構及能源可持續(xù)發(fā)展必須滿足國民經濟可持續(xù)發(fā)展的要求。國家從宏觀規(guī)劃角度出發(fā)，制定了 “ 乘風計劃 ” ，面向國內外市場發(fā)展風力發(fā)電。 風能是對人類生存環(huán)境影響最小的能源。 這就給了中國一個走在世界前頭的機會。 在環(huán)境保護 方面，中國必須以一種低成本、高效益的方法來解決這些問題 。去年，我們在沈陽的風機組裝廠已經投產，將為中國和亞洲日益增長的風電行業(yè)提供支持。 在中國，風能發(fā)電是非常有前景的行業(yè)，這現在是一個很熱門的話題。 “ 為促進風電規(guī)?；l(fā)展 ,過去提倡建立大基地融入大電網 ,但當前更希望在此基礎上 ,支援資源不太豐富的地區(qū) ,發(fā)展低風速風電場 ,倡 導分散式開發(fā) ”, 史立山表示 ,分散式開發(fā)將是未來風電發(fā)展的一個方向。 據國家能源局測算 ,到 2021年 ,我國風電裝機將達到 1億千瓦 ,年發(fā)電量超過 2千億度 ,節(jié)約標煤約 8000萬噸左右 ,在整個能源中所占的比重將由 2021年的 %增加到 2%左右。 5 與此同時，我國風電裝備制造企業(yè)的技術創(chuàng)新能力也在不斷增強，初步實現了大功率風電機組技術從引進消化、聯合設計到自主設計的轉化。去年，我國用于可再生能源發(fā)電的補貼高達 120億元，這為風電發(fā)展打下了堅實基 礎。 “ 中國政府出臺的一系列鼓勵政策對風電發(fā)展起到了決定性推動作用。 “ 十一五 ” 期間我國風電裝機容量連續(xù) 5年實現翻番，成為世界第一的風電大國。此外，北方供熱期基本結束，保證熱電聯產和居民用熱的那部分電網調度被釋放出來，也為風電調度騰出了空間。 “ 風電投產容量和電網的優(yōu)化調度是一季度風力發(fā)電迅速增長的兩大主要因素。 我國風電高速發(fā)展背后有著怎樣的原因？目前風電發(fā)展面臨哪些制約因素？ “ 十二五 ” 時期風電 產業(yè) 應如何轉變發(fā)展方式，促進我國實現從 “ 風電大國 ” 向 “ 風電強國 ” 的轉變？記者就這些問題采訪了國家能源局有 關負責人和風電企業(yè)代表。這一數據表明，風電發(fā)展依然延續(xù)著 “ 十一五 ” 時期高速發(fā)展的態(tài)勢。據估計，即使全年只有一半時間運轉，它就能夠滿足北卡羅來納州七個縣 1%到 2%的用電需要。這個風車有十層樓高，風車鋼葉片的直徑 60 米；葉片安裝在一個塔型建筑物上，因此風車可自由轉動并從任何一個方向獲得電力；風力時速在 38公里以上時，發(fā)電能力也可達 2021 千瓦。其中：英國新建 3 個海上風電場（ 萬 kW)、丹麥一個 ( 萬 kW)德國一個 (6 萬 kW)。 目前近海風電場的開發(fā)主要在歐洲的丹麥、英國、荷蘭、瑞典、愛爾蘭、德國等國家。迄今為止，世界上已有 82個國家