【正文】 送給電動機(jī)，通過減速機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動風(fēng)力機(jī)平臺，直到對準(zhǔn)風(fēng)向?yàn)橹?。整個偏航系統(tǒng)由電動機(jī)及減速機(jī)構(gòu)、偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)和扭纜保護(hù)裝臵等部分組成。如果主風(fēng)輪沒有對準(zhǔn)風(fēng)向，則側(cè)風(fēng)輪會被風(fēng)吹動，產(chǎn)生偏向力，通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)使主風(fēng)輪轉(zhuǎn)到對準(zhǔn)風(fēng)向?yàn)橹? 。上風(fēng)向風(fēng)力機(jī)則必須采用調(diào)向裝臵，常用的有以下幾種： (1)尾舵 主要用于小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)是能自然地對準(zhǔn)風(fēng)向，不需要特殊控制。調(diào)速或限速裝臵有各種各樣的類型，但從原理上來看大致有三類：一類是使風(fēng)輪偏離主風(fēng)向，另一類是利用氣動阻力，第三類是改變?nèi)~片的槳距角。 29 風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)和組成 小型風(fēng)力機(jī)的葉片部分采用木質(zhì)材料，中、大型風(fēng)力機(jī)的葉片的趨勢都傾向于采用玻璃纖維或高強(qiáng)度復(fù)合材料。現(xiàn)在是水平軸風(fēng)力機(jī)的主要競爭者。Darrieus于1925年發(fā)明的， 1931年取得專利權(quán)。J 25 垂直軸風(fēng)力機(jī)可分為兩個主要類別 另一類是利用翼型的升力作功，最典型的是達(dá)里厄 (Darrieus)型風(fēng)力機(jī)。對于較大型的風(fēng)力機(jī)，因?yàn)槭芷D(zhuǎn)與安全極限應(yīng)力的限制，采用這種結(jié)構(gòu)形式是比較困難的。 24 垂直軸風(fēng)力機(jī)可分為兩個主要類別： 一類是利用空氣動力的阻力作功，典型的結(jié)構(gòu)是 S型風(fēng)輪。由于不需要調(diào)向裝臵，使它們的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡化。 22 2) 垂直軸風(fēng)力機(jī) 垂直軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪圍繞一個垂直軸旋轉(zhuǎn)。但對于下風(fēng)向風(fēng)力機(jī)，由于一部分空氣通過塔架后再吹向風(fēng)輪，這樣，塔架就干擾了流過葉片的氣流而形成所謂塔影效應(yīng)，使性能有所降低。 下風(fēng)向：風(fēng)輪安裝在塔架的下風(fēng)位臵的，則稱為下風(fēng)向風(fēng)力機(jī)。 21 上風(fēng)向：風(fēng)輪在塔架的前面迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)，叫做上風(fēng)向風(fēng)力機(jī)。 葉片數(shù)少的風(fēng)力機(jī)通常稱為高速風(fēng)力機(jī)，它在高速運(yùn)行時有較高的風(fēng)能利用系數(shù)，但起動風(fēng)速較高。 20 葉片數(shù)多的風(fēng)力機(jī)通常稱為低速風(fēng)力機(jī)，它在低速運(yùn)行時，有較高的風(fēng)能利用系數(shù)和較大的轉(zhuǎn)矩。其二是發(fā)電機(jī)，它的功能是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。D ? 基本體系已經(jīng)建立，進(jìn)入初始發(fā)展階段后期 13 中國主要風(fēng)電整機(jī)制造商市場份額 制造商名稱 占本類型份額 市場份額 裝機(jī)容量 內(nèi)、合資前五 金風(fēng)（ GoldWind） % % 華銳（ Sinovel） % % 2157MW 東汽（ DEC） % % 1290MW 運(yùn)達(dá)（ Windey） % % 航天安迅能 % % 前五共計(jì) % % 內(nèi)、合資總計(jì) 100% % 14 中國主要風(fēng)電整機(jī)制造商市場份額 制造商名稱 占本類型份額 市場份額 裝機(jī)容量 外資前五 歌美颯（ Gamesa） % % 維斯塔斯（ Vestas） % % 通用電氣（ GE） % % 蘇司蘭（ Suzlon） % % Nordex % % 前五共計(jì) 93% % 外資總計(jì) 100% % 15 風(fēng) 電 產(chǎn) 業(yè) ? 全球風(fēng)電發(fā)展趨勢 ?機(jī)組容量大型化、產(chǎn)業(yè)規(guī)?；? ? 新時期風(fēng)電發(fā)展要求 ?整體性要求更高、零部件相關(guān)技術(shù)有待提高 ?與電網(wǎng)聯(lián)系緊密，能效、穩(wěn)定性要求提高 ?控制系統(tǒng)重要性越發(fā)體現(xiàn) ? 我國風(fēng)電發(fā)展存在問題 ?風(fēng)電建設(shè)與技術(shù)支持體系的不平衡 ?控制系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)最為薄弱 16 “丹麥?zhǔn)健? DFIG或 PMSG 功率控制 變速控制 17 18 風(fēng)力機(jī)的類型 從能量轉(zhuǎn)換的角度看，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由兩大部分組成。 5 風(fēng)力發(fā)電的重要性 可持續(xù)發(fā)展 新型清潔、高效、 可持續(xù)源體系 解決能源問題的關(guān)鍵技術(shù) 6 解決能源問題的關(guān)鍵技術(shù) 7 風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 清潔 ,環(huán)境效益好 噪聲 ,視覺污染 可再生 ,永不枯竭 占用大片土地 基建周期短、投資少 不穩(wěn)定，不可控 裝機(jī)規(guī)模靈活 目前成本仍很高 技術(shù)相對成熟 8 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀 ? 產(chǎn)研結(jié)合的綜合體系 電網(wǎng)運(yùn)營商 風(fēng)電場開發(fā)商 整機(jī)制造商 零部件制造商 Ramp。 ?全球電力需求在未來的 25年中將幾乎翻番，從 2022年的15016TWh增加到 2030年 29737TWh，年需求增加 ％ ?發(fā)電總量將從 2022年的 18197TWh增加到 2030年的35384TWh，燃煤發(fā)電在發(fā)電總量中所占的份額則從 20％上升到 23％。 4 全球電力需求的迅猛發(fā)展： ?電能已成為主要的不可或缺的應(yīng)用能源之一。1 大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 及其控制系統(tǒng) 2 主要內(nèi)容 ?中外風(fēng)力發(fā)電概況 ?風(fēng)力發(fā)電的控制系統(tǒng) ?風(fēng)電系統(tǒng)的最大風(fēng)能捕獲控制 ?雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)勵磁控制 ?風(fēng)電并網(wǎng)的穩(wěn)定性與電網(wǎng)安全問題 3 ?世界一次能源需求在 2022年到 2030年期間將增長 55％，年均增長率為 ％， ?發(fā)展中國家在全球一次能源消費(fèi)增量中約占 74％， ?我國的能源需求在此期間也將保持年均 ％的增長率 ?煤炭在整個能源結(jié)構(gòu)中居主導(dǎo)地位的燃料，石油消費(fèi)量居次席 ,天然氣消費(fèi)量的增速將高于其他化石燃料。 ?核電、水電、生物燃料及其它可再生能源發(fā)展迅猛，但在能源體系中所占比例很小。 ?2022年到 2030年期間，電力行業(yè)的投資約占能源供應(yīng)總投資的三分之二。 ?我國是世界上僅次于美國的第二大電力市場，預(yù)計(jì)到 2030年的發(fā)電總量將達(dá)到 8472TWh，占全球發(fā)電總量 24％。D技術(shù)支持 政府政策支持 9 全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 10 中國的風(fēng)能資源 ? 全國平均風(fēng)能密度： 100W/m2 ? 10m高層風(fēng)能資源總儲量： 106MW ? 實(shí)際可利用陸地風(fēng)能資源儲量： 105MW ? 近?？砷_發(fā)風(fēng)能資源是陸地的 3倍多 （中國氣象科學(xué)院） 三峽 26臺機(jī)組的容量為 18200MW （約 14個三峽） 11 12 我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 ? 累計(jì)裝機(jī) 11,600余臺，總?cè)萘? kW ? 共有風(fēng)電場 158個， 100MW級 10余個 ? 整機(jī)開發(fā)研制的內(nèi)外資企業(yè) 40余家 ? 龍?jiān)措娏Φ?—— 風(fēng)電場開發(fā)商 ?風(fēng)能研究中心（ SUT） —— Ramp。其一是風(fēng)力機(jī)，它的功能是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能 。 風(fēng)力機(jī)的類型 1）水平軸風(fēng)力機(jī)， 2）垂直軸風(fēng)力機(jī) 19 1) 水平軸風(fēng)力機(jī) 水平軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪圍繞一個水平軸旋轉(zhuǎn)，工作時，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向垂直，風(fēng)輪上的葉片是徑向安臵的，與旋轉(zhuǎn)軸相垂直，并與風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面成一角度φ(安裝角 )。它的起動力矩大，起動風(fēng)速低，因而適用于提水。由于其葉片數(shù)很少，在輸出同樣功率的條件下比低速風(fēng)輪要輕得多，因此適用于發(fā)電。上風(fēng)向風(fēng)力機(jī)必須有某種調(diào)向裝臵來保持風(fēng)輪迎風(fēng)。而下風(fēng)向風(fēng)力機(jī)則能夠自動對準(zhǔn)風(fēng)向，從而免除了調(diào)向裝臵。 水平軸風(fēng)力機(jī)隨風(fēng)輪與塔架相對位臵的不同而有上風(fēng)向與下風(fēng)向之分。 S型風(fēng)輪 達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī) 23 2) 垂直軸風(fēng)力機(jī) 垂直軸風(fēng)力機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是可以接受來自任何方向的風(fēng)，因而當(dāng)風(fēng)向改變時，無需對風(fēng)。垂直軸風(fēng)力機(jī)的另一個優(yōu)點(diǎn)是齒輪箱和發(fā)電機(jī)可以安裝在地面上，這對于一個往往需要在一片呼嘯的大風(fēng)中為一臺離地面幾十米高的水平軸風(fēng)力機(jī)進(jìn)行維修服務(wù)的人員來說，無疑是一個值得高度評價的特點(diǎn)。它由兩個軸線錯開的半圓柱形葉片組成，其優(yōu)點(diǎn)是起動轉(zhuǎn)矩較大，缺點(diǎn)是由于圍繞著風(fēng)輪產(chǎn)生不對稱氣流，從而對它產(chǎn)生側(cè)向推力。 S型風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用系數(shù)低于高速垂直軸或水平軸風(fēng)力機(jī)，在風(fēng)輪尺寸、重量和成本一定的情況下提供的功率輸出較低，因而用作發(fā)電缺乏競爭力。它是法國人 GM當(dāng)時這種風(fēng)力機(jī)并沒有受到注意，直到 20世紀(jì) 70年代石油危機(jī)后，才得到加拿大國家科學(xué)研究委員會 (National Research Council)和美國圣地亞 (Sandia)國家實(shí)驗(yàn)室的重視，進(jìn)行了大量的研究。 H型 Δ型 菱形 Y型 φ型 26 風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)和組成 NORDEX 80/2500kW型 葉輪 輪轂 機(jī)艙內(nèi)框架 葉輪軸與主軸連接 主軸 齒輪箱 剎車盤 發(fā)電機(jī)的連接 發(fā)電機(jī) 散熱器 1冷卻風(fēng)扇 1風(fēng)測量系統(tǒng) 1控制系統(tǒng) 1液壓系統(tǒng) 1偏航驅(qū)動 1偏航軸承 1機(jī)艙蓋 1塔架 1變槳距部分 27 風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu) 風(fēng)力機(jī) 傳動鏈 發(fā)電機(jī) 變速發(fā)電技術(shù) 28 風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)和組成 風(fēng)輪一般由 2~3個葉片和輪轂所組成，其功能是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。 30 風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)和組成 調(diào)速或限速裝臵 當(dāng)風(fēng)速過高時，這些裝臵還用來限制功率，并減小作用在葉片上的力。 31 調(diào)向裝臵 下風(fēng)向風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪能自然地對準(zhǔn)風(fēng)向，因此一般不需要進(jìn)行調(diào)向控制 (對大型的下風(fēng)向風(fēng)力機(jī)，為減輕結(jié)構(gòu)上的振動，往往也采用對風(fēng)控制系統(tǒng) )。 32 (2)側(cè)風(fēng)輪 在機(jī)艙的側(cè)面安裝一個小風(fēng)輪，其旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)輪主軸垂直。 33 (3)電動機(jī)驅(qū)動的風(fēng)向跟蹤系統(tǒng) 對大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，一般采用電動機(jī)驅(qū)動的風(fēng)向跟蹤系統(tǒng)。偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括風(fēng)向標(biāo)和偏航系統(tǒng)調(diào)節(jié)軟件。 34 風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)和組成 傳動機(jī)構(gòu) 風(fēng)力機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)一般包括低速軸、高速軸、齒輪箱、聯(lián)軸節(jié)和制動器等。它的剛度和風(fēng)力機(jī)的振動有密切關(guān)系，如果說塔架對小型風(fēng)力機(jī)影響還不太大的話，對大、中型風(fēng)力機(jī)的影響就不容忽視了。 2）是由于氣流繞物體流動時，在物體附面層內(nèi)由于氣流粘性作用產(chǎn)生的摩擦力。為了使風(fēng)力機(jī)很好地工作，就需要葉片具有這樣的翼型斷面，使其能得到最大的升力和最小的阻力 38 影響升力系數(shù)和阻力系數(shù)的因素 翼型的影響 ： 39 影響升力系數(shù)和阻力系數(shù)的因素 攻角的影響 ： 一種流線型葉片升力系數(shù)和阻力系數(shù)隨攻角變化的曲線。這樣除了攻角接近最佳值的一小段葉片升力較大外，其它部分所得到的升力則由于攻角偏離最佳值而不理想。 解決辦法： 使葉片每一個截面的安裝角隨著半徑的增大而逐漸減小，可使氣流在整個葉片長度均以最有利的攻角吹向每一葉片元，從而具有比較好的氣動力性能。這種具有變化的安裝角的葉片稱為螺旋槳型葉片 41 由于風(fēng)速是在經(jīng)常變化的，風(fēng)速的變化也將導(dǎo)致攻角的改變。 解決辦法： 為了適應(yīng)不同的風(fēng)速，可以隨著風(fēng)速的變化，調(diào)節(jié)整個葉片的安裝角，從而有可能在很大的風(fēng)速范圍內(nèi)均可以得到優(yōu)良的氣動力性能。顯然，從氣動性能來看，變槳距式螺旋槳型葉片是一種性能優(yōu)良的葉片。這種粘性力可以用雷諾數(shù) Re[流體流動時的慣性力 Fg和粘性力 (內(nèi)摩擦力 )Fm之比稱為雷諾數(shù) ] L為弦長 ,γ為空氣的動粘力系數(shù)。雷諾數(shù)愈小的流動，粘性作用愈大 。雷諾數(shù)增加，由于翼型附面層氣流粘