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風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案-展示頁

2025-05-09 05:47本頁面
  

【正文】 通過可控硅開關(guān)電路,將波形的一半反向,最后經(jīng)濾波器濾波,即得到與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)頻率為的恒頻正弦波輸出。 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變速恒頻風(fēng)力發(fā)系統(tǒng)以變速恒頻為核心,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括:風(fēng)能機(jī)、齒輪箱、異步發(fā)電機(jī)、整流裝置、儲(chǔ)能裝置、控制系統(tǒng)六部分組成。采用一定的控制策略(如矢量PWM)可靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功和無功功率,對(duì)電網(wǎng)而言這種系統(tǒng)可起到功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)淖饔?。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有以下共同的優(yōu)點(diǎn):1) 最大限度的捕捉風(fēng)能。而風(fēng)力發(fā)電機(jī)采取變速運(yùn)行時(shí),當(dāng)風(fēng)速躍升產(chǎn)生的巨大風(fēng)能,部分被加速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪吸收以功能的形式儲(chǔ)存于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)輪中,從而避免主軸及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)承受過大的扭矩和應(yīng)力??梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)目刂?,使風(fēng)力機(jī)的尖速比處于或接近最佳值,從而可以最大限度地利用風(fēng)能。這種發(fā)電機(jī)系統(tǒng)除具有普通雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外,還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)就是電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,由于沒有電刷和滑環(huán),基本上不需要維護(hù)。這種電機(jī)轉(zhuǎn)子類似鼠籠型轉(zhuǎn)子,定子類似單繞組雙速感應(yīng)電機(jī)的定子,有6個(gè)出線端,其中3個(gè)直接與三相電網(wǎng)相連,其余3個(gè)則通過電力變換裝置與電網(wǎng)相聯(lián)。上述系統(tǒng)由于發(fā)電機(jī)與傳統(tǒng)的繞線式感應(yīng)電機(jī)類似,一般具有電刷和滑環(huán),需要一定的維護(hù)和檢修。這種系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)可以超同步運(yùn)行(轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向與機(jī)械旋轉(zhuǎn)方向相同,n1為負(fù)),也可以次同步速運(yùn)行(轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向與機(jī)械旋轉(zhuǎn)方向相同,為正)。系統(tǒng)中所采用的循環(huán)變流器是將一種頻率變換成另一種較低頻率的電力變換裝置,半導(dǎo)體開關(guān)器件采用線路換向,為了獲得較好的輸出電壓和電流波形,輸出頻率一般不超過輸入頻率的三分之一。當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)轉(zhuǎn)速n2隨之而變化。3. 雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)雙饋發(fā)電機(jī)的機(jī)構(gòu)類似繞組型感應(yīng)電機(jī),其定子繞組直接接入電網(wǎng),轉(zhuǎn)子繞組由一臺(tái)頻率、電壓可調(diào)的低頻電源(一般采用交/交循環(huán)變流器)供給三相低頻勵(lì)磁電流,當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組通過三相低頻電流時(shí),在轉(zhuǎn)子中形成一個(gè)低速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度n1與轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速n2相疊加,使其等于定子的同步轉(zhuǎn)速n3。磁場(chǎng)調(diào)制發(fā)電機(jī)系統(tǒng)用的高頻發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高,而風(fēng)輪轉(zhuǎn)速較低,故系統(tǒng)需要速比較大的增速器,也提高了系統(tǒng)的成本。還有該系統(tǒng)中的換向操作簡(jiǎn)單容易,換向損耗小,系統(tǒng)效率較高。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以使風(fēng)力機(jī)在很大風(fēng)速范圍內(nèi)按最佳效率運(yùn)行,提高了風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率,且簡(jiǎn)化風(fēng)力機(jī)的調(diào)速機(jī)構(gòu),只需采取適當(dāng)?shù)南匏俅胧┘纯?,并且在限速運(yùn)行區(qū)仍可允許轉(zhuǎn)速有一定范圍的波動(dòng),從而可降低風(fēng)力機(jī)機(jī)械部分的造價(jià),并能提高運(yùn)行可靠性。由上述可以看出磁場(chǎng)調(diào)制發(fā)電機(jī)系統(tǒng)輸出電壓的頻率和相位僅取決于勵(lì)磁電流的頻率和相位,而與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)。通過并聯(lián)橋式整流器整流,然后通過可控硅開關(guān)電路,將波形的一半反向,最后經(jīng)濾波器濾波,即得到與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)頻率為的恒頻正弦波輸出。2. 磁場(chǎng)調(diào)制發(fā)電機(jī)系統(tǒng)采用的發(fā)電機(jī)為磁場(chǎng)調(diào)制型發(fā)電機(jī),磁場(chǎng)調(diào)制型變速恒頻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)由一臺(tái)專門設(shè)計(jì)的三相高頻交流發(fā)電機(jī)和一套功率轉(zhuǎn)換電路組成。[9]1. 同步發(fā)電機(jī)交流/直流/交流系統(tǒng) 其中同步發(fā)電機(jī)可隨風(fēng)輪變速旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生頻率變化的電功率,電壓可通過調(diào)節(jié)電機(jī)的勵(lì)磁電流來進(jìn)行控制。發(fā)電機(jī)可以是市場(chǎng)上已有的通常電機(jī)如同步發(fā)電機(jī)、鼠籠型感應(yīng)發(fā)電機(jī)、繞線型感應(yīng)發(fā)電機(jī)等,也有近來研制的新型發(fā)電機(jī)如磁場(chǎng)調(diào)制發(fā)電機(jī)、無刷雙饋發(fā)電機(jī)等;電力電子變換裝置有交流/直流/交流變換器和交流/交流變換器等。這些方法雖然可以得到連續(xù)的變速運(yùn)行,但都存在這樣或那樣的缺點(diǎn)和問題,在實(shí)際應(yīng)用中難以推廣。 連續(xù)變速系統(tǒng)連續(xù)變速系統(tǒng)可以通過多種方法來得到,包括機(jī)械方法、電/機(jī)械方法、電氣方法及電子學(xué)方法等。雙速單繞組極幅調(diào)制感應(yīng)發(fā)電機(jī)可以得到與雙繞組雙速發(fā)電機(jī)極不相同的性能,但重量輕、體積小,因而造價(jià)也較低,它的效率與單速發(fā)動(dòng)機(jī)大致相同。它的每相繞組由匝數(shù)相同的兩部分組成,對(duì)于一種轉(zhuǎn)速是并聯(lián),對(duì)于另一種轉(zhuǎn)速是串聯(lián),從而使磁場(chǎng)在兩種情況下有不同的極數(shù),導(dǎo)致兩種不同的運(yùn)行速度。它的價(jià)格當(dāng)然也比通常的單速電機(jī)貴。電機(jī)有兩種轉(zhuǎn)速,分別決定于兩個(gè)繞組的極數(shù)。1. 采用多臺(tái)不同轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī) 通常是采用兩臺(tái)轉(zhuǎn)速、功率不同的感應(yīng)發(fā)電機(jī),在某一時(shí)間內(nèi)只有一臺(tái)被聯(lián)到電網(wǎng),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)使發(fā)動(dòng)機(jī)在兩章風(fēng)輪轉(zhuǎn)速下運(yùn)行在稍貴有各自的頭部轉(zhuǎn)速。更重要的是,它不能利用轉(zhuǎn)子的慣性來吸收峰值轉(zhuǎn)矩,所以這種方法不能改善風(fēng)力機(jī)的疲勞壽命。主要效果是比以單一轉(zhuǎn)速的風(fēng)電機(jī)組有較高的年發(fā)電量,因?yàn)樗茉谝欢ǖ娘L(fēng)速范圍內(nèi)運(yùn)行于最佳葉尖速比附近。變速運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)有不連續(xù)變速和連續(xù)變速兩大類,下面分別作一概要介紹。此外,這種風(fēng)力機(jī)在結(jié)構(gòu)上和實(shí)用中還有很多優(yōu)越性。自勵(lì)的條件,一個(gè)是電機(jī)本身存在一定的剩磁;另一個(gè)是在發(fā)電機(jī)的定子輸出端與負(fù)載并聯(lián)一組適當(dāng)容量的電容器,使發(fā)電機(jī)的磁化曲線與電容特性曲線交于正常的運(yùn)行點(diǎn),產(chǎn)生所需的額定電壓。在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí),感應(yīng)發(fā)電機(jī)一方面向電網(wǎng)輸出有功功率,另一方面又必須從電網(wǎng)吸收落后的無功功率。轉(zhuǎn)子不需要外加勵(lì)磁,沒有滑環(huán)和電刷,因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固,基本上無需維護(hù)。轉(zhuǎn)子采用籠型結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子鐵心由硅鋼片疊成,呈圓筒形。在恒速恒頻系統(tǒng)中,一般采用鼠籠型異步發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)是它的結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)比較復(fù)雜,成本相對(duì)于感應(yīng)發(fā)電機(jī)也比較高。同步發(fā)電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是可以向電網(wǎng)或負(fù)載提供無功功率,一臺(tái)額定容量125KVA、向電網(wǎng)提供,+75KW和75KW之間的任何無功功率值。其輸出聯(lián)接到鄰近的三相電網(wǎng)或輸配電線。 風(fēng)力發(fā)電中所用的同步發(fā)電機(jī)絕大部分是三相同步電機(jī)。即同步發(fā)電機(jī)和鼠籠型感應(yīng)發(fā)電機(jī)。 恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng) 恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng)一般來說比較簡(jiǎn)單。 目前得到廣泛應(yīng)用的主要有恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng)和變速恒頻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。2). 高效率的實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換,以降低每度電的成本。因此,研制和選用適合于風(fēng)電轉(zhuǎn)換用的運(yùn)行可靠、效率高、控制及供電性能好的發(fā)電機(jī)系統(tǒng),是風(fēng)力發(fā)電工作的一個(gè)重要組成部分。為便于浮吊的施工,海上風(fēng)電場(chǎng)一般建在水深為3~8m處,因而同容量裝機(jī)要比陸上成本增加60%(海上基礎(chǔ)占23%,線路占20%,陸上僅占5%)左右,但發(fā)電量可以增加50%以上。丹麥、德國(guó)、西班牙、瑞典等國(guó)都在規(guī)劃較大的海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目。[14]風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)未來的發(fā)展趨向?qū)⒓性冢禾岣邫C(jī)群安裝場(chǎng)地選擇的準(zhǔn)確性;進(jìn)機(jī)群布局的合理性;提高運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的最佳控制;進(jìn)一步降低設(shè)備投資及發(fā)電成本;總裝機(jī)容量在1MW以上的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)將占據(jù)主導(dǎo)地位,風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量將主要是百千瓦以上至兆瓦級(jí)的。其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也較低。尤其值得注意的是,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,近年來發(fā)展了一種變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,取消了沉重的增速齒輪箱,發(fā)電機(jī)軸直接連接到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸上,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)阻而改變,其交流電的頻率也隨之變化,經(jīng)過置于地面的大功率電力電子變換器,將頻率不定的交流電整流成直流電,在逆變成與電網(wǎng)同頻率的交流電輸出。地處平坦地帶的風(fēng)力機(jī)。目前,丹麥、 美國(guó)、德國(guó)等風(fēng)電科技較發(fā)達(dá)的國(guó)家,有許多專業(yè)研究人員在利用較先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)條件致力與新葉型的從理論到應(yīng)用的研究開發(fā)。對(duì)葉型的進(jìn)一步改進(jìn),增強(qiáng)了風(fēng)力機(jī)捕捉風(fēng)能的效率。槳葉也向柔性方向發(fā)展。目前最長(zhǎng)的葉片以做到50m。這就必然要采用一些新的復(fù)合材料和新的技術(shù)。 風(fēng)力發(fā)電展望風(fēng)力發(fā)電技術(shù)目前還在不斷發(fā)展,主要體現(xiàn)在單機(jī)容量不斷增大上。據(jù)統(tǒng)計(jì),到2001年底,中國(guó)共建有27座風(fēng)電場(chǎng),裝機(jī)812臺(tái)。1986年在新疆達(dá)坂城安裝了1臺(tái)100KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,1989年又安裝了13臺(tái)150KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,同年在內(nèi)蒙古朱日和也安裝5臺(tái)美國(guó)100KW機(jī)組,開始了中國(guó)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的試驗(yàn)和示范。20世紀(jì)80年代中期,中國(guó)開始規(guī)劃風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的建設(shè)。 中國(guó)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀[13]中國(guó)風(fēng)力發(fā)電起步較晚,但發(fā)展較快。歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)預(yù)計(jì),全世界到2020年風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將超過1億KW,占?xì)W洲總發(fā)電量的20%以上。同時(shí)單機(jī)容量在1MW以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也研制開發(fā)成功,并在風(fēng)電場(chǎng)中成功運(yùn)行。進(jìn)入20世紀(jì)80年代,單機(jī)容量在100KW以上的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研究開發(fā)及生產(chǎn)在歐洲的丹麥、德國(guó)、荷蘭、西班牙等國(guó)取得了快速發(fā)展。安裝于夏威夷群島的瓦胡島上。 技術(shù)驅(qū)動(dòng)力隨著科技的進(jìn)步,空氣動(dòng)力理論的不斷發(fā)展、新型高強(qiáng)度、輕質(zhì)材料的出現(xiàn),計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和自動(dòng)控制技術(shù)的不斷改進(jìn),機(jī)械、電氣、電子元件制造技術(shù)的成熟,為風(fēng)電技術(shù)向大功率、高效率、高可靠性和高度自動(dòng)化方向發(fā)展提供了條件。許多民眾十分關(guān)注風(fēng)能的發(fā)展,并將利用風(fēng)能和其他可再生能源當(dāng)成他們的生活方式。除了在工廠的生產(chǎn)和裝機(jī)工程中創(chuàng)造就業(yè)之外,在設(shè)備維護(hù)方面也會(huì)提供就業(yè)機(jī)會(huì)。風(fēng)能在能源轉(zhuǎn)化工程中不會(huì)產(chǎn)生任何排放量,因此除了不產(chǎn)生煙塵、二氧化硫等區(qū)域性污染外,也不會(huì)帶來全球環(huán)境污染。為減緩地球變暖,1997年在日本京都召開的聯(lián)合國(guó)氣候變化框架締約方第3次大會(huì)上,84國(guó)代表審議通過《京都議定書》,要求工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大幅度削減二氧化碳等溫室氣體排放量。 環(huán)境驅(qū)動(dòng)力除了人們?cè)缦日J(rèn)識(shí)到的煙塵、二氧化硫等區(qū)域性的污染外,世界上越來越多的人開始認(rèn)識(shí)到二氧化碳等溫室氣體的大量排放對(duì)全球氣候變暖給人類社會(huì)帶來的有害影響。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研發(fā)、示范到商業(yè)化發(fā)展,最終進(jìn)入市場(chǎng),將給整個(gè)能源產(chǎn)業(yè)帶來新的活力,成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一種新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。風(fēng)能的開發(fā)利用可以減少對(duì)國(guó)外能源的依賴,并加強(qiáng)本國(guó)的能源供應(yīng)安全水平,國(guó)內(nèi)的化石能源價(jià)格變化較小,社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定性也因此而增強(qiáng)。風(fēng)能作為新能源中最具工業(yè)開發(fā)潛力的可再生能源,就格外引起人們的矚目。目前石油儲(chǔ)量約1300億噸,年消耗量約35億噸,計(jì)今后25年中平均年消耗量將達(dá)50億噸,即使加上新發(fā)現(xiàn)的油田,專家估計(jì)總儲(chǔ)量也不會(huì)超過2000億噸,石油資源在四五十年后也將枯竭。 化石能源資源枯竭與供應(yīng)安全[5]進(jìn)入工業(yè)社會(huì)后,人類在飛速發(fā)展自己的文明過程中經(jīng)過了多次能源危機(jī)。如果用電網(wǎng)延伸的方法,農(nóng)牧戶承擔(dān)的成本高于8元/KW。與常規(guī)電網(wǎng)延伸和柴/汽油機(jī)發(fā)電相比,利用小型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)供電有成本優(yōu)勢(shì)。 經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力 經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化能源供應(yīng)的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化提供了重視開發(fā)利用的基本原理。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案 開發(fā)利用風(fēng)能的動(dòng)因風(fēng)能作為一種新能源它的開發(fā)利用是有一定動(dòng)因的,而且隨著時(shí)間的推移,開發(fā)利用風(fēng)能的動(dòng)因也在變化。下面將主要從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)和技術(shù)進(jìn)步四方面來介紹風(fēng)能開發(fā)利用的動(dòng)因。在偏遠(yuǎn)地區(qū),電力供應(yīng)困難。例如在內(nèi)蒙古農(nóng)牧區(qū),利用小型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)供電,農(nóng)牧戶承擔(dān)的成本約2元/KW左右。在這些地區(qū),利用汽油/柴油發(fā)電機(jī)的供電,考慮油料的運(yùn)輸成本,農(nóng)牧戶承擔(dān)的成本也要高于6元/KW。人們開始認(rèn)識(shí)到,無限制地開采煤炭、石油、天然氣等化石能源,終有資源枯竭的一天。為了人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,當(dāng)務(wù)之急是尋找和研究利用其他可再生資源。一些國(guó)家要靠進(jìn)口化石能源來滿足本國(guó)內(nèi)能源的消費(fèi)。 促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)屬于新興技術(shù),風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是朝陽產(chǎn)業(yè)。一個(gè)國(guó)家如果開發(fā)利用風(fēng)能技術(shù)早,就有可能占據(jù)風(fēng)能利用的技術(shù)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。冰山消融、海平面升高、大氣環(huán)流和海洋異常導(dǎo)致自然災(zāi)害的頻發(fā)、土地沙漠化,使“地球村”的效應(yīng)更加明顯,各國(guó)都認(rèn)識(shí)到必須共同采取措施減緩和影響這種變化。這也迫使人們重視尋找其他可再生的替代能源。 社會(huì)驅(qū)動(dòng)力風(fēng)能份額增加時(shí),會(huì)創(chuàng)造很多直接和間接的就業(yè)機(jī)會(huì)。另外,在一些國(guó)家(如歐盟國(guó)家)中,風(fēng)能開發(fā)利用已經(jīng)成為熱點(diǎn)問題,得到了公眾的支持。綠色電力的發(fā)展就是一個(gè)典型的例子,人們自愿以高于化石電力的價(jià)格購買風(fēng)電和其他可再生能源電力。 風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀 世界風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀20世紀(jì)80年代以來,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研制取得了巨大進(jìn)展。安裝于魁北克省的凱普柴特。到20世紀(jì)90年代,單機(jī)容量為100~200KW的機(jī)組已在中型和大型風(fēng)電場(chǎng)中成為主導(dǎo)機(jī)型。世界風(fēng)電總裝機(jī)容量1997年底為746萬KW,1998年底為1015萬KW,1999年底為1393萬KW,2000年達(dá)1845萬KW,2001年達(dá)2493萬KW,2002年達(dá)3112KW,平均年增長(zhǎng)率在30%以上。世界能源委員會(huì)預(yù)計(jì),~。目前風(fēng)力發(fā)發(fā)電機(jī)組的研制開發(fā)重點(diǎn)分兩方面,一是1KW以下獨(dú)力運(yùn)行的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,二是100KW以上并網(wǎng)運(yùn)行的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。1983年在山東榮城引進(jìn)3臺(tái)丹麥55KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,開始并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的試驗(yàn)和示范。特別近年來,中國(guó)的風(fēng)力風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和巨大的發(fā)展。目前正處于前期工作階段和正在建設(shè)的風(fēng)電場(chǎng)以遍及10多個(gè)省、市和自治區(qū)。目前主流發(fā)電機(jī)組的功率,以上升到600~750KW,MW級(jí)的機(jī)組也成批生產(chǎn),24MW級(jí)的機(jī)組已在實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)。例如,單機(jī)容量不斷增大,槳葉的長(zhǎng)度也在不斷增長(zhǎng),容量為2MW的風(fēng)力機(jī)葉輪掃風(fēng)直徑達(dá)72m。槳葉材料由玻璃纖維增強(qiáng)樹脂發(fā)展為強(qiáng)度高、重量輕的碳纖維。早期的一些風(fēng)力機(jī)槳葉是根據(jù)直升飛機(jī)的機(jī)翼設(shè)計(jì)的,而風(fēng)力機(jī)的槳葉運(yùn)行在與直升飛機(jī)很不同的空氣動(dòng)力環(huán)境中。例如,在美國(guó),國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室研制開發(fā)了一種新型葉片,比早期的一些風(fēng)力機(jī)槳葉捕捉風(fēng)能的能力要大20%。在中、大型風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)中,采用了更高的塔架以捕捉更多的風(fēng)能。在50m高處捕捉的風(fēng)能要比30m高處多20%。由于他被設(shè)計(jì)成在幾乎所有的風(fēng)況下都能獲得較大的空氣動(dòng)力效率,因而提高了捕捉風(fēng)能的效率,試驗(yàn)表明,變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要比恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多捕獲15%的風(fēng)能,同時(shí)每由于機(jī)艙重量減輕和改善了傳動(dòng)系統(tǒng)各部件的受力狀況,可使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的支撐結(jié)構(gòu)減輕,塔架等基礎(chǔ)費(fèi)用也可降低。這是一種很有發(fā)展前途的技術(shù)。此外,發(fā)展海上風(fēng)電場(chǎng)也成為新的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用領(lǐng)域而受到重視。這是由于海上風(fēng)速較陸上大且穩(wěn)定,一般陸上風(fēng)電場(chǎng)平均設(shè)備利用為2000h,好的為2600h,而在海上則可達(dá)3000h以上。第2章 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研究 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電的重要部分,它不僅直接影響轉(zhuǎn)換過程的性能、效率和供電質(zhì)量,而且也影響到前一個(gè)轉(zhuǎn)換過程的運(yùn)行方式、效率和裝置結(jié)構(gòu)。在考慮發(fā)電機(jī)系統(tǒng)方案時(shí),應(yīng)結(jié)合它們的運(yùn)
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