风力发电技术.ppt

1．风电机组的基本结构 水平轴式风力发电装置 （1）按装机容量划分 （2）按功率调节方式划分 （3）按传动形式划分 （4）按发电机转速变化划分 （5）按照风轮与塔架相对位置划分 2．水平轴风力机的类型 （1）风轮扫掠面积 风轮扫掠面积是指叶片旋转时叶尖形成的圆的面积，根据贝茨理论，风轮从风中获取的功率为 ? （2）轮毂高度 （3）叶尖速比 ?（4）叶片数 3．风电机组主要参数 （5）实度 风力机叶片的总面积与风通过风轮的面积（风轮扫掠面积）之比称为实度比（容积比），是风力机的一个参考数据。 额定风速是指风电机组达到额定功率时对应的风速，额定风速的大小直接影响到机组的总体构成和成本 切入风速指风电机组开始并网发电的最低风速，决定了机组在低风速条件下的性能。 切出风速则主要用于极端风速条件下对机组进行停机保护。 4．额定风速、切入风速和切出风速 风轮旋转轴垂直于地面或者来流方向的风力发电机称之为垂直轴风力发电机。 垂直轴风力发电机的特点 1）安全性。2）噪音。3）抗风能力。4）回转半径。 5）发电曲线特性。6）利用风速范围。 7）刹车装置。8）运行维护。 3.4.2 垂直轴式风力机 1．升力型垂直轴风力机 （1）达里厄风力机 （2）叶片可摆动的垂直轴风力机 3．垂直轴风力发电机的分类 (1)屏障平板式风力机 (2)平板摆转式风力机 (3)风杯式阻力差风力机 (4)S式阻力差风力机 (5)萨渥纽斯(Savonius)风力机 (6)塞内加尔式风力机 2．阻力型垂直轴风力机 为解决达里厄风力机不能自起动的缺点，在在一些小型风力机转轴上加装阻力式风叶帮助起动，加装双S式风轮是简单实用的方案，双S式风轮结构简单、紧固，任何风向都可起动旋转。 3．升力－阻力结合式垂直轴风力机 （1）设计方法 （2）风能利用率 （3）起动风速 （4）结构特点 （5）环保问题 4．垂直轴风力机与水平轴风力机的比较 第二节 风力机的结构组成 一、风轮 风轮一般由2～3 个叶片和轮毂所组成, 其功能是将风能转换为机械能。 1、叶片：叶片的构造如图所示。 小型风力机的常用整块优质木材加工制成, 表面涂上保护漆, 其根部与轮毂相接处使用良好的金属接头并用螺栓拧紧。有的采用玻璃纤维或其它复合材料蒙皮则效果更好。 风力机的叶片构造 目前叶片多为玻璃纤维增强复合材料（GRP) ，其基体材料为聚酯树脂或环氧树脂。 环氧树脂比聚酯树脂强度高，材料疲劳特性好，且收缩变形小。 聚酯材料较便宜，它在固化时收缩大，在叶片的联接处可能存在潜在的危险，即由于收缩变形在金属材料与玻璃钢之间可能许生裂纹。 2、轮毂 轮毂是风轮的枢纽, 也是叶片根部与主轴的连接件。 所有从叶片传来的力,都通过轮毂传递到传动系统,再传到风力机驱动的对象。同时轮毂也是控制叶片桨距的所在。 在设计中应保证足够强度,并力求结构简单。 第三章 风力机的基本理论与结构第二节风力机的结构组成 三通形轮毂 三角形轮毂 二、调速或限速装置 作用：保证风力机不论风速如何变化转速总保持恒定或不超过某一限定值。 类型：大致有三类: 1、使风轮偏离主风向,偏向机构 2、利用气动阻力,叶尖扰流器 3、改变叶片的桨距角，变桨距机构。 第三章 风力机的基本理论与结构第二节风力机的结构组成 (1) 偏离主风向超速保护（如图） 小型风力机叶片一般固定在轮毂上。为了避免在超过设计风速的强风时风轮超速甚至叶片被吹毁, 常采用使风轮水平或垂直旋转的办法,以便偏离风向,达到超速保护的目的。 本装置的关键是把风轮轴设计成偏离轴心一个水平或垂直的距离, 从而产生一个偏心距。 相对的一侧安装一副弹簧, 一端系在与风轮构成一体的偏转体上,一端固定在机座底盘或尾杆上。预调弹簧力,使在设计风速内风轮偏转力矩小于或等于弹簧力矩。当风速超过设计风速时,风轮偏转力矩大于弹簧力矩,使风轮向偏心距一侧水平或垂直旋转, 直到风轮受力力矩与弹簧力矩相平衡。在遇到强风时, 可使风轮转到与风向相平行,以达到停转。 第三章 风力机的基本理论与结构第二节风力机的结构组成 偏离主风向超速保护 (2) 利用气动阻力制动 叶尖扰流器是将叶片端部(约为叶片总面积的十分之一) 设计成可绕径向轴转动的活动部件。 正常运行时叶尖与其它部分方向一致,并对输出扭矩起重要作用。当风轮超速时, 叶尖可绕控制轴转60°或90°, 从而产生空气阻力, 对风轮起制动作用，叶尖的旋转可利用螺旋槽和弹簧机构来完成,也可由伺服电机驱动。 第三章 风力机的基本理论与结构第二节风力机的结构组成 (3) 变桨距调速 采用桨距控制除可控制转速外,还可减小转子和驱动链中各部件的压力, 并允许风力机在很大的风