风力发电简单原理.pptVIP

2． 现代风机 上图所示的风力发电机发出的电时有时无，电压和频率不稳定，是没有实际应用价值的。一阵狂风吹来，风轮越转越快，系统就会被吹跨。为了解决这些问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等，现代风机的示意如下图所示。 当前第31页\共有49页\编于星期一\16点 现代风力发电机系统示意图 当前第32页\共有49页\编于星期一\16点 齿轮箱可以将很低的风轮转速（600千瓦的风机通常为27转/分）变为很高的发电机转速（通常为1500转/分）。同时也使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向。要知道，600千瓦的风机机舱总重20多吨，使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度。 当前第33页\共有49页\编于星期一\16点 风机是有许多转动部件的。业已说明，机舱在水平面旋转，随时跟风。风轮沿水平轴旋转，以便产生动力。在变桨矩风机，组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转，以便适应不同的风况。在停机时，叶片尖部要甩出，以便形成阻尼。液压系统就是用于调节叶片桨矩、阻尼、停机、刹车等状态下使用。 当前第34页\共有49页\编于星期一\16点 要知道，通常所说的12级飓风，其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒。风机的控制系统，要在这样恶劣的条件下，根据风速、风向对系统加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网。并监视齿轮箱、发电机的运行温度，液压系统的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停机。 当前第35页\共有49页\编于星期一\16点 第三讲 风力发电简单原理 栗文义 当前第1页\共有49页\编于星期一\16点 一、风的起源及特性1、风的起源????风是最熟悉的自然现象。要了解风的形成必须了解包围着地球的大气的运动。大气的流动也像水流一样是从压力高处往压力低处流。太阳能正是形成大气压差的原因。 当前第2页\共有49页\编于星期一\16点 由于地球自转轴与围绕太阳的公转轴之间存在66．5°的夹角，因此对地球上不同地点，太阳照射角度是不同的，而且对同一地点一年365天中这个角度也是变化的。地球上某处所接受的太阳辐射能正是与该地点太阳照射角的正弦成正比。地球南北极接受太阳辐射能少，所以温度低，气压高；而赤道接受热量多，温度高，气压低。另外地球又绕自转轴每24h旋转一周，温度、气压昼夜变化。 当前第3页\共有49页\编于星期一\16点 这样由于地球表面各处的温度、气压变化，气流就会从压力高处向压力低处运动，以便把热量从热带向两极输送，因此形成不同方向的风，并伴随不同的气象变化。大洋中的海流也起着类似的作用。从全球尺度来看，大气中的气流是巨大的能量传输介质，地球的自转以进一步促进了大气中半永久性的行星尺度环流的形成。下图表示了地球上风的运动方向。 当前第4页\共有49页\编于星期一\16点 当前第5页\共有49页\编于星期一\16点 风的变化???? 风向和风速是两个描述风的重要参数。风向是指风吹来的方向，如果风是从北方吹来就称为北风。风速是表示风移动的速度，即单位时间内空气流动所经过的距离。显然风向和风速这两个参数都是在变化的。 当前第6页\共有49页\编于星期一\16点 （1）风随时间的变化???? 风随时间的变化，包括每日的变化和季节的变化。通常一天之中风的强弱在某种程度上可以看作是周期性的。如地面上夜间风弱，白天风强；高空中正相反是夜里风强，白天风弱。这个逆转的临界高度约为100～150m。下图是在日本川口国际广播电台的无线电铁塔上测得的不同高度处，一天内的风速变化。 当前第7页\共有49页\编于星期一\16点 当前第8页\共有49页\编于星期一\16点 ?? 由于季节的变化，太阳和地球的相对位置也发生变化，使地球上存在季节性的温差。因此风向和风的强度也会发生季节性变化。 我国大部分地区风的季节性变化情况是：春季最强，冬季次 之，夏季最弱。当然也有部分地区例外，如沿海温州地区，夏季季风最强，春季季风最弱。 当前第9页\共有49页\编于星期一\16点 （2）风随高度的变化????? 从空气运动的角度，通常将不同高度的大气层分为三个区域（见下图）。离地面2m以内的区域称为底层；2—100m的区域称为下部摩擦层，二者总称为地面境界层；从100—1000m的区段称为上部摩擦层，以上三区域总称为摩擦层。摩擦层之上是自由大气。 当前第10页\共有49页\编于星期一\16点 大气层的构成图 当前第11页\共有49页