风能发电技术综述_风力发电技术综述
风能发电技术综述由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“风力发电技术综述”。
科技文献检索综述论文
学院：信息科学与工程学院 班级：电气090
1姓名：吕蕾
学号： k200910506137
风力发电技术综述
姓名 吕蕾
（信息科学与工程学院电气0901k200910506137）
摘要 文中着重阐述了风力发电机组及恒速恒频、变速恒频风力发电系统的基本结构和工作原理，简单介绍了风力发电技术的研究热点，综述了风力发电技术的发展现状及发展方向。
关键字 风力发电 技术 趋势前言
在能源消耗日益增长，环境污染日渐严重的今天,当石油、天然气等不可再生能源日益短缺及大量化石能源燃烧导致大气污染、“酸雨”和“温室效应”加剧的现实摆在面前，风力发电作为当今世界清洁可再生能源开发利用中技术最成熟、发展最迅速、商业化前景最广阔的发电方式之一亦受到广泛重视。在对可再生能源的开发利用中，风能由于其突出的优点而成为世界各国普遍重视的能源，风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。文中着重阐述了风力发电机组及恒速恒频、变速恒频风力发电系统的基本结构和工作原理，简单介绍了技术的研究热点，综述了国内外风力发电技术的发展现状和发展方向，指出风力发电技术的重要性。风力发电机机组的工作原理及基本结构
典型的风力发电机组主要由风轮(包括叶片、轮毂)、(增速)齿轮箱、发电机、对风装置(偏航系统)、塔架等构成。其工作原理为：风以一定的速度和攻角流过桨叶，使风轮获得旋转力矩而转动，风轮通过主轴联接齿轮箱，经齿轮箱增速后带动发电机发电。如图：
上图为风力发电技术结构图
一方面，由于风力发电机组频繁起停，风轮转动惯量又很大，故风轮的转速设计值较低，通常为20～30 r／min；另一方面，为了限制发电机的体积和重量，其极对数较少，故在风轮与发电机间通常设置增速齿轮箱，将风轮输入的较低转速增速到1 000～1 500 r／min以满足发电机所需。
风力机按风轮的结构及其在气流中的位置大体上可以分为两大类，一类为水平轴风力机、一类为垂直轴风力机；对水平轴风力机，需要风轮保持迎风状态，根据风轮是在塔架前还是在塔架后迎风旋转分为上风向和下风向两类。对垂直轴风力机，起风轮围绕一个垂直轴旋转，主要优点是可以接受来自任何方向的风，因而当风向改变时无需对风。
偏航系统是上风向水平轴式风力机风轮始终保持迎风状态及提供安全运行所需锁紧力矩的特有伺服系统，其通过驱动机舱围绕塔架的垂直轴转动以使风轮主轴保持与稳定的风向一致；另外，当因偏航动作导致机舱内引出电缆扭绞时，偏航系统应能自动解除扭绞。
风力发电机组中的发电机一般为异步发电机(包括笼型、绕线型)或同步发电机(包括永磁、电励磁)，采用何种形式的发电机主要取决于风力发电系统的形式。风力发电机组的工作原理及基本结构
风力发电系统从形式上有离网型、并网型。离网型的单机容量小(约为0．1～5 kW，一般不超过10 kW)，主要采用直流发电系统并配合蓄电池储能装置独立运行；并网型的单机容量大(可达MW级)，且由多台风电机组构成风力发电机群(风电场)集中向电网输送电能。另外，中型风力发电机组(几十kW到几百kW)可并网运行，也可与其它能源发电方式相结合形成微电网。并网型风力发电的频率应保持恒等于电网频率，在风力发电技术方面目前世界上流行的风电技术大体上可分为恒速恒频(CSCF)和变速恒频(VSCF)两大类。
3.1 恒速恒频(CSCF)风力发电系统
恒速恒频风力发电系统中主要采用三相同步发电机(运行于由电机极对数P和频率f所决定的同步转速n0)、鼠笼式异步发电机。且在定桨距并网型风电机组中，一般采用鼠笼式异步发电机，通过定桨距失速控制的风轮使其在略高于同步转速n0的转速(一般在(1～1．05)n0之间)稳定发电运行。恒速运行的风力发电主要缺点如下：
3.1.1 恒速恒频系统是一种刚性机电耦合系统，当风速发生突变时，风机的叶片将承受较大的扭应力和风力摩擦。为了保持机械转速恒定，巨大的风能还将通过叶片在风机主轴、齿轮箱和电机等部件上产生很大的机械应力，增加了这些部件的疲劳损坏程度，缩短了使用寿命。并网运行时还会潜在地影响到电力系统的稳定运行。
3.1.2 采用失速调节方式，叶片自身结构复杂，单机容量增大时，转子的直径必须增大，叶片的厚度也随之增加，使叶片的刚度减弱，失速动态特性不易控制，风力机单机容量的发展受到限制
3.2 变速恒频(VSCF)风力发电系统
由于存在上述缺点存在，促使人们考虑使发电机在变速驱动下发出恒定频率的电能，从而发展了变速恒频风力发电技术。变速恒频发电是20世纪末发展起来的一种新型发电方式，它将电力电子技术、矢量变换控制技术和微机信息处理技术引入发电机控制之中，获得了一种全新的、高质量的电能获取方式。风力机采用变速运行，即风机叶轮跟随风速的变化改变其旋转速度，保持基本恒定的最佳叶尖速比，风能利用系数最大。目前，变速恒频风电机组主要采用绕线转子双馈异步发电机，低速同步发电机直驱型风力发电系统也受到广泛重视。变速恒频风力发电技术相对于恒速运行方式变速运行具有如下优点：
3.2.1 风能转换效率高
变速运行风机以最佳叶尖速比、在最大功率点运行，提高了风力机的运行效率，与恒速恒频风电系统相比，理论上年发电量一般可提高20%以上。
3.2.2 变机电动力系统间有刚性连接
它为柔性连接当风速跃升时，能吸收阵风能量，把能量储存在机械惯性中，减少阵风冲击对风机带来的疲劳损坏，减少机械应力和转动脉动，延长风机寿命。当风速下降时，高速运转的风轮的能量便释放出来转化为电能送给电网。
3.2.3 可使变桨距调节简单化
变速运行放宽了对桨距控制响应速度的要求，在低风速时，桨距角固定;高风速时，调节桨距角限制最大输出功率。
3.2.4 变速运行还具有减少运行噪声等其它一些优点
目前市场上恒速运行的风电机组一般采用双绕组结构(4极，6极)的异步发电机，双速运行。在高风速段，发电机运行在较高转速上，4极电机工作；在低风速段，发电机运行较低转速上，6极电机工作。一般单机容量为600~750kW 的风电机纽多采用恒速运行方式。风力发电技术的发展现状及发展方向
4.1 风力发电技术发展现状
人类利用风能的历史可追溯到中世纪。起初是利用将风能转换为机械能，如用风车提水、碾米、磨面等都借风帆为船助航。中国、伊拉克、埃及、荷兰、丹麦等都是最早利用风能的国家。19世纪末，随着科学技术的进步，丹麦的研究人员才开始着手利用风能发电以后，各国都从小型风力发电机研制开始，从而逐渐向中大型风力发电机发展。
到2003年底，全球风力发电总装机容量已突破40000兆瓦，2004年全球风力发电新装机容量已超过8321兆瓦，比2003年增长了21%，出现了强劲势头。目前，在全球有50多个国家中，已成为47100兆瓦的风力发电场，一共为2千多万用户居民提供了充足的绿色能源。目前，世界风力发电机装机容量每年几乎以20%的速度增加，风电已成为世界上发展最
快的能源。即使如此世界各国开发利用的风能资源尚不到可开发利用风能资源的20%可见其开发潜力之大。目前．欧洲是全球风力发电的主力军。其中，德国风力发电装机容量位居世界第一，占全世界总风力发电装机容量的30％及以上。
我国的风电发展主要集中在2003年以后。近年来，风电显示出前所未有的发展势头。到2008年底，风电机组总装机容达1 215．3万kW，位列全球第4。随着我国风电装备制造业的快速发展，我国的华锐风电、金风科技两家企业进入2008年全球大型风电机组制造商前10名。如今，我国的风电仍然在以相当快的速度茁壮成长。
4.2 风力发电技术发展方向
综观世界风力发电近几年迅猛发展的轨迹，呈现出如下发展方向及发展动态：
（1)大型化；
（2)定桨距、定速恒频向变桨距、变速恒频方向发展；
（3)海上专用风电机组研究及近海风电大规模开发；
（4)多级增速齿轮箱传动向直驱型(无齿轮箱，风轮直接驱动多级发电机)、半直驱型(风轮经单级增速齿轮箱驱动多级发电机)方向发展；
（5)应用全功率变流的并网技术；
（6)低电压穿越技术；
（7)实现风力发电系统功率优化、稳定可靠运行的智能控制技术；
（8)桨叶的空气动力特性、新材料新工艺应用及控制策略研究；
（9)风电场远程监控系统及无线网络技术应用。风力发电技术的讨论热点
自2010年以来，我国共发生80起风电场脱网事故，2011年1～8月，这个数字上升到了193起，并且大规模脱网事故（一次损失风电出力50万千瓦以上）由1起升至12起。这一系列事故的发生，使人们把注意力转移到了起因之上。据有关人士分析事故发生主要由风力发电机设备、风场管理、电网接入以及运行安全监管等四方面问题导致。与此同时也引起了人们对风电机组必须具备了低电压穿越(LVRT)运行功能的讨论。目前，世界各国纷纷制定了针对大型风电机组并网运行的标准，要求在电网发生故障如电压瞬间跌落时，风电机组仍能保持并网，且能向电网提供一定的无功功率支持，以提高电力系统的稳定性，这就要求风电机组具有一定的低电压穿越(LVRT)运行能力。
目前，国内运行的大部分风机都没有加装低电压穿越模块，还有部分以前加装的也不能满足电科院的最新要求，不断发生的脱网事故将引发变流器改造需求。自今年8月份开始，我国电监会组织开展风电安全检查，其中风电设备情况中最重要的就是检查机组低电压穿越能力检测及改造情况。此后能源部发布“大型风电场并网设计技术规范”等18项重要标准，包括风机的低电压穿越(LVRT)运行能力。小结
风能是非常重要并储量巨大的能源，它安全、清洁、充裕，能提供源源不绝的能量，是一种稳定的能源。在能源消耗日益增长，环境污染日渐严重的今天，风能无疑是一个很好的选择。所以，我国应加快风电技术和产业的蓬勃发展。通过大规模的风电开发和建设，进一步提高风电技术，为人类在能源方面的进步做贡献。
参考文献：
[1] 马人乐,黄冬平.风力发电结构的事故分析及其规避.特种结构,2010年6月, 27(3).[2] 陈鸣，杨刚．风力发电技术及其发展趋势．电力学报，2008，23（4）.[3] 沈德昌,张学先.全球风能发电飞速发展.[4] 祝贺,徐建源,张明理,李斌.风力发电技术发展现状及关键问题.华东电力,2009,37(2)
[5] 记者秋实.中国风电发展现状.新能源·产业.[6] 程明,张运乾,张建忠.风力发电机发展现状及研究进展.电力科学与技术学报 ,2009(03).[7] 耿秀明，基于双馈电机的变速恒频风电系统的研究.[8] 王超，张怀宇，王辛慧，李天柱.风力发电技术及其发展方向.电站系统工程，2006, 22(2).[9] 刘广东.MW级风电并网软开关变流技术研究.2008.[10] 蒋宏春.风力发电技术综述.机械设计与制造,2010,9.[11] 宋惠君,我国风力发电发展存在的问题及解决措施.科技论坛.[12] 聂家林.我国风力发电产业的三大主要问题研究.[13] 姚兴佳，王士荣，董丽萍,风力发电机组.风力发电技术讲座.2006.[14] 姚兴佳，王士荣，董丽萍,风力发电技术的发展及现状.风力发电技术讲座(一).2006.[15] 姚兴佳，王士荣，董丽萍,风力机的工作原理.风力发电技术讲座(二).2006.[16] 姚兴佳，王士荣，董丽萍.风力发电机的选型、使用和维护.风力发电技术讲座
（五），2006.[17] 姚兴佳，王士荣，董丽萍.风电场及电力发电机并网运行.风力发电技术讲座
（六），2006.[18] 王宏华.风力发电的原理及发展现状.风力发电技术系列讲座(1),2010
[19] 王宏华.风力发电的原理及发展现状.风力发电技术系列讲座(3),2010
[20] 张仰飞.风电机组参数辨识研究 ,2009.[21] 风力发电技术的发展方向和特点.[22] 朱蓉.风能资源评估最新技术及进展.
风能发电的利与弊风能作为清洁能源发展十分迅速，在风电发挥在那过程中也必然有利有弊，文章针对风电发展的现状以及风电并网的利弊做了简要的分析并提出了一点参考的解决方案，但......
风能发电 风能(wind energy)地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气......
关于新能源风能发电报告 姓名：陈祝平班级：英本三班 学号：2010103061 2011.10.21 2 风能发电在不断持续的能源紧张中，不少人想到了新能源利用。利用洁净的能源（可再生能源）是人......
《风能发电在家乡》综合实践活动课来安县 半塔中学 孙其发（一）、课题：《风能发电在家乡》（二）、研究背景来安风电场是我省新能源开发的重点工程，也是我省第一座风力发电场，预计2012......
总结是对过去一段时间所经历和学习的一种检验和评估，有助于我们持续进步。总结是一个反思和思考的过程，我们要学会自己对自己负责，不断完善和提高自己。以下是小编为大家整理的......
