培訓(xùn)風(fēng)電基礎(chǔ)課件

風(fēng)電基礎(chǔ)知識培訓(xùn)目錄第一章風(fēng)能開發(fā)的意義第二章

風(fēng)能的技術(shù)原理第三章風(fēng)力發(fā)電機組第四章

風(fēng)機的吊裝與調(diào)試第一章風(fēng)能開發(fā)的意義風(fēng)能是一種干凈的自然能源，沒有常規(guī)能源（如煤電，油電）與核電會造成環(huán)境污染的問題。平均每裝一臺單機容量為1兆瓦的風(fēng)能發(fā)電機，每年可以減排2000噸二氧化碳（相當(dāng)于種植1平方英里的樹木）、10噸二氧化硫、6噸二氧化氮。風(fēng)能產(chǎn)生1兆瓦小時的電量可以減少0.8到0.9噸的溫室氣體，相當(dāng)于煤或礦物燃料一年產(chǎn)生的氣體量。而且風(fēng)機不會危害鳥類和其它野生動物。在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，風(fēng)能作為一種高效清潔的新能源有著巨大的發(fā)展?jié)摿Γ谝徽嘛L(fēng)能開發(fā)的意義發(fā)展風(fēng)力發(fā)電具有什么優(yōu)勢？風(fēng)電技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，可用率已達95%以上，已是一種安全可靠的能源，風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟性日益提高，發(fā)電成本已接近煤電，低于油電與核電，若計及煤電的環(huán)境保護與交通運輸?shù)拈g接投資，則風(fēng)電經(jīng)濟性將優(yōu)于煤電。風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)工期短，單臺機組安裝僅需幾周，從土建、安裝到投產(chǎn)，只需半年至一年時間，是煤電、核電無可比擬的。投資規(guī)模靈活，有多少錢裝多少機。對沿海島嶼，交通不便的邊遠山區(qū)，地廣人稀的草原牧場，以及遠離電網(wǎng)和近期內(nèi)電網(wǎng)還難以達到的農(nóng)村、邊疆來說，可作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種有效途徑．第一章風(fēng)能開發(fā)的意義什么是風(fēng)能？風(fēng)能就是空氣的動能,是指風(fēng)所負載的能量，風(fēng)能的大小決定于風(fēng)速和空氣的密度。風(fēng)能來源于何處？

風(fēng)的能量是由太陽輻射能轉(zhuǎn)化來的，太陽每小時輻射地球的能量是174,423,000,000,000千瓦，換句話說，地球每小時接受了1.74x10^17瓦的能量。風(fēng)能大約占太陽提供總能量的百分之一，二，太陽輻射能量中的一部分被地球上的植物轉(zhuǎn)換成生物能，而被轉(zhuǎn)化的風(fēng)能總量大約是生物能的50～100倍。

第一章風(fēng)能開發(fā)的意義全球風(fēng)能總量有多大？

全球的風(fēng)能約為2.74×109MW，其中可利用的風(fēng)能2×710MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。我國風(fēng)能總量有多少？

我國10米高度層的風(fēng)能資源總儲量為32.26億千瓦，其中實際可開發(fā)利用的風(fēng)能資源儲量為2.53億千瓦。而據(jù)估計，中國近海風(fēng)能資源約為陸地的3倍，所以，中國可開發(fā)風(fēng)能資源總量約為10億千瓦。其中青海、甘肅、新疆和內(nèi)蒙可開發(fā)的風(fēng)能儲量分別為1143萬千瓦、2421萬千瓦、3433萬千瓦和6178萬千瓦，是中國大陸風(fēng)能儲備最豐富的地區(qū)。第一章風(fēng)能開發(fā)的意義第二章風(fēng)能的技術(shù)原理

風(fēng)的產(chǎn)生太陽的輻射造成地球表面受熱不均，引起大氣層中壓力分布不均，空氣沿水平方向運動形成風(fēng)。所以，風(fēng)就是水平運動的空氣。空氣產(chǎn)生運動主要是由于地球上各緯度所接受的太陽輻射強度不同而形成的。在赤道和低緯度地區(qū)，太陽高度角大，日照時間長，太陽輻射強度強，地面和大氣接受的熱量多、溫度較高；在高緯度地區(qū)太陽高度角小，日照時間短，地面和大氣接受的熱量小，溫度低。這種高緯度與低緯度之間的溫度差異，形成了南北之間的氣壓梯度，使空氣作水平運動。地球在自轉(zhuǎn)，使空氣水平運動發(fā)生偏向的力，所以地球大氣運動除受氣壓梯度力外，還要受地轉(zhuǎn)偏向力的影響。大氣真實運動是這兩種力綜合影響的結(jié)果。第二章風(fēng)能的技術(shù)原理

地形對風(fēng)有什么影響？

山谷和海峽能改變氣流運動的方向，還能使風(fēng)速增大，而丘陵、山地會因為摩擦而使風(fēng)速減小，孤立的山峰會因海拔高而使風(fēng)速增大.風(fēng)的基本參數(shù)風(fēng)速：風(fēng)的大小常用風(fēng)的速度來衡量，風(fēng)速是單位時間內(nèi)空氣在水平方向上所移動的距離。是計算在單位時間內(nèi)風(fēng)的行程，常以m/s，km/h，mile/h等來表示風(fēng)向：風(fēng)吹過來的方向。通常說的西北風(fēng)、南風(fēng)等即表明的就是風(fēng)向。陸地上的風(fēng)向一般用16個方位觀測。即以正北為零度，順時針每轉(zhuǎn)過22.5度為一個方位。第二章風(fēng)能的技術(shù)原理

風(fēng)功率如何計算？

風(fēng)的能量指的是風(fēng)的動能。特定質(zhì)量的空氣的動能可以用下列公式計算。能量=1/2*M*V^2吹過特定面積的風(fēng)的功率可以用下列公式計算。功率=1/2*空氣密度*面積*(速度)^3在海平面高度和攝氏15度的條件下，干空氣密度為1.225千克/立方米?？諝饷芏入S氣壓和溫度而變。隨著高度的升高，空氣密度也會下降。于上述公式中可以看出，風(fēng)功率與速度的三次方〔立方〕成正比，并與風(fēng)輪掃掠面積成正比。不過實際上，風(fēng)輪只能提取風(fēng)的能量中的一部分，而非全部。第二章風(fēng)能的技術(shù)原理

風(fēng)力發(fā)電機的工作原理:現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機采用空氣動力學(xué)原理，就像飛機的機翼一樣。風(fēng)并非"推"動葉輪葉片，而是吹過葉片形成葉片正反面的壓差，這種壓差會產(chǎn)生升力，令葉輪旋轉(zhuǎn)并不斷橫切風(fēng)流。風(fēng)力發(fā)電機的葉輪并不能提取風(fēng)的所有功率。根據(jù)Betz定律，理論上風(fēng)電機能夠提取的最大功率，是風(fēng)的功率的59.6%。大多數(shù)風(fēng)電機只能提取風(fēng)的功率的40%或者更少。葉片的空氣動力學(xué)知識安裝角槳葉剖面上的翼弦線與葉片旋轉(zhuǎn)平面的夾角，又稱槳距角。風(fēng)能最大利用系數(shù)通過貝茨理論可以得出，風(fēng)能的最大利用系數(shù)是59.3%P=ρ－空氣密度

V∞

－風(fēng)速

Ad－葉輪掃掠面積

CP

－功率系數(shù)，Betz極限為0.593第二章風(fēng)能的技術(shù)原理

風(fēng)力發(fā)電機的功率曲線在風(fēng)速很低的時候，風(fēng)電機風(fēng)輪會保持不動。當(dāng)?shù)竭_切入風(fēng)速時（通常每秒3到4米），風(fēng)輪開始旋轉(zhuǎn)并牽引發(fā)電機開始發(fā)電。隨著風(fēng)力越來越強，輸出功率會增加。當(dāng)風(fēng)速達到額定風(fēng)速時，風(fēng)電機會輸出其額定功率。之后輸出功率會保留大致不變。當(dāng)風(fēng)速進一步增加，達到切出風(fēng)速的時候，風(fēng)電機會剎車，不再輸出功率，為免受損。第二章風(fēng)能的技術(shù)原理

風(fēng)力發(fā)電機的性能可以用功率曲線來表達。功率曲線是用作顯示在不同風(fēng)速下（切入風(fēng)速到切出風(fēng)速）風(fēng)電機的輸出功率。為特定地點選取合適的風(fēng)力發(fā)電機，一般方法是采用風(fēng)電機的功率曲線和該地點的風(fēng)力資料以進行產(chǎn)電量估算。第三章風(fēng)力發(fā)電機組風(fēng)力發(fā)電機組的分類及各自特點：風(fēng)力發(fā)電機組主要由兩大部分組成：風(fēng)力機部分――它將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能；發(fā)電機部分――它將機械能轉(zhuǎn)換為電能。第三章風(fēng)力發(fā)電機組根據(jù)風(fēng)機這兩大部分采用的不同結(jié)構(gòu)類型、以及它們分別采用的技術(shù)方案的不同特征，再加上它們的不同組合，風(fēng)力發(fā)電機組可以有多種多樣的分類。1.如依風(fēng)機旋轉(zhuǎn)主軸的方向（即主軸與地面相對位置）分類，可分為：“水平軸式風(fēng)機”――轉(zhuǎn)動軸與地面平行，葉輪需隨風(fēng)向變化而調(diào)整位置；“垂直軸式風(fēng)機”――轉(zhuǎn)動軸與地面垂直，設(shè)計較簡單，葉輪不必隨風(fēng)向改變而調(diào)整方向。第三章風(fēng)力發(fā)電機組水平軸式風(fēng)機垂直軸式風(fēng)機第三章風(fēng)力發(fā)電機組按照槳葉數(shù)量分類可分為“單葉片”﹑“雙葉片”﹑“三葉片”和“多葉片”型風(fēng)機；葉片的數(shù)目由很多因素決定，其中包括空氣動力效率、復(fù)雜度、成本、噪音、美學(xué)要求等等。大型風(fēng)力發(fā)電機可由1、2或者3片葉片構(gòu)成。第三章風(fēng)力發(fā)電機組按照風(fēng)機接受風(fēng)的方向分類，則有“上風(fēng)型”――葉輪正面迎著風(fēng)向（即在塔架的前面迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)）和“下風(fēng)向型”――葉輪背順著風(fēng)向，兩種類型。上風(fēng)向風(fēng)機一般需要有某種調(diào)向裝置來保持葉輪迎風(fēng)。而下風(fēng)向風(fēng)機則能夠自動對準(zhǔn)風(fēng)向,從而免除了調(diào)向裝置。但對于下風(fēng)向風(fēng)機,由于一部分空氣通過塔架后再吹向葉輪,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。第三章風(fēng)力發(fā)電機組按照功率傳遞的機械連接方式的不同，可分為“有齒輪箱型風(fēng)機”和無齒輪箱的“直驅(qū)型風(fēng)機”。有齒輪箱型風(fēng)機的槳葉通過齒輪箱及其高速軸及萬能彈性聯(lián)軸節(jié)將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機的傳動軸,聯(lián)軸節(jié)具有很好的吸收阻尼和震動的特性，可吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移，并且聯(lián)軸器可阻止機械裝置的過載.第三章風(fēng)力發(fā)電機組而直驅(qū)型風(fēng)機則另辟蹊徑，配合采用了多項先進技術(shù)，槳葉的轉(zhuǎn)矩可以不通過齒輪箱增速而直接傳遞到發(fā)電機的傳動軸，使風(fēng)機發(fā)出的電能同樣能并網(wǎng)輸出。這樣的設(shè)計簡化了裝置的結(jié)構(gòu)，減少了故障幾率，優(yōu)點很多，現(xiàn)多用于大型機組上。

第三章風(fēng)力發(fā)電機組根據(jù)按槳葉接受風(fēng)能的功率調(diào)節(jié)方式可分為：“定槳距（失速型）機組”――槳葉與輪轂的連接是固定的。當(dāng)風(fēng)速變化時，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。由于定槳距（失速型）機組結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，在20年來的風(fēng)能開發(fā)利用中一直占據(jù)主導(dǎo)地位?！白儤鄼C組”――葉片可以繞葉片中心軸旋轉(zhuǎn)，使葉片攻角可在一定范圍內(nèi)（一般０－９０度）調(diào)節(jié)變化，其性能比定槳距型提高許多，但結(jié)構(gòu)也趨于復(fù)雜，現(xiàn)多用于大型機組上。第三章風(fēng)力發(fā)電機組根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)電機類型分類，可分為兩大類：“異步發(fā)電機型”“同步發(fā)電機型”異步發(fā)電機按其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同又可分為：（1）籠型異步發(fā)電機――轉(zhuǎn)子為籠型。由于結(jié)構(gòu)簡單可靠、廉價、易于接入電網(wǎng)，而在小、中型機組中得到大量的使用；（2）繞線式雙饋異步發(fā)電機――轉(zhuǎn)子為線繞型。定子與電網(wǎng)直接連接輸送電能，同時繞線式轉(zhuǎn)子也經(jīng)過變頻器控制向電網(wǎng)輸送有功或無功功率。同步發(fā)電機型按其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的磁極的類型又可分為：（1）電勵磁同步發(fā)電機――轉(zhuǎn)子為線繞凸極式磁極，由外接直流電流激磁來產(chǎn)生磁場。（2）永磁同步發(fā)電機――轉(zhuǎn)子為鐵氧體材料制造的永磁體磁極，通常為低速多極式，不用外界激磁，簡化了發(fā)電機結(jié)構(gòu)，因而具有多種優(yōu)勢。第三章風(fēng)力發(fā)電機組如根據(jù)風(fēng)機的額定功率化分，一般可分為：微型機：10kW以下小型機：10kW至100kW中型機：100kW至1000kW大型機：1000kW以上（MW級風(fēng)機）第三章風(fēng)力發(fā)電機組風(fēng)力機的組成風(fēng)機是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的機構(gòu)。通常是有風(fēng)輪、變槳系統(tǒng)、主軸、齒輪箱、發(fā)電機、液壓系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、底座、機艙和塔架組成。第三章風(fēng)力發(fā)電機組THANKYOUSUCCESS2023/2/229可編輯風(fēng)力機組的邏輯關(guān)系風(fēng)力機的工作原理

風(fēng)機是通過葉輪捕獲風(fēng)能，把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能，再通過齒輪箱的增速，最后由發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能。

風(fēng)電機組的結(jié)構(gòu)和部件風(fēng)輪風(fēng)輪是獲取風(fēng)中能量的關(guān)鍵部件，由葉片和輪轂組成變槳系統(tǒng)介紹作用：葉片在不同的風(fēng)速時，通過改變?nèi)~片的槳距角，使葉片處于最佳的吸收風(fēng)能的狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)速超過切出風(fēng)速時，使葉片順槳剎車。主軸每個風(fēng)力發(fā)電機組都有一個主軸，有時稱低速軸或者葉輪軸。主軸是連接葉輪和齒輪箱的聯(lián)動軸，它從葉輪傳遞扭矩到其他部件上，同時還支撐著葉輪。它通常由鋼材組成。齒輪箱功能：增速通常風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠達不到發(fā)電機發(fā)電所要求的轉(zhuǎn)速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實現(xiàn)，故也將齒輪箱稱之為增速箱。齒輪箱是通常是機組中最貴和最重要的部件之一。通常由專業(yè)廠商制造。主要的兩種分類：平行軸式行星式齒輪箱體采用球鐵鑄造而成，齒輪箱的負荷及壓力通過齒輪箱兩側(cè)的支撐傳到塔架和基礎(chǔ)，該支撐為強力橡膠結(jié)構(gòu)，可以降低風(fēng)電機組的噪音和震動。在齒輪箱后部的高速軸上安裝有剎車盤，其連接方式是采用脹緊式聯(lián)軸器；液壓制動器通過螺栓緊固在齒輪箱體上；齒輪箱高速軸通過柔性連接與發(fā)電機軸連接。液壓系統(tǒng)主要組成部分：液壓系統(tǒng)主要由液壓泵站，電磁元件，儲能元件，連結(jié)管路線組成，用于偏航剎車系統(tǒng)及轉(zhuǎn)子剎車提供動力源。功能介紹：通過提供工作壓力和釋放壓力控制偏航制動器的制動和釋放通過提供工作壓力和釋放壓力控制轉(zhuǎn)子制動器的制動和釋放偏航系統(tǒng)采用主動對風(fēng)齒輪驅(qū)動形式，與控制系統(tǒng)相配合，使葉輪始終處于迎風(fēng)狀態(tài)，充分利用風(fēng)能，提高發(fā)電效率。提供必要的緊鎖力矩，以保障機組安全運行。偏航主要零部件偏航電機及減速機構(gòu)偏航大齒圈及軸承接近開關(guān)風(fēng)速風(fēng)向儀偏航系統(tǒng)：為了讓葉輪能自然地對準(zhǔn)風(fēng)向,通常風(fēng)機都會采用調(diào)向裝置,對大型風(fēng)力發(fā)電機組而言,一般采用的是電動機驅(qū)動的風(fēng)向跟蹤系統(tǒng)。偏航系統(tǒng)：整個偏航系統(tǒng)由電動機及減速機構(gòu)、偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)和扭纜保護裝置等部分組成。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。偏航系統(tǒng)：風(fēng)向標(biāo)對應(yīng)每一個風(fēng)向都有一個相應(yīng)的脈沖輸出信號,通過偏航系統(tǒng)軟件確定其偏航方向和偏航角度,然后將偏航信號放大傳送給電動機,通過減速機構(gòu)轉(zhuǎn)動風(fēng)力機平臺,直到對準(zhǔn)風(fēng)向為止。聯(lián)軸器連接齒輪箱和發(fā)電機轉(zhuǎn)子的在彎曲方向柔性、旋轉(zhuǎn)方向剛性的連接

發(fā)電機發(fā)電機將風(fēng)輪的機械能轉(zhuǎn)換為電能，分為異步發(fā)電機和同步發(fā)電機兩種。當(dāng)風(fēng)速增加使齒輪箱高速輸出軸轉(zhuǎn)速達到異步發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速時，機組并人電網(wǎng)，向電網(wǎng)送電。風(fēng)速繼續(xù)增加，發(fā)電機轉(zhuǎn)速也略為升高，增加輸出功率。達到額定風(fēng)速后，由于風(fēng)輪的調(diào)節(jié)，穩(wěn)定在額定功率不再增加。反之風(fēng)速減小，發(fā)電機轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速時，則從電網(wǎng)吸收電能，處于電動機狀態(tài)，經(jīng)過適當(dāng)延時后應(yīng)脫開電網(wǎng)。控制和安全系統(tǒng)控制系統(tǒng)包括控制和監(jiān)測兩部分，控制部分又分為手動和自動。運行維護人員可在現(xiàn)場根據(jù)需要進行手動控制，自動控制應(yīng)該在無人值守的條件下實施運行人員設(shè)置的控制策略，保證機組正常安全運行。監(jiān)測部分將各種傳感器采集到的數(shù)據(jù)送到控制器，經(jīng)過處理作為控制參數(shù)或作為原始記錄儲存起來，在機組控制器的顯示屏上可以查詢，也要送到風(fēng)電場中央控制室的電腦系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)或電信系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)還能傳輸?shù)綐I(yè)主所在城市的辦公室。安全系統(tǒng)要保證機組在發(fā)生非常情況時立即停機，預(yù)防或減輕故障損失，關(guān)鍵部件采用了“失效-保護”的設(shè)計原則。如制動系統(tǒng)的葉尖制動片在運行時是利用液壓系統(tǒng)的高壓油保持葉尖制動片與葉片外形組合成一個整體，同時保持機械制動器的制動鉗處于松開