風(fēng)力發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)知識

匯報人：AA風(fēng)力發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)知識2024-01-29風(fēng)能資源與開發(fā)利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行管理儲能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用政策法規(guī)與市場前景展望目錄contents風(fēng)能資源與開發(fā)利用01風(fēng)能資源特點(diǎn)風(fēng)能是一種清潔、可再生的能源，具有儲量巨大、分布廣泛、永不枯竭等優(yōu)點(diǎn)。同時，風(fēng)能也存在能量密度低、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。風(fēng)能資源分布全球風(fēng)能資源分布不均，主要集中在海岸線附近、高山地區(qū)以及內(nèi)陸的某些特定區(qū)域。我國風(fēng)能資源豐富，主要分布在東北、西北、華北和東南沿海等地區(qū)。風(fēng)能資源特點(diǎn)與分布目前，全球風(fēng)能開發(fā)利用規(guī)模不斷擴(kuò)大，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷成熟，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量不斷增大，海上風(fēng)電逐漸成為新的開發(fā)熱點(diǎn)。風(fēng)能開發(fā)利用現(xiàn)狀未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，風(fēng)能開發(fā)利用將繼續(xù)保持快速增長。同時，海上風(fēng)電、分布式風(fēng)電以及儲能技術(shù)等將成為新的發(fā)展方向。風(fēng)能開發(fā)利用趨勢風(fēng)能開發(fā)利用現(xiàn)狀及趨勢風(fēng)能資源評估風(fēng)能資源評估是風(fēng)電場建設(shè)的前提和基礎(chǔ)，主要包括風(fēng)能資源測量、數(shù)據(jù)分析和風(fēng)電機(jī)組選型等工作。通過風(fēng)能資源評估，可以確定風(fēng)電場的開發(fā)潛力和經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)電場選址原則風(fēng)電場選址應(yīng)遵循以下原則：風(fēng)能資源豐富且穩(wěn)定；地形地貌適合風(fēng)電場建設(shè)；交通便利，方便設(shè)備運(yùn)輸和安裝；遠(yuǎn)離居民區(qū)，減少噪音和視覺污染；符合當(dāng)?shù)赝恋乩煤铜h(huán)保要求。風(fēng)能資源評估與選址原則風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述02水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)獨(dú)立式風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類型及特點(diǎn)01020304風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向垂直，具有較高的風(fēng)能利用率和轉(zhuǎn)速，適用于大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電場。風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面與地面平行，具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但風(fēng)能利用率相對較低。適用于偏遠(yuǎn)地區(qū)或分散式能源供應(yīng)，可獨(dú)立運(yùn)行，不依賴電網(wǎng)。與電網(wǎng)相連，可將多余電能輸送至電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能源共享。利用風(fēng)能驅(qū)動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。根據(jù)風(fēng)速變化，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可實(shí)現(xiàn)自動調(diào)速和功率控制。工作原理主要包括風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、塔筒、控制系統(tǒng)等部分。風(fēng)輪負(fù)責(zé)捕捉風(fēng)能并轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，塔筒支撐整個機(jī)組并使其保持穩(wěn)定，控制系統(tǒng)對機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)。結(jié)構(gòu)組成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作原理與結(jié)構(gòu)組成關(guān)鍵部件功能介紹風(fēng)輪葉片負(fù)責(zé)捕捉風(fēng)能并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，葉片的設(shè)計(jì)和材料選擇直接影響風(fēng)能利用率和機(jī)組性能。齒輪箱用于增速和傳遞扭矩，將風(fēng)輪的低速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)所需的高速旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)將風(fēng)輪傳遞過來的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，其類型和容量根據(jù)機(jī)組規(guī)模和設(shè)計(jì)要求而定?？刂葡到y(tǒng)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和調(diào)節(jié)，確保機(jī)組在安全、高效的狀態(tài)下運(yùn)行。控制系統(tǒng)包括傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和中央控制單元等部分。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)0303低電壓穿越（LVRT）控制在電網(wǎng)故障導(dǎo)致電壓跌落時，通過控制策略使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組保持并網(wǎng)運(yùn)行，并支持電網(wǎng)恢復(fù)。01最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制通過調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速或槳距角，使風(fēng)力機(jī)捕獲最大風(fēng)能，提高發(fā)電效率。02恒功率控制在風(fēng)速變化范圍內(nèi)，通過控制策略使發(fā)電機(jī)輸出功率保持穩(wěn)定，以滿足并網(wǎng)要求。控制策略與目標(biāo)設(shè)定

傳感器技術(shù)應(yīng)用及信號處理方法風(fēng)速風(fēng)向傳感器實(shí)時監(jiān)測風(fēng)速和風(fēng)向變化，為控制系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的風(fēng)況信息。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩傳感器監(jiān)測發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測和調(diào)整。電網(wǎng)電壓和電流傳感器監(jiān)測電網(wǎng)的電壓和電流，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定。123采用高性能微處理器或數(shù)字信號處理器（DSP）作為控制核心，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法和實(shí)時數(shù)據(jù)處理。基于微處理器或DSP的控制器利用PLC的靈活性和可擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的順序控制和邏輯控制。PLC可編程控制器采用現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速并行處理和定制化硬件加速，提高控制系統(tǒng)的實(shí)時性和可靠性?；贔PGA的控制器控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方式并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行管理04并網(wǎng)條件及接入方式選擇并網(wǎng)條件風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)需滿足電網(wǎng)的電壓、頻率、波形等電能質(zhì)量要求，同時具備低電壓穿越能力，以適應(yīng)電網(wǎng)故障時的電壓跌落。接入方式選擇根據(jù)風(fēng)電場規(guī)模及地理位置，可選擇直接接入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)或通過升壓變電站接入更高電壓等級的電網(wǎng)。對于分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，可考慮采用微電網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行。調(diào)度策略并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)需接受電網(wǎng)調(diào)度的統(tǒng)一指揮，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷及風(fēng)電出力預(yù)測，制定合理的發(fā)電計(jì)劃。在風(fēng)電大發(fā)時，優(yōu)先調(diào)度風(fēng)電等清潔能源，減少或停止火電機(jī)組發(fā)電；在風(fēng)電出力不足時，則需啟動火電機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)充。自動發(fā)電控制（AGC）通過AGC系統(tǒng)，電網(wǎng)調(diào)度中心可實(shí)時調(diào)整風(fēng)電場的出力，以保持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。風(fēng)電場需配置有功功率控制系統(tǒng)（APC），根據(jù)AGC指令自動調(diào)整風(fēng)電機(jī)組的出力。并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)調(diào)度策略VS并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)配備完善的故障診斷系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測風(fēng)電機(jī)組及電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理故障。故障診斷系統(tǒng)應(yīng)具備遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，以便調(diào)度中心及時了解風(fēng)電場的運(yùn)行情況。預(yù)防措施為降低故障發(fā)生概率，風(fēng)電場應(yīng)采取一系列預(yù)防措施，如定期對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行巡檢和維護(hù)、加強(qiáng)電網(wǎng)側(cè)的保護(hù)和控制等。此外，還應(yīng)建立完善的應(yīng)急預(yù)案，以便在發(fā)生故障時能夠及時響應(yīng)并妥善處理。故障診斷故障診斷與預(yù)防措施儲能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用05包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能等，具有規(guī)模大、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但需要特定的地理?xiàng)l件和設(shè)備。機(jī)械儲能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池等，具有響應(yīng)速度快、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，但成本較高且壽命有限。化學(xué)儲能包括超導(dǎo)磁儲能和超級電容器儲能，具有響應(yīng)速度快、效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，但目前成本較高且技術(shù)成熟度有待提高。電磁儲能儲能技術(shù)類型及特點(diǎn)分析平滑風(fēng)電輸出削峰填谷提高系統(tǒng)穩(wěn)定性促進(jìn)可再生能源消納儲能系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電中作用和價值通過儲能系統(tǒng)的充放電管理，平滑風(fēng)電場的輸出功率波動，提高風(fēng)電并網(wǎng)質(zhì)量。通過儲能系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在風(fēng)電大發(fā)時儲存多余電能，在風(fēng)電小發(fā)時釋放儲存的電能，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，提高風(fēng)電利用率。通過儲能系統(tǒng)的能量管理和調(diào)度，促進(jìn)可再生能源的大規(guī)模開發(fā)和利用。案例二某大型風(fēng)電場通過配置鋰離子電池儲能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電的快速響應(yīng)和能量調(diào)度，提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。案例一某地區(qū)風(fēng)電場通過配置鉛酸電池儲能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電的平滑輸出和削峰填谷，提高了風(fēng)電并網(wǎng)質(zhì)量和利用率。案例三某地區(qū)通過配置超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)和利用，促進(jìn)了可再生能源的消納和發(fā)展。典型案例分析：儲能提高風(fēng)電消納能力政策法規(guī)與市場前景展望06國內(nèi)外政策法規(guī)對比分析全球范圍內(nèi)，各國政府普遍重視可再生能源發(fā)展，通過立法、稅收優(yōu)惠、補(bǔ)貼等方式鼓勵風(fēng)力發(fā)電等清潔能源的開發(fā)和應(yīng)用。例如，歐盟國家通過制定可再生能源指令，規(guī)定了到2030年可再生能源在總能源消耗中的占比目標(biāo)。國際政策法規(guī)中國政府將風(fēng)力發(fā)電作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，制定了一系列政策法規(guī)予以扶持。包括《可再生能源法》、《風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等，明確了風(fēng)電發(fā)展的目標(biāo)、產(chǎn)業(yè)布局、技術(shù)創(chuàng)新等方面的政策導(dǎo)向。國內(nèi)政策法規(guī)國際電工委員會（IEC）等國際組織制定了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行維護(hù)等方面的國際標(biāo)準(zhǔn)，為全球風(fēng)電行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展提供了依據(jù)。中國風(fēng)電行業(yè)在引進(jìn)消化吸收國際先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)實(shí)際情況，逐步建立了涵蓋風(fēng)電場規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)等方面的標(biāo)準(zhǔn)體系。包括《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)規(guī)范》、《風(fēng)力發(fā)電場安全規(guī)程》等。國際標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建立情況回顧市場前景隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和應(yīng)對氣候變化的緊迫性增加，風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔、可再生的能源形式，具有廣闊的