電力生產(chǎn)概論-第6講-風力發(fā)電

1、電力生產(chǎn)技術概論1第6講 風力發(fā)電2陸上風電場實景3海上風電場實景4主要內容概述風力發(fā)電原理風力發(fā)電機組風電大規(guī)模發(fā)展面臨的問題5一、風資源及儲量風能的來源地球的轉動地球表面受太陽加熱程度的差別其它地理因素的影響世界風資源儲量全球大氣中蘊藏的總風能約為1014MW可被開發(fā)的風能約為3.5* 109MW6一、風資源及儲量我國風資源儲量陸上離地面50米高度，達到3級以上風能資源的潛在開發(fā)量約23.8億千瓦525米水深線以內近海區(qū)域、海平面以上50米高度可裝機容量約2億千瓦7一、我國風能資源分布8一、我國風能資源分布海上風能豐富海上風速高，很少有靜風期，可以有效利用風電機組發(fā)電容量。一般估計海上風速

2、比平原沿岸高20%，發(fā)電量增加70%，在陸上設計壽命20年的風電機組在海上可達25年到30年，且距離電力負荷中心很近。隨著海上風電場技術的發(fā)展成熟，經(jīng)濟上可行，將來必然會成為重要的可持續(xù)能源。 9二、風力發(fā)電原理風的形成：地球自轉以及太陽熱輻射不均所引起的空氣循環(huán)流動。10二、風力發(fā)電原理升力與阻力阻力：與氣流方向平行的力Fx升力：與氣流方向垂直的力Fy風力發(fā)電的原理空氣流經(jīng)風輪葉片時產(chǎn)生的風壓，產(chǎn)生升力或阻力推動風機的葉片旋轉帶動發(fā)電機轉動發(fā)電1112二、風力發(fā)電原理輸出功率C：風能利用系數(shù)，理論最大值為0.59；F： 葉片受風面積; ：空氣密度 ；v ：風速13二、風力發(fā)電原理風速對輸出功

3、率的影響在相同情況下，風速變化1m/s：是不是風速越大越好呢？二、風力發(fā)電原理輸出功率風速關系15二、風力發(fā)電原理風力發(fā)電輸出功率的波動性丹麥160 MW風力發(fā)電出力5 minute intervals for 48 hours vs. % of wind plant capacity16二、風力發(fā)電原理17增加風場中的風機數(shù)目，緩解風電輸出功率的波動17二、風力發(fā)電原理風電機組/風電場位置將風場和風機分布在較廣的地理區(qū)域內18二、風力發(fā)電原理輸出功率與高度的關系風速與高度關系:V2/V1=(h2/h1)a輸出功率與高度關系:P2/P1=(h2/h1)3aZ01，a與Z0成反比19二、風力發(fā)電

4、原理20三、風力發(fā)電機組你想了解風電嗎？那就向下了解吧！21三、風力發(fā)電機組22232425262728我上到風機上了2930313233343536373839404142三、風力發(fā)電機組風輪對風裝置調速裝置制動裝置傳動裝置發(fā)電機43三、風力發(fā)電機組風輪作用：捕捉和吸收風能，并將風能轉變成機械能。一般由葉片、葉柄、輪轂及風輪軸等組成。44三、風力發(fā)電機組風輪葉片橫截面形狀：平板型、弧板型和流線型。風力發(fā)電機: 流線型；風力提水機:弧板型/平板型45三、風力發(fā)電機組對風裝置保證風輪基本上始終處于迎風狀態(tài)常用的風力機的對風裝置：尾舵舵輪電動機構自動對風46三、風力發(fā)電機組尾舵微、小型風力發(fā)電機普

5、遍應用新式：對風向變化反應敏感，跟蹤性好老式改進新式47三、風力發(fā)電機組尾舵翹起安裝尾舵常處于風輪后面的尾流區(qū)里，為了避開尾流的影響，可將尾舵翹起安裝，高出風輪48三、風力發(fā)電機組舵輪多用于中型風力發(fā)電機上49三、風力發(fā)電機組舵輪正常工作，舵輪旋轉平面與風向平行不轉動50三、風力發(fā)電機組舵輪當風向變化時，在風力作用下舵輪開始旋轉，使風力機的風輪再對準風向。51三、風力發(fā)電機組電動對風裝置多用于中、大型風力發(fā)電機上。風向標：感受風向凸輪：接通/斷開限位開關， 控制對風裝置轉動阻尼板：浸沒在油缸中，用以吸收風向脈動。52三、風力發(fā)電機組調速裝置風輪的轉速超過設計允許值時，有可能導致機組的毀壞或壽命

6、的減少使風輪能穩(wěn)定一定轉速內工作53三、風力發(fā)電機調速裝置原理減少風輪迎風面積適用于微型、小型、中型風機a未調速位置；b調速位置；c順漿位置54三、風力發(fā)電機調速裝置原理改變葉片翼型攻角值：葉片升力與攻角密切相關氣流方向與葉片橫截面的弦長L的夾角稱為攻角。升力與攻角正相關升力下降55三、風力發(fā)電機調速裝置原理改變葉片翼型攻角值56三、風力發(fā)電機液壓變槳距調速美國MOD-0型大型風力發(fā)電機變槳距調速裝置57三、風力發(fā)電機組調速裝置原理利用空氣在風輪圓周切線方向的阻力阻力翼阻尼板58三、風力發(fā)電機組制動裝置在風速過高時，使風輪停轉，保證風力發(fā)電機在特大風速下的安全。微型和小型風力發(fā)電機59三、風力

7、發(fā)電機組制動裝置在中型和大型風力發(fā)電機中，有采用葉尖氣動剎車和機械式剎車組成的制動系統(tǒng)。功率較大的風力發(fā)電機，也有應用電磁制動器和液壓制動器的。60三、風力發(fā)電機組齒輪箱/傳動裝置風輪的旋轉速度：小型風機：每分鐘幾百轉大型風機：每分鐘十幾轉幾十轉一般發(fā)電機轉速：四極三相交流發(fā)電機：1500r/min二極三相交流發(fā)電機：3000r/min齒輪箱進行增速方案一61三、風力發(fā)電機組采用齒輪箱增速的風力發(fā)電機626364三、風力發(fā)電機組傳動裝置風輪的旋轉速度：小型風機：每分鐘幾百轉大型風機：每分鐘十幾轉幾十轉一般發(fā)電機轉速：四極三相交流發(fā)電機：1500r/min二極三相交流發(fā)電機：3000r/min采

8、用低轉速發(fā)電機方案二直驅式風力發(fā)電機65三、風力發(fā)電機組直驅發(fā)電機按照勵磁方式可分為：電勵磁和永磁電勵磁直驅：采用與水輪發(fā)電機相同的工作原理，技術成熟。永磁直驅：近年來研發(fā)的風電技術，用永磁材料替代復雜的電勵磁系統(tǒng)，發(fā)電結構簡單，重量相對電勵磁直驅機組較輕。66三、風力發(fā)電機組內轉子直驅式風力發(fā)電機組67三、風力發(fā)電機組重要電氣部件整流器：將交流電變成直流電。逆變器：把直流電變成交流電。68三、風力發(fā)電機組重要電氣部件控制器保證風力發(fā)電機對蓄電池的正常充電，防止蓄電池過充/放電，并控制輸向用電器的電壓泄荷器：當蓄電池電已充足了，而風力發(fā)電機仍在繼續(xù)發(fā)電。設置泄荷器，給發(fā)電機提供放電通道。避雷器

9、：防雷擊69四、風電大規(guī)模發(fā)展面臨的問題經(jīng)濟安全701、開發(fā)成本高，利用效率低風電上網(wǎng)電價711、開發(fā)成本高，利用效率低721、開發(fā)成本高，利用效率低以內蒙區(qū)域電網(wǎng)為例：風電裝機容量截至2010年底風電未上網(wǎng)電量2010年1-6月數(shù)據(jù)來源：國家電力監(jiān)管委員會風電光伏發(fā)電情況監(jiān)管報告（2010年第9號）732、電力系統(tǒng)安全問題日益凸顯2011.2.24日在甘肅酒泉、瓜州，4.17日在河北張家口相繼發(fā)生3起風電設備事故，造成1944臺風電機組脫網(wǎng)，對系統(tǒng)安全穩(wěn)定造成嚴重影響。事故電纜742、電力系統(tǒng)安全問題日益凸顯資源與需求逆向分布，必須大容量遠距離傳輸，對輸電技術及系統(tǒng)運行控制提出了挑戰(zhàn)752、

10、電力系統(tǒng)安全問題日益凸顯供需必須實時平衡隨機波動的負荷需求與隨機波動的電源之間的矛盾發(fā)電用電輸配電隨機不確定性 相對確定、可控 強隨機波動性 風電光電水電核電火電762、電力系統(tǒng)安全問題日益凸顯電源結構性矛盾突出，匱乏可快速響應新能源電力隨機波動性的電源60504030201007080風電煤炭73.43531.4天然氣與石油45.1250.13.3163.2中、美、德發(fā)電裝機構成77德州風電裝機容量占州電能總需求的9.1%，風電滲透率為5%德州的能源結構中天然氣發(fā)電占59%天然氣電廠可以快速響應，調節(jié)功率輸出，有效地平衡了風力發(fā)電所帶來的功率波動美國德州電網(wǎng)風電接入的運行經(jīng)驗合理的電源結構是大規(guī)模風電接入的重要保證風電場78丹麥風電接入的運行經(jīng)驗西部地區(qū)(2400MW)與挪威(水電占99.5%)、瑞典(水電占46%)等NORDEL電網(wǎng)相連東部地區(qū)(760MW)與德國和歐洲聯(lián)盟電網(wǎng)(UCTE)相連丹麥風電滲透率為21.9%挪威瑞典德國79除了火電、水電、核電常規(guī)發(fā)電技術，列舉出5種新發(fā)電技術主要的兩種太陽能發(fā)電形式，各種形式下太陽能轉換到電能的能量轉化過程。按照太陽能電站集熱器的采集方式不同，太陽能電站分為槽式、塔式、碟式。各種類型太陽能電站使用的聚光鏡的鏡面結構差異，集熱效果的比較；塔式、槽式太陽能電站中傳熱工質的循環(huán)流程