风力发电技术原理

2022-07-10

第一篇:风力发电技术原理

风力发电原理

风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。

风力发电正在世界上形成一股热潮,为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技含量的小系统:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。

风力发电机因风量不稳定,故其输出的是13~25V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用。

通常人们认为,风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定,总想选购大一点的风力发电机,而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电,而由电瓶把电能贮存起来,人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小,而不仅是机头功率的大小。在内地,小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电,持续不断的小风,会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能,也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用,获得500W甚至1000W乃至更大的功率出。

使用风力发电机,就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电,其节约的程度是明显的,一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进,以前只是在少数边远地区使用,风力发电机接一个15W的灯泡直接用电,一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步,采用先进的充电器、逆变器,风力发电成为有一定科技含量的小系统,并能在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯;高速公路可用它做夜晚的路标灯;山区的孩子可以在日光灯下晚自习;城市小高层楼顶也可用风力电机,这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机,不但可以防止停电,而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区,风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务,使人们看电视及照明用电与城市同步,也能使自己劳动致富。风力发电机/图片/s150w.jpg风力发电机/图片/s300w.jpg

第二篇:风力发电原理

风轮是吸收风的能量并将其转换成机械能的部件。

风以一定的速度和攻角作用在桨叶上,使桨叶产生旋转力矩而转动,将风的能量转变成机械能,风越大,风轮接受风的能量也越大,风轮转得就越快。

风力发电机原理

漆包铜线绕成线圈,用永久磁铁产生磁场,线圈在磁场中旋转,切割磁力线产生电动势,线圈转得越快,切割磁力线的速度就越高,产生的电压也越高,对外电路提供的功率就越大,线圈和磁铁相对旋转的动力来源于风轮,通过风轮和发电机就可以将风的能量转变成电能。

控制器的作用

控制器的作用主要有:充电、防止电瓶过充电、防止电瓶过放电、给发电机提供泄荷通路。

A、发电机发出的是单相或三相交流电,给直流电瓶充电需要直流电,通过整流管将交流变直流(整流)给电瓶充电。

B、铅酸蓄电瓶充满电后,继续大电流充电,就造成电瓶过充电,电瓶充满后过充造成电瓶液的损耗、极板变形,严重影响电瓶使用寿命。

C、铅酸蓄电瓶对外放电到其70%的额定容量时,应立即停止对外放电,否则过度放电,将导致极板弯曲,板栅损坏,活性物质脱落,造成电瓶容量不可恢复的减退,甚至导致电瓶失效。

D、电瓶充满后,风力发电机发出的电不能提供给电瓶,控制系统断开充电线路,这时风力发电机发出的电没有了去路,发电机失去了负载,发电机的阻力变得很小,这时发电机的转速就会成倍升高,若遇到强风,发电机转速就会迅速升高,叶轮越转越快,造成飞车。因此,必须给发电机提供一负载来泄荷,通常泄荷是由电阻来承担,将发电机发出的电能通过泄荷电阻转化成热能消耗掉。

逆变器的作用

储存在电瓶中的直流电,只能供给直流电器工作,如直流灯泡等,而家用电器基本上都是交流电器,电压是交流220伏的,因此,要将电瓶的低压直流电转化成220伏的交流电(直流转变成交流,这个过程称为逆变),这个任务就由逆变器来完成。

第三篇:风力发电原理教学大纲

中等职业学校风力发电教学大纲

课程编号:«978-7-111-35345-4»

课程名称:«风力发电原理»

总 学 时:«64»

先修课程:«风力发电基础,电子电工技术,电力电子»

一、课程性质、目的和任务

本课程是风能与动力工程专业学生的重要专业课。通过本课程学习使学生了解国内外风力发电的发展趋势,掌握风力发电的基本原理,风力发电机组的基本结构及各部分的特性,了解风能资源的基本情况及评估方法,熟悉风电场选址、运行、维护的基本概念和技术,为学习后继课程以及从事本专业工程技术工作提供必要的理论基础。

二、教学要求和内容

«基本要求»:深刻理解、掌握风力发电的基本原理,熟悉风力发电机风轮、发电机、齿轮箱、塔架、辅助装置等各部件的基本结构,参数指标。了解风资源的分布和评估技术,为进行风电场的选址和管理打下初步基础。熟练掌握风电场的运行、维护、并网控制和安全系统知识,为从事风电场工作奠定理论基础。

«基本内容»:本课程主要内容为绪论(风力发电的发展历史、机组结构,国内外的发展趋势);风能及其转换原理(风的种类及其特性,风的测量及其评估,风能资源的评估及风电场选址概述,风能转换的基本原理,风力机的特性);风力发电机组的结构(水平轴风电机组的概述,风轮的结构,风电机组传动系统,机舱、主机架与偏航系统,塔架与基础,风电机组的其他部件);风力发电机(发电机的工作原理,风力发电系统中的风力发电机,并网风力发电机);风力发电机组的控制机安全保护(风力发电机组的控制技术,风力机控制,风电机控制,风力发电机组信号检测,控制系统的执行机构,风电机组的安全保护);垂直轴风力发电机组(垂直轴风力发电机组及其发展概况,垂直轴风力机的基本

原理);离网风力发电系统(离网风力发电机组的应用,微、小型风力发电机组的结构,互补发电系统,储能装置)。

三、教学安排及方式

以课堂讲授为主,课堂讨论和实验为辅的教学手段。本课程的课堂教学中安排专题讲授,采取开放式教学方法,在课堂上学生可以随时提出问题。

四、各教学环节学时分配

(一) 学时安排

(二)教学方法

1 重视实践和实训教学环节,坚持“做中学、做中教”,激发学生的学

习兴趣。 在教学过程中注重培养学生严谨的工作作风、实事求是的工作态度和良好的职业素养。

2 可以结合教学进程,组织学生开展常用工程材料、标准机械零部件的市场销售情况调查;组织开展以小论文、小制作、小发明、小改革等为载体的创新思维训练。

3 阶段性实习训练和综合实践模块是本课程的重要组成部分,是对学生进行风电原理基础综合能力训练的重要环节。 教学中可结合专业背景,选择合适的课题,制作综合实践任务书,要求学生完成综合实践报告,强化综合能力培养。

五、 考核与评价

1 注重评价内容的整体性,注重综合素质与能力评价,注重学生爱护工具、节省原材料、节约能源、规范与安全操作和保护环境等意识与观念的评价。

2 坚持教师评价与学生自评、互评相结合,过程性评价和结果性评价相结合,定性描述和定量评价相结合,倡导采用表现性的评价方式。 3 根据不同学生的特点,对课程教学目标和教学要求可做进一步的细化,考核与评价的标准要与教学目标相对应。 4 对阶段实习训练和综合实践内容独立考核

第四篇:风力发电的工作原理视频与讲解

风力发电的工作原理视频与讲解:风力发电正在世界上形成一股热潮,风力发电在芬兰、丹麦等国家风力发电

很流行,我国也在西部地区大力提倡。因为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染,是一种特别好的发电方式风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。转子叶片:捉获风,并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上,每个转子叶片的测量长度大约为20米,而且被设计得很像飞机的机翼。

1、

2、 火力发电的工作原理视频与讲解

水力发电的工作原理视频与讲解:水力发电的基本原理是利用水位落差 ,配合水轮发电机产生电力,也就是利用水

三峡大坝

的位能转为水轮的机械能,再以机械能推动发电机,而得到电力。科学家们以此水位落差的天然条件,有效的利用流力工程及机械物理等,精心搭配以达到 最高的发电量,供人们使用廉价又无污染的电力。

在河流高处建立水库提高蓄水位,在较低的下游

3、 太阳能发电的工作原理视频与讲解:

光—电直接转换方式该方式是利用光电效应,将太阳辐射能直接转换成电能,光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件,是一个半导体光电二极管,当太阳光照到光电二极管上时,光电二极管就会把太阳的光能变成电能,产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长,只要太阳存在,太阳能电池就可以一次投资而长期使用;与火力发电相比,太阳能电池不会引起环境污染。

4、 柴油发动机的工作原理视频与讲解

5、 汽车发动机的工作原理视频与讲解

6、 新能源汽车的工作原理视频与讲解

7、 火力发电与汽柴油对环境的污染,柴静的视频

8、 我们要怎样才能环保:

1、走路

2、骑自行车

3、骑电动车、

4、坐公交车

5、劝说父母出行少开私家车

6、做到随手关灯的好习惯

9、 收集一下本人的工作范畴:讲解一下中国南车的业务范围:高铁、火车、风力发电、公交车并带一段视频

10、 提问:哪个发电能源最环保:

11、 电的来源:火力发电、风力发电、水力发电、核电、石油(柴油机)发电

12、 水电要淹没大量土地,有可能导致生态环境破坏,而且

13、 水力:大型水库一旦塌崩,后果将不堪设想。另外,一个国家的水力资源也是有限的,而且还要受季节的影响。

14、 火电:火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少,正面临着枯竭的危险。据估计,全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧将排出二氧化碳和硫的氧化物,因此会导致温室效应和酸雨,恶化地球环境

核电:核电在正常情况下固然是干净的,但万一发生核泄漏,后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故,已使900万人受到了不同程度的损害;2011年3月11日13时46分,日本福岛发生9.0级地震,引发震惊国际的福岛核电站事故,造成核电站附近30公里成为无人区;方圆5公里的海洋资源将受到不同程度的影响或是海洋生物变异它是以核反应堆来代替火电站的锅炉,以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量,来加热水使之变成蒸汽。使核能转变成热能。蒸汽通过管路进入汽轮机,推动汽轮发电机发电,使机械能转变成电能。一般说来,核电站的汽轮发电机及电器设备与普通火电站大同小异,其奥妙主要在于核反应堆。 核反应堆

核反应堆,又称为原子反应堆或反应堆,是装配了核燃料以实现大规模可核反应堆工作原理图

15、

太阳能发电:太阳能照射的能量分布密度小,约100 W/m2;

年发电时数较低,平均1300 h;

不能连续发电,受季节、昼夜以及阴晴等气象状况影响大; 精准预测系统发电量比较困难;

光伏系统的造价还比较高,系统成本40000~60000元/kW。

16、 风力发电:

17、

风能为洁净的能量来源。 内蒙古草原上的风力发电机

风能设施日趋进步,大量生产降低成本,在适当地点,风力发电成本已低于发电机。

风能设施多为不立体化设施,可保护陆地和生态。

风力发电是可再生能源,很环保

18、 优点

19、 1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染。

20、 2.[2]。

21、 3.核能发电所使用的铀燃料,除了发电外,没有其他的用途。

22、 4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍,故核能电厂所使用的燃料体积小,运输与储存都很方便,一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送。

23、 5.核能发电的成本中,燃料费用所占的比例较低,核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法为稳定。

24、 缺点

25、 1.核能电厂会产生高低阶放射性废料,或者是使福岛核电站用过之核燃料,虽然所占体积不大,但因具有放射线,故必须慎重处理,且需面对相当大的政治困扰。

26、 2.核能发电厂热效率较低,因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏,故核能电厂的热污染较严重。

27、 3.核能电厂投资成本太大,电力公司的财务风险较高。

28、 4.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。

29、 5.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。

30、 6.核电厂的反应器内有大量的放射性物质,如果在事故中释放到外界环境,会对生态及民众造成伤害。

31、 缺点

风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类,如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失。目前的解决方案是离岸发电,离岸发电价格较高但效率也高。

在一些地区、风力发电的经济性不足:许多地区的风力有间歇性,更糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间;必须等待压缩空气等储能技术发展。

风力发电需要大量土地兴建风力发电场,才可以生产比较多的能源。

进行风力发电时,风力发电机会发出庞大的噪音,所以要找一些空旷的地方来兴建。

现在的风力发电还未成熟,还有相当发展空间

第五篇:风力发电技术

风力发电技术和风能利用方式

1973年发生石油危机以后,西方发达国家为寻求替代石化燃料的能源,在风力发电技术的研究与应用上投入了相当大的人力和资金,充分综合利用空气动力学、新材料、新型电机、电力电子技术、计算机、自动控制及通信技术等方面的最新成果,开创了风能利用的新时期。

德国、美国、丹麦等国开发建立了评估风力资源的测量及计算机模拟系统,发展了变桨距控制及失速控制的风力机设计理论,采用了新型风力机叶片材料及叶片翼型,研制出了变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新型发电机,开发了由微机控制的单台和多台风力发电机组成的机群的自动控制技术,从而大大提高了风力发电的效率和可靠性。

风电场是大规模利用风能的有效方式,20世纪80年代初在美国加利福尼亚州兴起。而海岸线附近的海域风能资源丰富,风力强,风速均匀,可大面积采获能量,适合大规模开发风电。然而在海上建造难度也大:巨大的基座必须固定入海底30m深度,才能使装置经受得住狂风恶浪的冲击;水下的驱动装置和电子部件必须得能防止高盐度海水的腐蚀;与陆地连接还得需要几公里长的海底电缆。

2.2风电装机容量

德国的风力发电装机容量已达610.7万kW,占德国发电装机容量的33%,居世界第1位。西班牙风电装机容量283.6万kW,居世界第2位。美国风力发电装机容量已达261万kW,居世界第3位。丹麦风电技术也很先进,装机容量234.1万kW。印度风电增长很快,到2000年累积装机容量已达到122万kW。日本的风电装机容量46万kW,运行较稳定的是海岸线或岛上的风力发电站,已达576台风电设备。

2.3各国的风力发电政策

目前风电机组成本仍比较高,但随着生产批量的增大和技术的进一步改进,成本将会继续下降 (见表1) 。许多国家建立了众多的中型和大型风力发电场,并形成了一整套有关风力发电场的规划方法、运行管理和维护方式、投融资方式、国家扶持的优惠政策及规范、法规等。

表1世界风电装机容量(万kW)和发电成本(美分/kW·h)

年份19831985198719891991199319951997199819992000

容量149414417121629847876410151393184

5成本15.310.97.26.66.15.65.35.15.04.94.8

数据来源:丹麦BTM咨询公司

欧洲发展风电的动力主要来自于改善环境的压力,将风电的发展作为减少二氧化碳等气体排放的措施。德国、丹麦、西班牙等国都制定了比较高的风电收购电价,保持了稳定高速的增长,1996年以后年增长率超过30%,使风电成为发展最快的清洁电能。丹麦风电技术的发展策略是政府不直接支持制造厂商,而是对购买风电机组的用户提供补贴。英国的《可再生能源责任法规》要求到2010年,每个电力供应商必须使可再生能源的电力供应量达到总电量的10%。

美国政府为鼓励开发可再生能源,在20世纪80年代初出台了一系列优惠政策。联邦政府和加利福尼亚州政府对可再生能源的投资者分别减免了25%的税赋,规定有效期到198

5年底,另外立法还规定电力公司必须得收购风电,并且价格应是长期稳定的。这些政策吸引了大量的资金采购风电机组,使刚刚建立起来的丹麦风电机组制造业获得了大批量生产和改进质量的机会。到1986年这3个风电场的总装机容量达到160万kW。2002年美国德州的风电容量为118万kW。德州政府规定,到2009年可再生能源的发电容量至少应达到200万kW,并拟订了110.4万kW的风电建设计划。

印度是一个缺电的发展中国家,政府制定了许多鼓励风电的政策,如投资风电的企业,可将风电的电量储蓄,在电网拉闸限电时,使有储蓄的企业能够得到优先供电。

澳大利亚的发电能源主要依靠煤炭。政府为改善电能结构,制定了一项强制性的可再生能源发电计划,太阳能——风力电站将成为可再生能源利用的重要组成部分。

3我国风力发电的开发现况

我国拥有丰富的风能资源,若采用10m高度的风速测算,陆地风能资源理论储量为32.26亿kW,可开发的风能资源储量为2.53亿kW。我国近海风能资源约为陆地的3倍,由此可算出我国可开发的风能资源约为10亿kW。

风能资源富集区主要在西北、华北北部、东北及东南沿海地区。20世纪70年代末80年代初, 我国通过自主开发研制,额定容量低于10kW小型风力发电机实现了批量生产, 在解决居住分散的农牧民和岛屿居民的用电方面有着重要意义。在国家有关部委的支持下,额定功率为200、250、300、600 kW的风力发电机组已研制出来,并在全国11个省区建立了27个风电场,浙江、福建、广东沿海及新疆、内蒙古自治区都有较大功率的风力发电场。东部沿海有丰富的风能资源,距离电力负荷中心又近,海上风电场将成为新兴的能源基地。国家计委在20世纪90年代中期制定了“光明工程”和“乘风计划”, 1997年当年装机超过10万kW,到2001年底总装机容量约40万kW。

我国风电技术还处于发展初期,较欧美落后,关键原材料或零部件主要依靠进口。风电机组是风电场的核心设备,主要依靠进口机组,在风电场的建设投资中是主要部分,占总投资的60%~80%。为鼓励风电的开发,我国对300kW以上机组免征进口税。风电随着技术的发展和批量生产,成本会继续下降。

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