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齐齐哈尔地区风力发电最佳经济规模研究
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资源描述 华北电力大学L程硕十专业学位论文摘要摘要齐齐哈尔电网基本上都是火力发电，能源加工转换效率不高，对当地环境都造成明显的负面影响，而其风力资源丰富因此。齐齐哈尔应充分利用自己的风力资源，大力发展齐齐哈尔地区风力发电产业，构建风力发电项目的最佳经济规模，以满足齐齐哈尔地区居民和企业用电的需要，为当地经济的发展提供有力的支持。本文分析了风能理论及其计算方法，通过理论分析和实测数据统计相结合的方法，分析齐齐哈尔地区风能资源情况，通过技术、经济、社会环境等评价指标体系，并基于单位平均成本最低原则取得最佳经济效益角度，计算齐齐哈尔风力发电最佳经济规模，为齐齐哈尔地区建设风力发电产业，提供理论依据。关键词风力发电，风能，平均成本最低，最佳经济规模isistoutofofonofofiby程硕十专业学位论文摘要摘要齐齐哈尔电网基本上都是火力发电，能源加工转换效率不高，对当地环境都造成明显的负面影响，而其风力资源丰富因此。齐齐哈尔应充分利用自己的风力资源，大力发展齐齐哈尔地区风力发电产业，构建风力发电项目的最佳经济规模，以满足齐齐哈尔地区居民和企业用电的需要，为当地经济的发展提供有力的支持。本文分析了风能理论及其计算方法，通过理论分析和实测数据统计相结合的方法，分析齐齐哈尔地区风能资源情况，通过技术、经济、社会环境等评价指标体系，并基于单位平均成本最低原则取得最佳经济效益角度，计算齐齐哈尔风力发电最佳经济规模，为齐齐哈尔地区建设风力发电产业，提供理论依据。关键词风力发电，风能，平均成本最低，最佳经济规模isistoutofofonofofiby尸州本人郑重声明此处所提交的硕士学位论文齐齐哈尔地区风力发电最佳经济规模研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在杨淑霞导师的指导下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和说明之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。学位论文作者签名坌墅垒日期窒兰乏关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文③学校可允许学位论文被查阅或借阅④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文⑤同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。涉密的学位论文在解密后遵守此规定作者签名垒丛导师签名日华北电力人学1程硕十专业学位论文第一章引言1．1论文提出的背景和意义我国有着丰富的风能资源，可开发利用的风能储量约10亿中，陆地上风能储量约2．53亿地上离地海上可开发和利用的风能储量约7．5亿电建设无疑具有很大的市场。风力发电的成本己与新的燃气发电厂和火力发电厂的成本差不多。随着传动装置、变速器和发动机等零部件项目学方面的改进，风力发电的成本将会继续下降。风力发电仍将是发展最快的能源。这几年我国风能开发和利用也取得了长足的进步，我国在新疆、内蒙、广东以及辽宁等省市自治区都有了较大规模的风电场。从长远来看，我国的风力发电机组国产化后，风力发电可以节约大量的能源，补给我国能源短缺的困难，是未来寄予可持续发展和零污染电能的一线希望，其开发利用是最终解决常规能源尤其是化石能源带来的能源短缺、环境污染以及温室效应等问题的有效途径之一。20世纪80年代中期，我国开始规划风力发电场的建设。1983年在山东荣成引进3台丹麦55始并网型风力发电技术的试验和示范。1986年在新疆达坂城安装了989年又安装了13台150KW年在内蒙古朱同和也安装了5台美国1始了我国风电场运行的试验和示范。特别是近年来，我国的风力发电场建设取得了较好的经济效益和巨大的发展。据统计，到2001年底，我国共建有27座风电场，装机812台，总容量为39．9895万前正处于前期工作阶段和正在建设的风电场己遍及10多个省、市和自治区¨1。黑龙江省齐齐哈尔地区虽然并不缺电，但是能源供应和环境保护是经济持续发展的基本条件。从能源角度看，如果不重视可再生能源的开发，下一个世纪由于能源的匮乏将导致全球性的能源危机。从环保角度看，能源消耗的不断增长带来的环境问题也同益严重。联合国环境署报告指出，在过去的20年，全世界能源消耗增长了50％，从现在到2020年，全球能源消耗还将比现在增长50％一100％，由此造成的温室效应气体排放将会增加45％一90％，从而带来灾难性后果。齐齐哈尔地区水资源比较匮乏，电力系统中完全由火电构成，而目前电煤价格的不断攀高以及电煤的运输紧张已经直接加大了火力发电的目前成本。而且火力发电造成的环境污染问题同趋严重，也使火力发电的远期成本不可估量。而笔者经过研究发现本地区可供利用的风力资源是非常丰富的，当前国家对风力发电的重视和支持、国家以及国际社会对此找们应该不失时机的发展一定规模华北电力人学．1程硕七专业学位论文的风电产业，即可节约大量的不可再生能源一煤炭的消耗，又保护了环境。加快本地区电源结构的调整，努力实现齐齐哈尔地区能源的合理开发利用和优化配置，就是一项造福当代，益于子孙的光明事业1．2国内外风力发电发展现状1。2．1风力机与风力发电技术的发展史风能，是人类最早使用的能源之一。远在公元前2000年，埃及、波斯等国已出现帆船和风磨，中世纪荷兰与美国已有用于排灌的水平轴风车。我国是世界上最早利用风能的国家之一，早在距今1800年前，我国就有风力提水的记载。1890年丹麦的P．拉库尔研制成功了风力发电机，1908年丹麦已建成几百个小型风力发电站。自二十世纪初至二十世纪六十年代末，一些国家对风能资源的开发，尚处于小规模的利用阶段。随着大型水电、火电机组的采用和电力系统的发展，19世纪70年以前研制的中、大型风力发电机组因造价高和可靠性差而逐渐被淘汰，到二十世纪六十年代末相继都停止了运转。这一阶段的试验研究表明，这些中、大型机组一般在技术上还是可行的，它为二十世纪七十年代后期的大发展奠定了基础。19世纪80年以来，国际上风力发电机技术同益走向商业化。主要机组容量有kW、991年丹麦在11台月．麦装机4．95后荷兰、瑞典、英国相继建成了自己的海上风电场。目前，已经具备离岸风力发电设备商业生产能力的厂家，主要有丹麦的括被其整合的美国的G国的机额定功率覆盖范围从2．3．6．2．5轮直径从82．4m、lll0m、114m、116．2．2世界风力发电的现状在地球上可以利用的风能储量为前，风能的_丌发利用己经形成相当的规模，特别是风力发电在许多国家如德国、西班牙、丹麦、美国和印度等得到了大规模的利用。到2002年止，全世界风电总装机容量己达3123．4万中欧洲一些国家风电的总装机容量已占全国发电总装机容量的5％以上。单机最大功率己达4．5前在世界范围内，技术上处于领先地位并在市场上占较大份额的风力发电机组制造厂家为丹麦的华北电力大学．J程硕十专业学位论文国的国的0世纪90年代后期发展起来的还有西班牙的有美国的机容量400其他各国公司生产水平轴风力发电机组，并且都采用叶片为定桨距失速控制的风力机，只有丹麦的得注意的是轻每单位容量的自重、提高转换效率的方向发展。目前，中、大型风力发电机组已在世界上40多个国家陆地和近海并网运行，风电增长率比其它电源增长率高的趋势仍然继续。如表1止同世界装机容量已达58，982装机容量为11，310长率为24％j部分国家及地区已达20％甚至更多。表l2005累计装机7l年世界风电累计装机容量最多的十个国家见表卜2，前十名合51750．9占世界总装机容量的87．7％。2005年国际风电市场份额的分布多样化进程呈持续发展势有11个国家的装机容量已高于l，000中7个欧洲国家德国、西班牙、意大利、丹麦、英国、荷兰、葡萄牙，3个亚洲国家印度、中国、同本，还有美国。亚洲正成为发展球风电的新生力量，其增长率为48％。华北电力入学I程硕十专业学位论文表1005年世界风电累计装机容量最多的十个国家2005年新增年累计国家装机容量增长率％装机容量国．西班牙．美国．09149．0印度．74430．0丹麦4．00．13128．0忌人不U452．435．81717．4英国465．052．41353．0中国496．064．91260．0荷兰143．013．16．O年欧洲风能协会A与绿色和平组织表了一份标题为风力122的报告，勾画了风电在2020年达到世界电量12％的蓝图。报告声明这份文件不是预测，而是从世界风能资源、世界电力需求的增长和电网容量、风电市场发展趋势和潜在的增长率、与核电和大水电等其他电源技术发展历程的比较以及减排证了风电达到世界电量12％的可能性。报告还指出中国2020年风电装机有可能达到1．7亿千瓦5】1．2．3国内风力发电的现状4华北电力人学1国陆地地面10米高度层风能的理论可开发量为32亿际可开发量为2．53亿上风能可开发量是陆地风能储量的3倍。内蒙古实际可开发量0．618亿藏实际可开发量0．408亿疆实际可丌发量0．343亿海实际可丌发量0．242亿龙江实际可开发量O．172亿005年中国除台湾省外新增风电机组592台，装机容量50．3万2004年当年新增装机19．8万相比，2005年当年新增装机增长率为254％。截至2005年底，中国除台湾省外累计风电机组1864台，装机容量126．6万电场62个，分布在15个省市、自治区、特别行政区，与2004年累计装机76．4万005年累计装机增长率为65．6％。2005年风电上网电量约15．3亿国十一五国家科技支撑计划重大项目大功率风电机组研制与示范支持1．5～2．5．5．5～2．5．5．5轮箱、双馈式发电机、直驱式永磁发电机的研制及产业化1．5驱式风电机组控制系统及变流器的研制及产业化近海风电场建设关键技术的研究近海jl电机组安装及维护专用设备的研制大型风电机组相关标准制定及风电技术发展分析等16个课题的研究。十一五末，我国风电技术的自主研发能力将接近世界前沿水平。风电是清洁能源中技术最成熟、增长最快、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。未来30到50年内随着能源需求的增加，风力资源在我国能源供应，特别是电力供应中的战略地位将同益突出，2050年形成3言之，风力发电的中期10展潜力可以超过核电成为第三大发电电源，长期30能超过水电成为第二大主力发电电源。总之风力发电将在我国能源供应战略中具有举足轻重的地位。近年来，随着我国经济的持续稳定发展，对能源的需求量越来越大，在2004年、2005年全国大部分地区都出现了拉闸限电现象，电力供应不足决电力供应不足的最主要措施就是节能或新建、扩建一批大型发电厂，我国目前主要依靠煤炭和核能发电。2004年、2005年我国陆续丌工了许多大型火力发电厂，总容量突破1．5亿千瓦，其造成的后果是诸多火力发电厂争抢有限的煤炭资源，一次性能源煤炭、石油价格飞涨，发电成本上升。火力发电厂在发电的同时，向大气中排放大量温室气体，在我国部分地区已经出现酸雨天气，使农业生产遭受巨大损失，环境保护面临巨大的压力利用核能发电，存在建设周期长、核废料处理困难及核原料供应大部分依靠进口等问题。利用可再生能源发电是解决这一问题的最根本途径哺1。5华北电力大学一吲鼙硕十专业学位论文目前我国最主要的可再生能源发电形式是水能和风能发电，由于水能受地理环境限制，开发潜力有限，太阳能、生物质能、潮汐能等由于受技术、成本等限制，还无法大面积推广应用。而风能由于其分布面广，蕴含量巨大，技术成熟，在我国近年发展很快。电力已经成为国计民生中不可或缺、不可替代的首要能源。虽然我国的电力建设一直以来保持着高速的发展态势，但由于受到技术条件和资金等条件的限制，就目前来看，我国的电源结构不尽合理。截至2005年底，中国发电装机容量为50841万千瓦，其中火电、水电、核电分别为38413万千瓦、11652万千瓦、685万千瓦，分别占76．6％、22．9％、1．35％。核电、风电、太阳能发电所占比重较少，这样的结构使得我国的电煤资源与运输之间的矛盾越来越突出，环境问题同趋严重。在可再生能源的利用中，相比而言风力发电是一种利用风能资源来发电，节约煤炭、石油等不可再生能源，保护环境的最新能源解决方案。风力发电技术同趋成熟、成本逐渐降低、对环境破坏更小，而这些力发电很可能成为世界未来最重要的替代能源国内来看，我国可开发风能资源约中国风能产业的潜力巨大，风电场开发运营、整机制造以及配套零部件、风机设计等方面都存在很多商业机会。到2005年底，全国共有59个风电场，分布在15个省市、区，累计安装风电机组1854台，总装机容量126万千瓦，仅2005年就建成了50万千瓦。虽然目前我国的风能利用方面与国际水平相比还有一定差距，但是无论在发展规模上还是发展水平上，都已有很大提高。可以说，风电行业在很长一段时间内，仍将保持快速发展的态势。作为农村可再生能源主要支柱之一的小型风力发电行业在2005年度得到长足的发展，从事小型风电产业的开发、研制、生产单位达到7家。据23个生产企业报表统计，2005年共生产3053台，比上年增长34．4％，其中200W、300W、50023台，占全年总产量的72．5％15个单位共出口小型风力发电机组5，884台，比上年增长40．7％，创汇282．7万美元，主要出口到菲律宾、越南等24个国家和地区。并且，由于汽油、柴油、煤油价格飞涨，且供应渠道不畅通，内陆、江湖、渔船、边防哨所、部队、气象站和微波站等使用柴油发电机的用户逐步改用风力发电机或风光互补发电系统引。1．3本文要做的工作随着世界各国对环保和能源问题的重视，风力发电越来越得到许多国家的关注，甚至在有的国家已经成为重要的能源。从风电发展先进国家的发展道路来看风6华北电力大学工程硕士专业学位论文电的初期发展很大程度上依靠国家的重视和政府的优惠政策，而欧洲各国和美国等对风电的市场丌发研究和政策的制定与实施也确实都走在世界前端，如可再生能源配额政策、绿色电力体制、绿色证书交易、税收返还、直接补贴、国家采购和专项基金支持等，这些都为我国的风电发展提供了宝贵的经验和有益的借鉴。齐齐哈尔地区是黑龙江省乃至我国风力资源非常丰富的地区之一，本地区的西南部地处中纬度西环流控制之下，常年多风，全年风速在6均风能功率密度可达280能可利用小时都在5000小时以上，可建数十万齐哈尔地区虽然目前并不缺电，但是电源结构极不合理，靠两座火电厂为该地区供电，电煤紧张和环境保护的压力已经越来越迫切。按照电力发展要适度超前于经济发展的要求，我国风力发电产业也越来越得到国家重视和政府的大力扶持和政策优惠，从那方面来说将这样大好的资源不加以利用都是十分可惜的。本论文通过对国内外风力发电相关资料的收集、整理和分析，根据我国风电发展的实际情况，对齐齐哈尔地区风电发展的自然条件、风电入网技术、风力发电成本、最佳经济规模等问题进行研究，基于技术、经济和社会环境等评价指标，提出齐齐哈尔地区风力发电的最佳经济规模，并针对齐齐哈尔地区风力发电最佳经济规模的构建提出适当的建议与对策。华北电力大学硕十专业学何论文第二章风力发电相关理论风能提供给人类世界的许多好处是令人瞩目的保护坏境、促进经济发展、供应的多样及安全、发展迅速，使得电网更加规模化。与其它能源相比，风能是丰富的、免费的。风能利用有很大潜力，虽然，相对常规能源来说，风能的能量密度较低，但是，从人类发展战略高度来看，风能对世界经济、社会和环境持续协调发展将会起到重要的影响。2．1风能利用理论2．1．1风的产生与特性根据气象学家的解释，风是由于空气流动而产生的。地球表面被大气层包围，由于太阳辐射与地球的自转、公转，以及河流、海洋、山坡及沙漠等地表的差异，地面各处受热不均匀，造成了各地区热传播的显著差别，大气的温差发生变化，加之空气中水蒸气的含量不同，以及地面的气压不同，于是高压区空气就向低压区流动，在水平方向的空气流动就构成风。大气移动的最终结果是要使全球各地的热能分布均匀，于是赤道暖空气向两极移动，两极冷空气向赤道移动。所以大气压差是风产生的根本原因。风具有随机性、季节性、周期性、多样性和复杂性等特性。我国地域辽阔，季风强盛，东亚季风和南亚季风对中国天气气候变化都有很大的影响。形成我国季风坏流的因素很多，主要由海陆差异、行星风带的季节转换以及地形特征等综合形成，这导致了我国季风的复杂性。2．1．2风的测量风的测量包括风向和风速两项。风向测量是指测量风的来向，最通用的装置是风向标。风向标一般是由尾翼、指向杆、平衡锤及旋转主轴四部分组成的首尾不对称的平衡装置，在风的动压力作用下，取得指向风来向的一个平衡位置，即为风向的指示。风速是单位时间内空气在水平方向上所移动的距离。常采用的风速测量仪有旋转式风速计、散热式风速计和声学风速计等。旋转式风速计的感应部分是一个固定在转轴上的感应风的组件，受到风压在扭力作用下旋转，其转速与风速成～定的关系。散热式风速计利用一个被加热物体的散热速率与周围空气的流速有关，从而测量风速，主要是用于测量小风速，但不能测量风向。声学风速计没有转动部件，响应快，能测定沿任何指定方向的风速分量，但造价太高。一般测量风速还是使用旋华北电力人学I程硕十专业学何论文转式风速计。风速记录基本都以在取多长时间的平均风速有1、2、瞬时风速等。中国气象站观测的有一R4次定时2记能资源计算时，都用自记全风速计算时用最大风速10瞬时风速。在近底层中，风速随高度有显著的变化，大致上可以用下式表示v／v。H／式中，m时的风速，m／sV。一高度为Hom时的风速，m／s式统称为指数公式。计算风能时，一般直接应用风速随高度变化的指数律，以计算风能。气的稳定度有关，其值为1／2，在开阔、平坦、稳定度。中国气象部门通过在全国各地测风塔或电视塔测量各种高度下得出6一O．20。2．1．3风能的计算2．1．3．1风能空气运动产生的动能称为风能，在单位时问内流过垂直于风速截面积A风能，即风功率为Wl／2p为风能，单位为W，即kg．1kg／m3m／s。上式是常用的风功率公式，而风力项目上，又习惯称之为风能公式。2．1．3．2风能密度为了衡量一个地方风能的大小，评价一个地区的风能潜力，风能密度是最方便和有价值的量。风能密度是空气在单位时间内垂直流过单位截面积产生的风能。风能密度的一般表达式为El／2Pv3w／然风能密度值的大小随气压、气温和湿度等大气条件的变化而变化，其计算公式为p1．27678pwl0．华北电力人学l程硕士专业学位论文式中，C单用风能密度的一般表达式，还不能知道某地点区的风能潜力。通常用某一段时间内的平均风能密度来说明该地的风能资源潜力。平均风能密度一般采用直接计算和概率计算两种方法求得。①直接计算法将某地一年月每天24小时逐时测到的风速数据按某一间距比如间隔1米／秒分成各等级风速，如V．3米／秒，V4米／秒，V。5米／秒，i2米／秒，然后将各等级风速在该年月出现的累积小时数11。，n。，n分别乘以相应各风速下的风能密度n1／2p，再将各等级风能密度相加之后除以年月总时数N，即毛均l／2w／可求出某地一年月的平均风能密度。②概率计算法由于风速时刻在变化，因此能够反映风的统计特点的一个最重要的形式是风速的分布曲线。概率计算法就是通过某种概率分布函数拟合风速频率分布来计算风能密度。风速分布一般为正偏态分布，一般说，风力愈大的地区，分布曲线愈平缓，峰值降低右移。这说明风力大的地区，一般大风速所占比例也多。通常用于拟合风速分布的线型很多，而威布尔分布双参数曲线，被普遍认为适用于风速做统计描述的概率密度函数。威布尔分布是一种单峰的，两参数的分布函数簇。其风速淝卜料式中为尺度参数。当C为标准威布尔分布。形状参数然界中的空气流动可认为是不可压缩的，由连续流动方程可得S。巧得作用在风轮上的气动力为Fv,所以，风轮吸收的功率为尸F矿一％故上游至下游动能的变化为O．5,2一圪2由能量守恒定律，可知上两式相等，则Vo．5K％因此，作用在风轮上的力和提供的功率可写为Fo．v,2一圪2P0．2512一圪2K匕对于给定的上游速度V。，可写出以V为函数的功率变化关系，将上式微分可得，当VV。／3时，功率／27得到风轮的理论最大效率或称理论风能利用系数刁。。‰／O．16／27≈O．593这就是著名的贝茨理论，它说明风轮从自然界中所获得的能量是有限的，理论上最大值为0．593，其损失部分可解释为留在尾迹中的气流旋转动能。因此，能量的转换将导致功率的下降，它随所采用的风力机和发电机的形式而异，其能量损失约为最大输出功率的1／3，也就是说，实际风力机的功率必定小于0．593。因此，风力机实际能得到的有用功率为一P0．5式中的C．是风力机的风能利用系数，其物理意义是风力机的风轮能够从自然风能中吸取能量与风轮扫过面积内未扰动气流所具风能的百分比。可用下式表示／O．5一风力机实际获得的轴功率，W14华北电力大学．f稃硕十专业学{}7论文kg／一风轮扫风面积，一上游风速，而m／s理想风力机的风能利用系数C，的最大值是0．593，即贝茨理论极限值。C。值越大，表示风力机能够从自然界中获取的能量百分比也越大，风力机的效率越高，即风力机对风能的利用率也越高。对实际应用的风力机来说，风能利用系数主要取决子风轮叶片的气动和结构设计以及制造工艺水平。如高性能螺旋桨式风力机，其C。值一般是O．45，而阻力型风力机只有0．15左右。为了表示风轮运行速度的快慢，常用叶片的叶尖圆周速度与来流风速之比来描述，称为叶尖速比入丸2aR|r／一叶尖的半径，AD／了要考虑风力机本身的转换效率以外，还得考虑风力机的其它损失，如传动机构的损失、发电机的损失等。以典型的风力发电装置为例，若如风力机效率为70％，传动效率和发电机效率为80％，因理想风力机的风能利用系数为0．593，所以装置的风能利用系数为C。0．风力机的实际输出功率受到一些条件的限制。风力机启动时，需要一定的最低扭矩，风力机的启动扭矩不能小于这一最低扭矩，而启动扭矩主要与叶轮安装角和风速有关，因此风力机有一个最低工作风速。当风速超过技术上规定的最高值时，基于安全方面的考虑主要是塔架安全和风轮强度，风力机应立即停车，所以每一风力机都要规定最高风速。风力机达到标称功率输出时的果增大发电机的额定功率，可以更有效的利用含能量大的高风速如果提高风力机的工作风速，在转速变化的情况下，功率按速度的三次方增加，但受发电机额定功率的限制，不可增加太多。为使供电频率稳定和出于安全方面的考虑，风力机应尽可能以稳定的或变化很小的转速工作所以风力机就不可能在任何风速下都以最佳的功率系数和叶尖速比工作。在固定的额定转速下，C。值与入无关，而是取决于风速V引。应指出的是，风力机的额定工作风速直接影响风力机的年输出能量，应根据风力机安装位置处的年平均可利用风速合理确定额定工作风速，以达到最佳的能量生成。2．2．2风力发电系统的组成和原理华北电力大学r程硕十专业学位论文从能量转换的角度来看，风力发电机组包括两大部分，一部分是风力机，由它将风能转换为机械能另一部分是发电机，由它将机械能转换为电能。一切在气流中能产生旋转或摆动的机械运动都是风能转换的形式，可用于这类机械转换的系统就叫风能转换系统，其中以旋转运动为特征的风力机得到了最广泛的应用。风力机的种类繁多根据它收集风能的结构形式及在空间的布置，可分为水平轴式或垂直轴式也可以从塔架位置上，分为上风式和下风式还可以按桨叶数量，分为单叶片、双叶片、三叶片、四叶片和多叶片式如从桨叶和形式上分，有螺旋桨式、型等如按桨叶的工作原理分，则有升力型和阻力型若以风机的容量分，则有微型1小型1～中型10一大型。风力机的形式数不胜数，但无论何种风能转换装置或系统都不外乎风能收集器、控制机构、传动和支撑部件等组成，现代风能转换系统还包括发电、蓄能等辅助系统。风力发电系统是将风能转换为电能的机械、电气及控制设备的组合，通常包括风轮、发电机、变速器小、微容量及特殊类型的也有不包括变速器的及有关控制器和储能装置。风力发电机组的单机容量范围为几十瓦一几兆瓦。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，定子绕组切害磁力线产生电能。典型的风力发电系统通常由风能资源、风力发电机组、控制装置、蓄能装置、备用电源及电能用户组成。风力发电机组是实现由风能到电能转换的关键设备。由于风能是随机性的，风力的大小时刻变化，必须根据风力大小及电能需要量的变化及时通过控制装置来实现对风力发电机组的启动、调节转速、电压、频率、停机、故障保护超速、振动，过负荷等以及对电能用户所接负荷的接通、调整及断开等操作。在小容量的风力发电系统中，一般采用由继电器、接触器及传感元件组成的控制装置。4在容量较大的风力发电系统中，现在普遍采用微机控制。储能装置是为了保证电能用户在无风期间内可以不问断地获得电能而配备的设备。另一方面，在有风期间，当风能急剧增加时，储能装置可以吸收多余的风能。为了实现不问断供电，有的风力发电系统配备了备用电源，如柴油发电机组。下面就系统中各种部件作简要描述。1调向机构16华北电力人学程硕十专业学位论文水平轴风力机的调向机构是用来调整风力机的风轮叶片旋转平面与空气流动方一向相对位置的机
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