风力发电技术PPT
风力发电技术概述风力发电的定义风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的可再生能源，很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，人们感兴趣...
风力发电技术概述风力发电的定义风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的可再生能源，很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，人们感兴趣的是如何利用风来发电。利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。风力发电的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，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。风力发电的特点风力发电具有清洁性、安全性、技术成熟、有一定经济性等优点，但也存在噪声大、视觉污染、占用大片土地、不稳定、不可控等缺点。风力发电的发展历史早在公元前，人类就利用风力提水、灌溉、磨面、舂米、航海等。我国利用风力提水灌溉已有2000多年的历史。据《新唐书》记载，吐蕃早在公元8世纪就已在西藏利用风力提水灌溉农田。19世纪，欧洲出现利用风轮机提水、供暖、发电等，1859年，丹麦研制成风力发电机。20世纪80年代以来，世界上并网型风力发电机组的最大单机容量已超过5MW，美国已成功研制出20MW和25MW的机组。风力发电系统的组成风力发电系统由风力发电机组（风力发电机）、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、测风仪、太阳能电池板、控制箱（内含直流不间断电源）等部件组成。风力发电机由风轮、发电机（包括装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风力发电机组属大型并网风力发电系统。风力发电机的输出功率与风速的大小有关，当风速大于切入风速时开始发电，小于切入风速时停止发电。风力发电机风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机（包括装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。风轮是集风装置，它的作用是把流动空气具有的动能转变为风轮旋转的机械能。一般风力发电机的风轮由2个或3个叶片构成。在风力发电机中，已采用的发电机有3种，即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。风力发电塔架塔架是支承风轮、发电机和调向器的高耸结构，是风力发电机的主要部件之一。它必须有足够的强度和刚度，能承受冰冻、飓风、地震和其他气象条件（如暴风雪）所产生的情况。塔架多为钢结构，常用的有桁架和圆锥钢管塔架。风力发电机塔架的高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风电机组的容量而定，一般在6-20米范围内。储能装置储能装置的作用是在风小、无风或风速过高时保证用户用电需要。小型风力发电系统，可用蓄电池作储能装置，其容量的大小视用电负荷而定。测风装置测风装置是用来测量风速、风向的仪器，有机械式、电气式和光学式3类。测风装置一般由风向标、风速计、数据记录器和感应器等部分组成。风向标用来指示风向，有固定式、自动回转式和尾翼式等形式；风速计用来测量风速，多为转杯式或旋翼式。测风仪器一般安装在风电机组塔架的顶部或附近。控制装置包括充电控制、并网控制、自动电压调整、功率因数校正、卸荷、并机控制等装置。其作用是根据测量信号，经控制电路对执行电路发出指令，控制风电机组的各项参数和整个系统的运行。风力发电机的类型风力发电机因风机形式、磁场电流形式和用途的不同有多种型式。按风力机形式分类水平轴风力发电机科分为升力型和阻力型两类。升力型风力发电机旋转速度快、效率高，最为常用，如大型并网风力发电机也属于升力型风力发电机；阻力型风力发电机多为独户式风力发电机，其特点是桨叶数量多、转速低、风力利用率高三、风力发电机的类型按风力机形式分类水平轴风力发电机科分为升力型和阻力型两类。升力型风力发电机旋转速度快、效率高，最为常用，如大型并网风力发电机也属于升力型风力发电机；阻力型风力发电机多为独户式风力发电机，其特点是桨叶数量多、转速低、风力利用率高。垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势。这种风力发电机风轮旋转面与风向平行，一般跟电机直接相连，其转速较低，一般为每分钟几十转到几百转。垂直轴风力发电机在风速低于额定风速时，仍能保持较高的效率。按磁场电流形式分类直流发电机发出的电能是直流电，这种发电机多用于独立运行的风力发电系统，例如为蓄电池充电等。直流发电机与直流电动机具有相同的结构，只是直流发电机是由外力驱动转子转动，而直流电动机则是靠换向器及时换向使通入电动机的电流方向改变，从而使转子转动。交流发电机发出的电能是交流电，这类发电机多用在并网型风力发电系统中，也是目前应用最广泛、技术最成熟的发电机类型。交流发电机有同步发电机和异步发电机两种，异步发电机因其结构简单、运行可靠、造价低廉等优点，得到了广泛应用。按用途分类并网型风力发电机发出的电能直接输送到电网中，一般与风力机直接相连，不需要中间转换环节。并网型风力发电机是风力发电的主流机型，也是目前技术最成熟、应用最广泛的风力发电机类型。离网型风力发电机也被称为独立运行风力发电机，它发出的电能主要用于满足用户自身的用电需求，不需要与电网相连。这类风力发电机多用在偏远地区、海岛等电网覆盖不到的地区，为当地居民提供生活用电。风力发电的优势与挑战优势可再生能源风力是一种无穷无尽的资源，且不会产生任何污染降低碳排放风力发电可以减少对传统能源的依赖，从而降低温室气体排放降低能源成本随着技术的进步和规模化生产，风力发电的成本正在逐渐降低挑战地理位置限制风力发电的效率受地理位置和气候条件的影响较大储能技术虽然风力发电是可再生能源，但由于风的不稳定性，储能技术成为了一个挑战社会接受度风力发电设施（如风力发电机和风电场）可能对视觉景观产生影响，导致社会接受度不高风力发电的未来趋势技术创新随着科技的进步，风力发电设备的效率和可靠性正在不断提高储能技术的发展储能技术的进步将有效解决风力发电的间歇性问题，提高电网的稳定性政策支持许多国家都在积极推动可再生能源的发展，风力发电作为其中的重要一环，将得到更多的政策支持海上风电由于海上风力资源丰富，且受地理和气候影响较小，海上风电正成为风力发电的新趋势风力发电对环境的影响积极影响减少污染风力发电作为一种清洁能源，可以减少对传统能源的依赖，从而降低温室气体排放和空气污染节约水资源与水电站相比，风力发电不需要大量的水资源，因此对于水资源匮乏的地区来说，是一种更为可持续的能源选择潜在影响生态影响风力发电设施的建设可能会对当地的生态系统产生影响，如破坏栖息地、干扰野生动物等噪声污染风力发电机的运行可能会产生噪声污染，对周围居民的生活造成一定影响综上所述，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有巨大的发展潜力。然而，其发展也面临着诸多挑战和问题，需要我们在技术创新、政策支持和环境保护等方面做出努力。 七、风力发电的经济性分析投资成本风力发电的初始投资成本相对较高，主要包括风力发电机组的购置、安装、运行和维护费用。然而，随着技术的进步和规模化生产，风力发电的成本正在逐渐降低。运营成本风力发电的运营成本相对较低，因为风力是一种免费的能源，且风力发电机组的运行和维护费用相对较低。此外，风力发电的燃料成本为零，这也是其相较于传统能源的一大优势。长期回报虽然初始投资成本较高，但风力发电的长期回报是可观的。在合理的政策支持和市场环境下，风力发电项目可以实现稳定的收益，并为投资者带来良好的回报。经济激励政策许多国家为鼓励可再生能源的发展，提供了各种经济激励政策，如税收优惠、补贴和贷款优惠等。这些政策可以降低风力发电的投资成本，提高其经济竞争力。风力发电技术的未来发展方向提高效率通过技术创新和研发，进一步提高风力发电机的转换效率，降低能源损失，提高发电效率。大型化与轻量化发展更大容量的风力发电机，同时实现设备的轻量化，以降低制造成本和运输成本。智能化与自动化利用先进的传感器、控制系统和通信技术，实现风力发电机的智能化和自动化运行，提高设备的可靠性和维护效率。海上风电利用海上丰富的风力资源，发展海上风电，扩大风力发电的规模和市场份额。储能技术的结合将风力发电与储能技术相结合，解决风力发电的间歇性问题，提高电网的稳定性和可靠性。结论风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有巨大的发展潜力。随着技术的不断创新和政策的持续支持，风力发电将在未来能源结构中占据越来越重要的地位。同时，我们也需要关注风力发电对环境的影响，并采取有效措施进行管理和控制，确保其在推动可持续发展的同时，实现与环境的和谐共生。
