文档介绍：前言
自然界的风是可以利用的资源,然而,我们现在还没有很好的对它进行开发。这就向我们提出了一个课题:我们如何开发利用风能?
自然风的速度和方向是随机变化的,风能具有不确定特点,如何使风力发电机的输出功率稳定,是风力发电技术的一个重要课题。迄今为止,已提出了多种改善风力品质的方法,例如采用变转速控制技术,可以利用风轮的转动惯量平滑输出功率。由于变转速风力发电组采用的是电力电子装置,当它将电能输出输送给电网时,会产生变化的电力协波,并使功率因素恶化。
因此,为了满足在变速控制过程中良好的动态特性,并使发电机向电网提供高品质的电能,发电机和电网之间的电力电子接口应实现以下功能:一,在发电机和电网上产生尽可能低的协波电波;二,具有单位功率因素或可控的功率因素;三,使发电机输出电压适应电网电压的变化;四,向电网输出稳定的功率;五,发电机磁转距可控[8]。
此外,当电网中并入的风力电量达到一定程度,会引起电压不稳定。特别是电网发生短时故障时,电压突降,风力发电机组就无法向电网输送能量,最终由于保护动作而从电网解列。在风能占较大比例的电网中,风力发电机组的突然解列,会导致电网的不稳定。因此,用合理的方法使风力发电机组电功率平稳具有非常重要的意义。
本文通过对风力发电机的总体设计,叶片、轮毂机构的设计,水平回转机构的设计,齿轮箱系统的设计,以达到利用风能发电的目的,有效利用风能资源,减少对不可再生资源的消耗,降低对环境的污染。
1 概述
风力发电机的发展史简介
我国是最早使用风帆船和风车的国家之一,至少在3000年前的商代就出现了帆船,到唐代风帆船已广泛用于江河航运。最辉煌的风帆时代是明代,14世纪初叶中国航海家郑和七下西洋,庞大的风帆船队功不可没。明代以后风车得到了广泛的应用,我国沿海沿江的风帆船和用风力提水灌溉或制盐的做法,一直延续到20世纪50年代,仅在江苏沿海利用风力提水的设备增达20万台[7]。
随着蒸汽机的出现,以及煤、石油、天然气的大规模开采和廉价电力的获得,各种曾经被广泛使用的风力机械,由于成本高、效率低、使用不方便等,无法与蒸汽机、内燃机和电动机等相竞争,渐渐被淘汰。欧洲到中世纪才广泛利用风能,荷兰人发展了水平轴风车。18世纪荷兰曾用近万座风车排水,在低洼的海滩上造出良田,成为著名的风车之国。德国、丹麦、西班牙、英国、荷兰、瑞典、印度加拿大等国在风力发电技术的研究与应用上投入了相当大的人力及资金,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,发展了变浆距控制及失速控制的风力机设计理论,采用了新型风力机设计理论,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及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及可靠性。到了19世纪末,开始利用风力发电,这在解决农村电气化方面显示了重要的作用,特别是20世纪70年代以后,利用风力发电更进入了一个蓬勃发展的阶段[3]。
我国现阶段风电技术发展状况
中国现代风力发电机技术的开发利用起源于20世纪70年代初。经过初期发展、单机分散研制、系列化和标准化几个阶段的发展,无论在科学研究、设计制造,还是试验、示范、应用推广等方面均有了长足的进步和很大的提高,并取得了明显的经济效益和社会效益[1]。
我国对风电已有部分优惠政策,包括一下几个方面。
1)风电配额制定出常规火电污染排放量分配比例,由全国所有省区共同分摊的政策。
2)风电上网电价落实风电高于火电的价差摊到全省的平均销售电价中。制定出按常规水电污染排放量分配比例,由全国所有省区共同分摊的政策。按地区具体情况定出风电最高上网电价的限制,并保持
10年不变,促使业主充分利用资源,降低成本。
3)售电增值税发电增加了新的税源,建议参照小水电,核定风电销售环节增值税率为6%。
4)银行贷款为降低风电电价,减轻还贷压力,建议适当延长风电还贷期限,还贷期增至15年;为风电项目提供贴息贷款。
5)鼓励采用国产化风电机为采用国产化风电机的业主提供补贴和贴息贷款,补偿开发商的风险,帮助初期国产化机组进入市场,得到批量生产和改进产品的机会,以利降低成本。
表1-1 中国风电场装机容量发展情况(单位:万KW)
Table 1-1 China's installed capacity of wind power development (unit : 10,000 KW)
装机容量
1999
2000
2001
2002
2003
2004
当年新增

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