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风力发电及其控制

作者:德国赌场 发布时间:2020-08-05 17:03 点击数:

  风力发电及其控制_其它_职业教育_教育专区。风力发电及其控制 一. 概述 二. 目前世界市场上风力发电概况 三. 当前风电机技术发展现状及趋势 四. 风力发电控制技术 一.概述 1.广泛应用的常规能源(如石油、天然气、煤及核 能等)是有限的

  风力发电及其控制 一. 概述 二. 目前世界市场上风力发电概况 三. 当前风电机技术发展现状及趋势 四. 风力发电控制技术 一.概述 1.广泛应用的常规能源(如石油、天然气、煤及核 能等)是有限的并会产生污染。而洁净的可再生 能源(如太阳能、潮汐能及风能等)最近一些年 来得到了长足的发展,其中风能作为一种洁净无 污染的可再生能源,是目前最具有大规模开发利 用前景的能源,也是一种最具有竞争力的非常规 能源。风力发电是风能的主要形式,风力发电对 电力结构的调整以及环境保护将起到重要作用。 一.概述 2.近年来世界风力发电发展十分迅速,每年其容量 以30%的速度递增。1998年世界风力发电装机容量 为9839MW,比1997年增加了29.6%。1999年4月世 界风力发电装机容量已突破了10000MW。 3.由于陆上风电机受运输、安装等条件限制,单机 容量2MW是风电机发展的极限,这主要是因为风电 机容量达到2MW后,桨叶长度将达60-70m,陆上运 输极为困难,安装用的吊车容量将超过12001400t。这种容量的吊车,除了在欧美等发达地区 外,其余地区基本没有。 一.概述 4.目前,我国仅掌握定桨距失速调节型风电机技术, 这类风电机的容量可以扩大到750kW,另外三种技 术均没有涉及。我国风电机技术开发仍处于较低 水平。 5.目前世界市场上风电机主要的调节技术有:定桨 距调节风电机技术,变桨距调节风电机技术,主 动定桨距调节技术,变速恒频四种。 一.概述 ? 6.变速恒频控制方案 ? 在风力发电中,当风力发电机与电网并联运行时,要 求风电的频率与电网频率保持一致,即频率保持恒定。恒 速恒频指在风力发电过程中,保持发电机转速不变,从而 得到恒频的电能;变速恒频指在风力发电过程中发电机的 转速可随风速变化,而通过其他控制方式来得到恒频电能。 ? 风力机的功率与风速的三次方成正比,即 ? P=1/2CpAρυ3 ? 式中:ρ--空气密度;υ--风速;A--风力机的扫掠面积; C16p-/-2风7=力0.机59的3)输出功率系数(一般Cp=1/3~2/5,最大可达 一.概述 6.变速恒频控制方案 当风速在一定范围 变化时,若允许风力机 做变速运行,则能达到 更好利用风能的目的。 这是由于风力机的输出 功率系数Cp在某一确定 的尖速比(叶轮尖的线 速与风速的比值)TSR (tip speed ratio) 下达到最大值,如图1 所示。 一.概述 6.变速恒频控制方案 恒速恒频的风力机转速保 持不变,而风速又经常变化, 显然Cp不可能保持在最大值。 变速恒频风力发电系统的 特点是风力机和发电机的转速 可在很大范围内变化而不影响 输出电能的频率。由于风力机 的转速可变,可以通过适当的 控制,使风力的尖速比处于或 接近于最佳值,从而最大限度 的利用风能。 二.目前世界市场上风力发电概况 ? 1.四种风电机技术 ? 1).定桨距调节风电机技术(Stall regulation) 这种技术就是所谓的典型丹麦风电技术的核心,其基 本原理是利用桨叶翼型本身的失速特性。其优点是:调节 简单可靠,控制也可大大简化;其缺点为:桨叶、轮毂、 塔架等主要受力部件的受力增大。 ? 现在国际上600kW以下的机组,大部分仍在使用该项 技术,如MFG-MICON、BONUS、NORDEX等著名厂商都采用该 项技术。 二.目前世界市场上风力发电概况 ? 2). 变桨距调节风电机技术(Pitch regulation) ? 主要代表为Vestas。 ? 变桨距调节的主要优点为:桨叶受力较小, 桨叶可以做得比较轻巧,风电机的结构部件都可 以做得比较轻巧;其缺点为:结构复杂。 二.目前世界市场上风力发电概况 ? 3). 主动定桨距调节技术(Active stall regulation) ? 这种调节方法是前述二种方法的组合。目前, 国际上几大风电机制造商,如MFGMICON、BONUS等, 在大于600kW风电机上均采用此种技术。这种调节 方法的主要好处是:具有定桨距调节方法的特性, 输出功率变化较小、轮平稳。 二.目前世界市场上风力发电概况 ? 4). 变速恒频(Viarable speed) ? 这种调节方式从理论上说是最优化的调节方 式。目前使用这种技术的制造商主要是德国的 Enercon、荷兰的Largeway。 ? 这种调节方法可以在输出功率低于额定功率 之前使效率达到最高。但当输出功率大于额定功 率,即风速大于额定风速后,其调节方式与变桨 距方式相同。恒频装置价格昂贵,是这种技术只 在德国大量使用,而其它国家很少采用的原因。 二.目前世界市场上风力发电概况 2.世界著名风力发电机组制造商 ? 制造商(国家)/2000年底累计销售(MW)/2001年当年销售(MW)/2001年当年 市场份额(%)/2001年底累计销售(MW)/累计市场份额(%) ? Vestas(丹麦)3,3351,648,24.1%,4,983,20.0% ? Enercon(德国)2,1701,036,15.2%,3,206,12.9% ? NEG Micon(丹麦)3,636,847,12.8%,4,510,18.1% ? Enron(美国)1,423,865,12.7%,2,288,9.2% ? Gamesa(西班牙)1,476,648,9.5%,2,125,8.5% ? Bonus(丹麦)1,713,593,8.7%,2,306,9.3% ? Nordex(德国)1,013,461,6.7%,1,473,5.9% ? MADE(西班牙)592,191,2.8%,783,3.1% ? 三菱(日本)3791,782.6%,5582.2% ? REpower(德国)2461,33,1.9%,379,1.5% ? 其他3,034,448,6.6%,3,48214.0


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