风力发电机组

风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成；它有由风旋转来发电的叶片、发电机机头旋转等功能。

风力发电机组

风力发电的电源由风力涡轮机组成、塔架支撑发电机组、电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成；风速选择：低风速风电机组能有效提高低风速地区风电机组的风能利用率，年平均风速小于3.5m/s，而且没有台风，建议选择低风速产品。

当风力发电机发电时，输出频率应保持恒定。这对于风力发电机并网发电或者风光互补发电是非常必要的。要保证风力发电的恒频，一种方法是保证发电机的恒速，即恒速恒频的运行方式由于发电机是由风力发电机通过传动装置驱动的，这种方式无疑会使风力发电机的转速保持恒定，从而影响风能的转换效率；另一种方式是发电机转速随风速变化，通过其他方式保持输出电能的频率不变，即变速恒频运行。风力发电机的风能利用系数和叶尖速比(叶轮顶端线速度与风速之比)是的，有一定的叶尖速比，使得Cp达到最大。因此，在变速恒频运行模式下，风力机和发电机的转速可以在较大范围内变化，而不会影响输出电能的频率。因此，风力发电机组往往采用变速恒频的方法来保证输出频率恒定。

近年来，全球可再生能源利用的年增长率已达25%可再生能源的利用将以电力工业和非水力可再生能源为主

源的发电比将增加三倍。据统计，虽然2002年可再生能源的消费量约为14亿t油当量，但2030年将超过22亿t油当量。风力发电作为除水力发电外技术最成熟的一种可再生能源发电，占可再生能源发电总装机容量的绝大部分。然而，电力电子器件的性能限制对大容量风力发电机组的发展和应用造成了一定的瓶颈。

随着电力电子器件和储能设备的进一步发展，风力发电可以在总投资或发电成本上与常规能源竞争，风力发电技术也将得到更大的发展。

此外，随着风电场容量的增加，当电网电压下降时，保证风机不会脱网运行、维护地区电网的稳定

定显得更加重要。随着大功率电力电子器件及其控制技术的发展，风力发电机组目前面临的低电压穿越问题将得到很好的解决。

风力发电机按主传动链结构可分为带多级增速齿轮箱的双馈风力发电机组、不带增速齿轮箱的直驱式风力发电机组和带一级增速齿轮箱的半直驱式风力发电机组按风力发电机组的调速方式可分为值速恒频风力发电机组和变速恒频风力发电机组。变速恒频风力发电机因其风能利用效率高，已成为风力发电的主流机型。

小型风力发电机，虽然种类很多．但其结构大致可以分为两部分。其中所述机械部分包括：风轮、传动机构、限速或调速机构、刹车机构、框架旋转塔等；电器部分包括：发电机、配电盒或控制器、蓄电池、逆变器等。各部分的功能简要介绍如下：

风轮是风力发电机的能量转换装置，其作用是将风转化为机械能，利用风轮的转动带动发电机发电。风轮是风力发电机的重要部件，主要由叶片组成、叶柄、轮级三部分组成。

风轮与发电机之间具有传动能力的变速机构。它的作用是改变传动方向和变速。对于100瓦的微型风力发电机，由于发电机都是低速发电机，一般省略传动装置，风轮与发电机之间采用直接连接。

限速机构和调速机构风力发电机组工作环境恶劣，受自然风况影响较大，有时会受到突发阵风或强风的袭击。为了保证风力机安全可靠地运行，使风轮在限定的速度范围内工作，需要设置必要的调速和限速机构。常见的调速机构是离心变矩、风轮侧偏、机头侧仰、气动阻尼、风轮偏心、配重尾翼等形式。

底座的转子结构很简单，但却是风力机的重要部件之一，其作用是支撑整个机头(风轮与发电机等)并使其在塔的上端自由旋转。

转向机构的作用是保持风轮的叶表面与来风垂直，使风帆获得最大的风能，实现最大的功率输出。高速螺旋桨风力发电机根据风轮的空间位置和来风分为逆风型(亦称迎风式)下风式(亦称背风式)两种。

塔式一般分为悬挂式、简单型和单极电缆型。100瓦小型风力发电机大多采用单极电缆式。

发电机发电机是整个风力发电系统的工作装置。它的作用是将功能转化为电能。常用的发电机是DC发电机、硅整流发电机。硅整流发电机可分为永磁型和励磁型。与DC发电机相比，硅整流发电机体积更小、重量轻、结构简单、低速充电性能好等优点。

配电箱或控制器配电箱或控制器是风力发电机组维持对外正常供电不可缺少的一部分。对于风力涡轮机，由于自然风，发电机可以 t直接向用电设备供电，但必须与蓄电池配合使用，以保证输出电压的稳定。对于电池来说，过充或过放都会降低其使用寿命。因此，配电箱必须有必要的保护装置，以保证发电机组的正常使用。

蓄电池在风力发电机组中，蓄电池不仅是一个储能装置，还起到稳定输出电压的双重作用。根据电解质不同，可分为酸储、碱性蓄电池两类。常用的是铅酸电池、铁镍电池、锡镍电池。

逆变器逆变器是一种将DC转换成交流电的装置。微型风力发电机的输出电压一般为12v、24V、36v只能用于相应电压的DC电器，而目前大部分家用电器，如：电视机、洗衣机、电冰箱、电机等全部使用220V交流电。因此，家用电器需要使用逆变器将DC转换成交流电。

恒速恒频风力发电机组

恒速恒频风力发电机主要分为笼型感应发电机恒速恒频风力发电机和电励磁同步发电机恒速恒频风力发电机．

具有以下特点：

风力发电机组

l)该装置结构简单，适合野外作业；

2)由于转速不变．不能执行最大功率点跟踪控制，并且发电效率降低；

3)当风速快速上升时，由于速度恒定，风能将通过叶片传递给主轴、齿轮箱发电机等零件产生很大的机械应力，造成这些零件的疲劳破坏。这种类型的风力涡轮机主要用于低功率，因为它在低风速区的效率较低、机组容量小于600千瓦的系统。

在恒速恒频风力发电机正常发电过程中，发电机的定子绕组直接接入电网，其转速由电网频率决定．风力涡轮机的转速在整个运行风速范围内保持恒定。

优点

不需要使用大功率全控开关器件进行变频控制，降低了整个机组的成本和控制复杂度；

缺点

整个风电机组的转速是恒定的，使得机组在低风速范围内无法以机组的叶尖速比运行，造成低风速范围内的能量损失。

变速恒频风力发电机组

变速恒频风力发电机由于其转速可以随着风速的变化而变化．能保证机组在低风速区获得最大的风能利用串．其效率远高于恒速恒频风力发电机。

目前变速恒频风力发电机主要分为双馈异步风力发电机、永磁直驱风力发电机和电励磁同步半直驱风力发电机。目的双馈异步风力发电机是变速环频风力发电机的主流机型。

变速恒频风力发电机正常运行时，其转速随风速而变化。

优点

在额定转速以下，风机转速随风速变化，以保证风机运行在最佳叶尖速比点，在低风速范围内获得最大的风能利用率；

缺点

因为电网的频率基本不变，而机组的转速在一定范围内变化，所以要求在发电机和电网之间增加全控变流器．因此，为了实现电网频率和发电机转速之间的解耦控制，风力发电机的成本和控制复杂性将相应增加。

由于风电场的风速在一年中的大部分时间段都低于额定风速，因此提高额定风速以下风力发电机的风能利用效率是提高风力发电机年发电量的关键因素。此外，大功率全控型电力电子器件的出现，使得现代风力发电机组大多采用变速恒频风力发电机组。

在远离电网或缺电的地区，小型风力发电机迅速普及。目前广大用户感觉缺乏机组维修保养知识在这里，我给大家介绍一下这些知识。

风力发电机组包括风轮、转向装置、发电机、蓄电池、充放电控制器、塔架及其他附件。机组的维护可分为一级维护、二级维护和三级维护(即一保、二保、三保)

一个保证是迅速排除已经发现的故障，迅速更换或修复一些损坏的部件，这是延长机组使用寿命极其重要的一环。

二保是指机组已经运行一年左右。拆卸叶片转向器等零件，清洗油灰，如有损坏，更换或修理零件，并在所有轴承和运动部件上加适量钙基润滑油(黄油)，

quot三包quot意味着机组运行三到五年后，需要进行全面检查，并陆续进行保护如果零件损坏，应更换或修理。

因为风电属于新能源范畴，所以在成本和技术上与传统火电是一样的、和水电比还有很大差距，所以风电快

发展需要国家政策的大力支持。纵观德国等国风电的快速发展、西班牙、印度无一例外对风电行业给予了巨大的优惠政策。中国 美国对风电的政策支持由来已久，而且力度越来越大政策支持的对象也从过去的以发电为主，转变为重点支持国内风电设备制造。国家政策支持将是风电设备制造业快速发展的根本保证随着我国国产风电设备自主制造能力的不断加强，国家政策支持力度将越来越大，风电设备制造业面临难得的历史发展机遇。

中国恰逢风电发展的良好机遇，市场对风电设备的需求日益增加。此外，除了对风力发电设备叶片、齿轮箱、大型轴承、电控等风电设备零部件供应能力仍不能完全满足需求，市场增长潜力巨大。因此，中国风电设备制造业的繁荣仍在继续。

近年来，新兴市场的风力发电发展迅速。在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国 美国的风电，尤其是风电设备制造业也迅速崛起，成为世界上风电最活跃的地方。在2006年全球风力发电基金中，9%在中国投资，共计16家.2亿欧元（约162.7亿元人民币）2007年，中国风电装机容量位居世界第五。

《中国风力发电机组全景评估与发展趋势研究报告》中国分析 中国巨大的风电市场和廉价的劳动力成本吸引了大量国外风电巨头在中国建厂或与国内企业合资，生产的产品被打上了中国制造的标签。中国制造的风电设备产品占据越来越大的市场份额，风机产品正在经历从全球制造到中国制造的转变。

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。中国有大量的风能储备、分布广，仅陆地上的风能储量就约为2.53亿千瓦。在过去的五年里，世界风能市场已经40%的速度增长。预计未来20-25年后，世界风能市场每年将增长25%现在，风力发电的成本已经下降到11980年为5/5。随着技术的进步和环保的发展，风力发电在商业上可以和燃煤发电竞争。随着电力行业竞争的日益加剧，国内优秀的电力企业越来越重视对行业市场的研究，尤其是对行业环境的深入研究。

随着近年来风电产业的快速发展，我国大型风力发电机组的制造技术已经成熟，而作为风力发电机组的核心技术，风力发电机组的控制技术被国外垄断；同时，由于风力发电电能质量差，风电场并网问题成为制约风电发展的又一瓶颈，亟待解决大规模风电并网问题。

本项目旨在研究制约我国风电发展的风电机组控制系统控制和风电场并网两大技术领域，开发2项自主知识产权.0MW风力发电机组主控、变桨距、变流系统；搭建控制系统仿真测试平台和变流器全功率测试平台。研制了风电场并网全动态无功补偿装置，有效解决了风电场并网电能质量问题，搭建了风电场并网全动态无功补偿装置试验平台。同时，开发了风力发电机组在线监测与故障诊断系统，为风力发电机组的安全运行提供保障。

根据《2013-2017年中国风力发电机组行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》的数据，2012年5月各发电机组类型的发电量：根据发电机组的类型：水电发电量2226亿千瓦时，同比增长75.8%由于河流来水流入较好，增速明显回升；火力发电量15776亿千瓦时，同比增长45.1%，增速继续回落；核电发电量达到394亿千瓦时，同比增长125.5%增速低于去年同期；风力发电达到424亿千瓦时，同比增长245.2%，仍然保持高速增长。

2012年12月各发电机组发电量：根据发电机组的类型：

水电发电量8641亿千瓦时，同比增长295.3%全年实现大幅增长；火力发电量39108亿千瓦时，同比增长05.3%，实现微幅增长；

核电发电量982亿千瓦时，同比增长125.6%，增速低于去年；风力发电达到1004亿千瓦时，同比增长355.5%，维持较快增长。

2021年9月30日，国内首台新型综合防冰叶片演示样机在湖南创一新材料有限公司车间顺利下线。这是中国首次集成的结冰预警、覆冰监测、高性能疏水、疏冰材料、高能气体加热等新技术的综合防冰系统，标志着高海拔覆冰风电机组高效除冰关键技术取得重大突破。

风速和风向的变化对风力发电机组的发电量有很大的影响一般塔越高，风速越大，气流越稳定，发电量越大。所以风机的选址要慎重考虑，每个安装都不一样，还要考虑塔架高度、电池组的距离、当地规划要求和障碍物，如建筑物和树木。风机安装和选址的具体要求如下：

风力发电机组的建议最低塔架高度为8米或距离5米以上障碍物安装范围中心100米以内，并尽可能没有障碍物；

相邻两台风机的安装间距应保持在风轮直径的8~10倍；风扇位置应避免湍流。选择年平均风速大的地区，有稳定的盛行风向，风速的日变化和季节变化小；

风机高度范围内的垂直风速切变较小；选择自然灾害尽可能少的地方；

选择安装位置时，安全是首要考虑的问题。因此，即使风机安装在风速资源不理想的地方，风机的叶片在安装时也一定不能转动。