風力發電原理是利用風力帶動風車葉片旋轉，再通過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。
基本介紹
風力發電,相關圖書,圖書信息,內容簡介,章節目錄,
風力發電
風力發電正在世界上形成一股熱潮，風力發電在芬蘭、丹麥等國家很流行，我國也在西部地區大力提倡。因為風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或空氣污染，是一種特別好的發電方式。
風力發電
風力發電工作原理
風力發電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。依據目前的風車技術，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發電。
風力發電正在世界上形成一股熱潮，因為風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或空氣污染。
風力發電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國近幾年風電產業突飛猛進。小型風力發電系統效率很高，但它不是只由一個發電機頭組成的，而是一個有一定科技含量的小系統：風力發電機+充電器+數字逆變器。風力發電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風力並通過機頭轉為電能；尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能；機頭的轉子是永磁體，定子繞組切割磁力線產生電能。
風力發電機因風量不穩定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發電機產生的電能變成化學能。然後用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學能轉變成交流220V市電，才能保證穩定使用。
機械連線與功率傳遞水平軸風機槳葉通過齒輪箱及其高速軸與萬能彈性聯軸節相連,將轉矩傳遞到發電機的傳動軸,此聯軸節應按具有很好的吸收阻尼和震動的特性，表現為吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移，並且聯軸器可阻止機械裝置的過載。另一種為直驅型風機槳葉不通過齒輪箱直接與電機相連風機電機類型。
發電機結構
風力發電機是將風能轉換為機械功的動力機械，又稱風車。廣義地說，它是一以大氣為工作介質的能量利用機械。
機艙：機艙包容著風力發電機的關鍵設備，包括齒輪箱、發電機。維護人員可以通過風力發電機塔進入機艙。機艙左端是風力發電機轉子，即轉子葉片及軸。
轉子葉片：捉獲風，並將風力傳送到轉子軸心。現代600千瓦風力發電機上，每個轉子葉片的測量長度大約為20米，而且被設計得很像飛機的機翼。
軸心：轉子軸心附著在風力發電機的低速軸上。
低速軸：風力發電機的低速軸將轉子軸心與齒輪箱連線在一起。在現代600千瓦風力發電機上，轉子轉速相當慢，大約為19至30轉每分鐘。軸中有用於液壓系統的導管，來激發空氣動力閘的運行。
齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉速提高至低速軸的50倍。 高速軸及其機械閘：高速軸以1500轉每分鐘運轉，並驅動發電機。它裝備有緊急機械閘，用於空氣動力閘失效時，或風力發電機被維修時。
發電機：通常被稱為感應電機或異步發電機。在現代風力發電機上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦。 偏航裝置：藉助電動機轉動機艙，以使轉子正對著風。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過風向標來感覺風向。圖中顯示了風力發電機偏航。通常，在風改變其方向時，風力發電機一次只會偏轉幾度。
電子控制器：包含一台不斷監控風力發電機狀態的計算機，並控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發電機的過熱），該控制器可以自動停止風力發電機的轉動，並通過電話數據機來呼叫風力發電機操作員。
液壓系統：用於重置風力發電機的空氣動力閘。
冷卻元件：包含一個風扇，用於冷卻發電機。此外，它包含一個油冷卻元件，用於冷卻齒輪箱內的油。一些風力發電機具有水冷發電機。
塔：風力發電機塔載有機艙及轉子。通常高的塔具有優勢，因為離地面越高，風速越大。現代600千瓦風汽輪機的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔，也可以是格子狀的塔。管狀的塔對於維修人員更為安全，因為他們可以通過內部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優點在於它比較便宜。
風速計及風向標：用於測量風速及風向
優勢
風力發電利用的是自然能源。相對火電、核電等發電要更加綠色、環保。
相關圖書
圖書信息
書號： | 35345 | ISBN： | 978-7-111-35345-4 |
作者： | 徐大平 | 印次： | 1-1 |
責編： | 王雅新 | 開本： | 16 |
字數： | 285千字 | 定價： | 25.0 |
所屬叢書： | |||
裝訂： | 平 | 出版日期： | 2011-09-23 |
內容簡介
風力發電是一種最具規模開發潛力的清潔可再生能源利用方式，作為風能與動力工程專業系列教材之一，編寫本書的目的是使學生掌握風力發電的基本原理，了解主流風力發電機組設備。 全書供分7章，內容主要包括風力發電技術的基本概況、風能資源與轉換原理、風力發電機組設備與結構、風力發電機組檢測與控制等內容。對離網風力發電系統及儲能技術也做了簡要介紹。 由於風力發電技術涉及多學科內容，為適應不同專業知識背景的讀者，本書力求理論聯繫實際，內容通俗易懂，也可供從事風力發電領域相關工作的工程技術人員參考。
章節目錄
前言
第1章緒論1
1 1風能利用及風力發電歷史2
1 2中國風能資源與開發前景4
1 2 1風能特點4
1 2 2我國風能資源分布特點及
開發前景5
1 2 3風電發展概況7
1 3風力發電技術現狀與發展8
1 3 1風力發電機組的類型8
1 3 2大型水平軸併網風電機組的
基本結構10
1 3 3風力發電技術的發展狀況11
1 4風電機組相關設計標準14
1 4 1國際電工委員會標準14
1 4 2國外主要風電標準15
1 4 3中國主要風電標準16
思考題17
第2章風能及其轉換原理18
2 1風的種類及其特性18
2 1 1風的形成及其基本特性18
2 1 2全球性的風21
2 1 3地方性的風22
2 1 4平均風23
2 1 5脈動風27
2 1 6極端風29
2 1 7地形地貌對風的影響31
2 2風的測量與估計32
2 2 1風向的測量33
2 2 2風速的測量33
2 2 3風能估計34
2 3風能資源評估及風電場選址概述37
2 3 1風能資源評估38
2 3 2風電場選址38
2 4風能轉換基本原理40
2 4 1葉片上的氣動力40
2 4 2風能轉換基礎理論42
2 5風力機的特性46
2 5 1風輪空氣動力特性46
2 5 2風力機的運行特性47
2 5 3實度對風力機特性的影響48
思考題50
第3章風力發電機組的結構51
3 1水平軸風電機組概述51
3 1 1風電機組的基本結構、性能
和類型51
3 1 2風電機組主要參數56
3 1 3風電機組設計級別60
3 2風輪61
3 2 1葉片61
3 2 2輪轂66
3 2 3變槳機構67
3 3風電機組傳動系統69
3 3 1風輪主軸69
3 3 2增速齒輪箱71
3 3 3軸的連線與制動79
3 4機艙、主機架與偏航系統80
3 4 1機艙80
3 4 2主機架80
3 4 3偏航系統81
3 5塔架與基礎84
3 5 1塔架84
3 5 2陸上風電機組的基礎88
3 5 3海上風電機組的基礎90
3 6風電機組其他部件91
思考題91
第4章風力發電機92
4 1發電機的工作原理92
4 1 1發電機的基本類型92
4 1 2直流發電機的基本工作原理94
4 1 3同步交流發電機的基本工作
原理95
4 1 4異步交流發電機的基本工作
原理97
4 2風力發電系統中的發電機98
4 2 1併網風電機組使用的發電機99
4 2 2離網風電機組使用的發電機100
4 3併網風力發電機101
4 3 1同步發電機101
4 3 2異步發電機103
4 3 3雙饋異步發電機104
4 3 4直驅型發電機107
思考題110
第5章風力發電機組的控制及安全
保護111
5 1風力發電機組的控制技術111
5 1 1風力發電機組的基本控制
要求111
5 1 2風力發電機組的控制系統
結構114
5 1 3風力發電機組的運行控制
過程115
5 2風力機控制117
5 2 1風力機控制的空氣動力學
原理117
5 2 2定槳距風力機控制118
5 2 3變槳距風力機控制119
5 2 4功率控制121
5 3發電機控制123
5 3 1風力發電機控制要求123
5 3 2異步風力發電機控制124
5 3 3雙饋式發電機控制129
5 3 4直驅式發電機控制132
5 4風力發電機組信號檢測135
5 4 1風速及風向信號檢測135
5 4 2轉速信號檢測135
5 5控制系統的執行機構136
5 5 1制動保護系統137
5 5 2變槳距執行系統137
5 5 3偏航系統139
5 6風電機組的安全保護140
5 6 1風電機組安全保護系統設計140
5 6 2風電機組安全鏈系統141
5 6 3風力發電機組防雷保護142
思考題143
第6章垂直軸風力發電機組145
6 1垂直軸風力發電機組及其發展
概況145
6 1 1垂直軸風力發電機組的發展
概況145
6 1 2垂直軸風力機的類型146
6 1 3垂直軸風力機的主要特點148
6 2垂直軸風力機基本原理149
6 2 1阻力型垂直軸風力機149
6 2 2升力型垂直軸風力機151
6 3水平軸與垂直軸風力機的對比152
思考題153
第7章離網風力發電系統154
7 1離網風力發電機組的套用154
7 1 1向大用戶直接供電154
7 1 2向農戶、村落、農牧場供電155
7 2微、小型風力發電機組結構156
7 2 1葉片與風輪157
7 2 2調速裝置157
7 2 3調向裝置158
7 2 4發電機159
7 2 5塔架160
7 2 6蓄電池160
7 2 7控制器和逆變器160
7 3互補發電系統160
7 3 1風 光互補發電系統160
7 3 2風力發電機與蓄電池系統162
7 3 3風力 柴油互補發電系統164
7 4儲能裝置166
7 4 1蓄電池166
7 4 2抽水蓄能170
7 4 3飛輪儲能170
7 4 4超導儲能171
7 4 5其他儲能方式171
思考題171
附錄風力發電名詞術語漢英對照172
參考文獻178
第1章緒論1
1 1風能利用及風力發電歷史2
1 2中國風能資源與開發前景4
1 2 1風能特點4
1 2 2我國風能資源分布特點及
開發前景5
1 2 3風電發展概況7
1 3風力發電技術現狀與發展8
1 3 1風力發電機組的類型8
1 3 2大型水平軸併網風電機組的
基本結構10
1 3 3風力發電技術的發展狀況11
1 4風電機組相關設計標準14
1 4 1國際電工委員會標準14
1 4 2國外主要風電標準15
1 4 3中國主要風電標準16
思考題17
第2章風能及其轉換原理18
2 1風的種類及其特性18
2 1 1風的形成及其基本特性18
2 1 2全球性的風21
2 1 3地方性的風22
2 1 4平均風23
2 1 5脈動風27
2 1 6極端風29
2 1 7地形地貌對風的影響31
2 2風的測量與估計32
2 2 1風向的測量33
2 2 2風速的測量33
2 2 3風能估計34
2 3風能資源評估及風電場選址概述37
2 3 1風能資源評估38
2 3 2風電場選址38
2 4風能轉換基本原理40
2 4 1葉片上的氣動力40
2 4 2風能轉換基礎理論42
2 5風力機的特性46
2 5 1風輪空氣動力特性46
2 5 2風力機的運行特性47
2 5 3實度對風力機特性的影響48
思考題50
第3章風力發電機組的結構51
3 1水平軸風電機組概述51
3 1 1風電機組的基本結構、性能
和類型51
3 1 2風電機組主要參數56
3 1 3風電機組設計級別60
3 2風輪61
3 2 1葉片61
3 2 2輪轂66
3 2 3變槳機構67
3 3風電機組傳動系統69
3 3 1風輪主軸69
3 3 2增速齒輪箱71
3 3 3軸的連線與制動79
3 4機艙、主機架與偏航系統80
3 4 1機艙80
3 4 2主機架80
3 4 3偏航系統81
3 5塔架與基礎84
3 5 1塔架84
3 5 2陸上風電機組的基礎88
3 5 3海上風電機組的基礎90
3 6風電機組其他部件91
思考題91
第4章風力發電機92
4 1發電機的工作原理92
4 1 1發電機的基本類型92
4 1 2直流發電機的基本工作原理94
4 1 3同步交流發電機的基本工作
原理95
4 1 4異步交流發電機的基本工作
原理97
4 2風力發電系統中的發電機98
4 2 1併網風電機組使用的發電機99
4 2 2離網風電機組使用的發電機100
4 3併網風力發電機101
4 3 1同步發電機101
4 3 2異步發電機103
4 3 3雙饋異步發電機104
4 3 4直驅型發電機107
思考題110
第5章風力發電機組的控制及安全
保護111
5 1風力發電機組的控制技術111
5 1 1風力發電機組的基本控制
要求111
5 1 2風力發電機組的控制系統
結構114
5 1 3風力發電機組的運行控制
過程115
5 2風力機控制117
5 2 1風力機控制的空氣動力學
原理117
5 2 2定槳距風力機控制118
5 2 3變槳距風力機控制119
5 2 4功率控制121
5 3發電機控制123
5 3 1風力發電機控制要求123
5 3 2異步風力發電機控制124
5 3 3雙饋式發電機控制129
5 3 4直驅式發電機控制132
5 4風力發電機組信號檢測135
5 4 1風速及風向信號檢測135
5 4 2轉速信號檢測135
5 5控制系統的執行機構136
5 5 1制動保護系統137
5 5 2變槳距執行系統137
5 5 3偏航系統139
5 6風電機組的安全保護140
5 6 1風電機組安全保護系統設計140
5 6 2風電機組安全鏈系統141
5 6 3風力發電機組防雷保護142
思考題143
第6章垂直軸風力發電機組145
6 1垂直軸風力發電機組及其發展
概況145
6 1 1垂直軸風力發電機組的發展
概況145
6 1 2垂直軸風力機的類型146
6 1 3垂直軸風力機的主要特點148
6 2垂直軸風力機基本原理149
6 2 1阻力型垂直軸風力機149
6 2 2升力型垂直軸風力機151
6 3水平軸與垂直軸風力機的對比152
思考題153
第7章離網風力發電系統154
7 1離網風力發電機組的套用154
7 1 1向大用戶直接供電154
7 1 2向農戶、村落、農牧場供電155
7 2微、小型風力發電機組結構156
7 2 1葉片與風輪157
7 2 2調速裝置157
7 2 3調向裝置158
7 2 4發電機159
7 2 5塔架160
7 2 6蓄電池160
7 2 7控制器和逆變器160
7 3互補發電系統160
7 3 1風 光互補發電系統160
7 3 2風力發電機與蓄電池系統162
7 3 3風力 柴油互補發電系統164
7 4儲能裝置166
7 4 1蓄電池166
7 4 2抽水蓄能170
7 4 3飛輪儲能170
7 4 4超導儲能171
7 4 5其他儲能方式171
思考題171
附錄風力發電名詞術語漢英對照172
參考文獻178
