新能源技术课件.ppt

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1、兰州石化职业技术学院应用化学工程系周锦新能源技术第四章风能第一节风能概述一、风的形成风的形成是源自于地球自转及太阳辐射热，引起的空气循环流动的自然现象。风能是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量。空气流具有的动能称风能。第六讲第一节风能概述风能属于可再生能源，不会随着其本身的转化和人类的利用而日趋减少。风能又是一种过程性能源，不能直接储存起来，只有转化成其他形式的可以储存的能量才能储存。第一节风能概述二、风力利用的历史第一节风能概述三、风能的利用形式将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能量。把风的动动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。第一节风能概述风能的利

2、用形式主要有以风能作动力和风力发电两种。风力发电主要包括风力发电、风力提水，而且还有风力致热、风帆助航等。以风能作动力，就是利用风来直接带动各种机械装置，如带动水泵提水等。四、风能的特点优点：蕴量巨大；可以再生；分布广泛；没有污染。缺点：干扰鸟类；密度低，不稳定，地区差异大；需要大量土地兴建风力发电场；噪音等。第一节风能概述第二节风力发电的原理及系统组成一、风力发电设置地点1、风力发电设置地点须风性良好且不受遮挡；并考虑地理环境适宜及交通便利，以减少投资成本。2、趋势为离岸式发展，以利用海上风能及节省陆地资源。第二节风力发电的原理及系统组成二、风力发电原理利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速

3、机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。三、风力发电机的种类第二节风力发电的原理及系统组成风力机是截获流动的空气所具有的动能并将其转化为机械能的装置。①水平轴风力发电机：风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机：风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向其他结构型式达里厄式风轮：一种升力装置，启动力矩低，尖速比很高，有较高的功率输出。双馈型感应发电机:对励磁电流加以适当的控制，从而达到输出一个恒频电能的目的。第二节风力发电的原理及系统组成第二节风力发电的原理及系统组成第二节风力发电的原理及系统组成风力发电机组装置：1.风轮；2.变速箱；3.发电机；4.转向系统；5.控制系统；6.塔架；7.机舱；8.

4、刹车系统；9.输变电系统；10.监控系统。第二节风力发电的原理及系统组成五、运行方式1、独立运行机组生产的电能直接供给相对固定的用户的一种运行方式。2、并网运行风力发电机与电网连接，向电网输送电能的运行方式。第二节风力发电的原理及系统组成3、风力发电场在风能资源丰富的地区按一定的排列方式成群安装风力发电机组，组成集群，称为风力发电场，简称风电场。第二节风力发电的原理及系统组成4、风力-柴油发电系统联合运行运行方式：①风力发电机与柴油发电机交替（切换）运行；②风力发电机与柴油发电机并联运行。第二节风力发电的原理及系统组成5、风力发电-太阳能电池发电联合运行利用自然能源的互补特性，增加了供电的可

5、靠性，并使得风力发电机及太阳能电池的容量较单独使用时要小。运行方式：①切换运行；②同时供电运行。第二节风力发电的原理及系统组成六、风力发电的核心技术1、风力机的变浆距调节风力机通过叶轮捕获风能，将风能转换为作用在轮毂上的机械转矩。通过改变叶片迎风面与纵向旋转轴的夹角，影响叶片的受力和阻力，限制大风时风机输出功率的增加，保持输出功率恒定。第二节风力发电的原理及系统组成2、变速恒频风力发电机变速恒频风力发电机常采用交流励磁双馈型发电机。交流励磁变速恒频双馈发电机系统优点：（1）简化了调整装置，减少调速时的机械应力。（2）使变频装置体积减小，成本降低。（3）应用矢量控制可实现有、无功功率的独立调节

6、。第二节风力发电的原理及系统组成七、风力发电场的特点1、基本要素（1）风速及风向测算方法：①将每小时内测量的风速值取平均值；②中国是将每小时最后10min内测量的风速值取平均值；③在每小时内选几个瞬时测量风速值再取其平均值。第二节风力发电的原理及系统组成（2）风速沿高度的变化工程上通常使用指数法，其公式为：式中h、h1为离地面的高度；υ1为已知的离地面高度为h1处的风速；υ为欲知的离地面高度为h处的风速。第二节风力发电的原理及系统组成（3）风向方位按照不同方位风向出现的频率绘制而成的风向变化的图形称为风向频率玫瑰图。在极坐标图上绘出一地在一年中各种风向出现的频率。第二节风力发电的原理及系统组

7、成（4）风能密度垂直穿过单位截面的流动的空气所具有的动能。式中，W为风能密度，w/m2；ρ为空气密度，kg/m3；υ为风速，m/s。第二节风力发电的原理及系统组成平均风能密度：或式中，W为平均风能密度；T为一定的时间周期；υ（t）为随时间变化的风速；dt为在时间周期T内相应于某一风速的持续时间。第二节风力发电的原理及系统组成风能密度经验式得出空气密度与海拔高度的关系：式中，h为海拔高度，m；ρh为相应于海拔高