半岛体育app风力发电范文10篇
栏目:公司动态 发布时间:2023-04-13
 半岛体育app1973年的石油危机之前,风力发电技术仍处于科学研究阶段,主要在高校和科研单位开发研究,政府从技术储备的角度提供少量科研费。1973年以后,风力发电作为能源多样化措施之一,列入能源规划,一些国家对风力发电以工业化试点应用给予政策扶持,以减税、抵税和价格补贴等经济手段给予激励,推进了风力发电工业化的发展。进入90年代,风力发电技术日趋成熟,风场规模式建设;另一方面全球环境保护严重恶

  半岛体育app1973年的石油危机之前,风力发电技术仍处于科学研究阶段,主要在高校和科研单位开发研究,政府从技术储备的角度提供少量科研费。1973年以后,风力发电作为能源多样化措施之一,列入能源规划,一些国家对风力发电以工业化试点应用给予政策扶持,以减税、抵税和价格补贴等经济手段给予激励,推进了风力发电工业化的发展。进入90年代,风力发电技术日趋成熟,风场规模式建设;另一方面全球环境保护严重恶化,发达国家开始征收能源和碳税,环保对常规发电提出新的、严格的要求。情况变化缩短了风力发电与常规发电价格竞争的差距,风力发电正进入商业化发展的前夜。

  近年,世界风力发电如雨后春笋,逐年以二位数速度迅猛增长,截至1998年,全球装机9689MW。装机容量前10名的国家是:德国2874MW、美国1890MW、丹麦1400MW、印度968MW、西班牙834MW、荷兰364MW、英国331MW、中国223MW、意大利180MW和瑞典174MW。

  我国风力发电起步于80年代末,集中在沿海和新疆、内蒙风能带。1986~1994年试点,1994年新疆达坂城2号风场首次突破装机10MW(当年全国装机25MW),4年后,全国装机223MW,增长9倍,占全球风力发电装机的2.3%。

  a)1978年通过“公共事业管理法”规定电力公司必须收购独立发电系统电力,以“可避免成本”作为上网电价的基础,对包括风力发电等可再生能源的投资实行抵税政策,即风力发电投资总额15%可以从当年联邦所得税中抵扣(通常投资抵税为10%,由此风力发电投资抵税率为25%),同时,其形成的固定资产免交财产税。在此基础上,加利福尼亚州能源委出台“第4号特殊条款”,要求电力公司以当时天然气发电电价趋势作为“可避免成本”计入上网电价,签订10年不变购电合同(每千瓦时11~13美分)。这段时间加利福尼亚州风力发电发展迅猛,出现该州风力发电占全国风力发电的80%,1986年取消优惠政策,发展速度立即下降。

  b)1992年颁布“能源法”,政府从鼓励装机转到鼓励多发电,由投资抵税变为发电量抵税,每千瓦时风力发电量抵税1.5美分,从投产之日起享受10年。

  c)1996年美国能源部“888号指令”,发电、输电和供电分离,鼓励竞争。

  d)美国能源部围绕2002年风电电价降到2.5美分/kWh、2005年风力发电设备世界市场占有率25%、2010年装机10GW等目标,拔专款支持科研和制造单位进行科学研究。

  e)推行“绿色电价”,即居民自愿以高出正常电价10%的费用,使用可再生能源的电量。

  1990年议会批准“电力供应法案”,规定电力公司必须让可再生能源上网,全部收购,以当地售电价90%作上网价,与常规发电成本的差价由当地电网承担。政府对风力发电投资进行直接补贴,450~2000kW的机组,每千瓦补贴120美元;对风力发电开发商提供优惠的低息贷款;扶持风力发电设备制造业,规定制造商在发展中开发风力发电,最多可获得装备出口价格70%的出口信贷补贴。

  在政府激励政策推动下,1995年德国投产风力发电495MW,1996年364MW,跃居世界之首。但是,实施风力发电差价完全由当地电网承担的政策,引发一些电力公司上诉到联邦议会。

  a)设立非常规能源部,管理可再生能源的发展,为可再生能源项目提供低息贷款和项目融资。

  b)政府提供10%~15%装备投资补贴,将风力发电的投资计入其它经营产业的成本,用抵扣所得税补贴开发商。5年免税。整机进口关税税率25%,散件进口为零税率。有些邦还减免销售税。

  c)电力电量转移和电量贮存政策:开发商可以在任何电网使用自己风机发出的电力电量。电力公司只收2%手续费。风机发出电量贮存使用长达8个月。开发商也可以通过电网卖给第三方。

  印度扶持政策是在严重缺电的情况下形成的。1995年印度风力发电投产430MW,1996年投产251MW,是发展中国家风力发电发展最快的国家。

  a)政府积极组织国外政府和金融机构的优惠贷款;可再生能源发电项目的贷款,在一定条件下给予2%贴息;风力发电项目在还款期内,实行“还本付息+合理利润”电价,高出电网平均电价的部分由电网分摊;还本付息期结束后,按电网平均电价确定。

  当前,风力发电商业化的突出问题是:单位造价偏高(国内“双加”工程9800~10500元/kW),风资源特点决定设备年利用小时仅2500~3400h,再加上其它原因,使上网电价偏高。影响上网电价有以下几个主要因素。

  以某一实施中的工程为例,各项工程的费用所占百分比为:机组61.1%,塔架6.4%,土地3.0%,勘测设计1.8%,风场配套24.0%,输电工程3.2%。其中机组占极大的比例,如果降低其成本,能大幅度减少工程造价。

  风力发电成本中85%取决于建设工程费用。工程投资中除了法定资本金外,大部分由各种信贷解决,贷款条件(利率、还款期和手续费等)对项目财务评价影响很大。外国政府优惠贷款,还款期长,利率较优惠;国际金融贷款,中长期,利率较优惠;国家政策性贷款,在满足一定条件下贴息2%;商业银行贷款,还款期短,利率高。

  目前,政府对风力发电没有投资补贴,优惠资金渠道不多,如果政府不采取扶待政策,恐怕风力发电建设资金渠道会较长时间影响风力发电的规模发展。

  1998年起免征大型风机进口关税,这对风力发电建设是很大的扶持。(在未免征之前,关税率24.02%,提高整个工程造价15%)。

  发电环节增值税:风力发电成本电价本来就高,又没有进项税扣减,不论征收6%或17%,都会使上网电价按比例上升。

  对于所得税,可再生能源项目目前没有任何优惠,不论对经营者收益或上网电价核算都有很大的影响。

  以审议中的一个项目为例:总装机15MW,外国政府优惠贷款占66%,资本金20%,国内配套贷款14%,计算如表1。收益率越高,上网电价越高。

  开发经营者对项目全过程的管理水平,不仅影响项目的成败,而且直接影响到风力发电能否顺利进入市场竞争。

  人们环保意识的增强,各国政府支持可再生能源的政策出台,为风力发电的发展创造了有利环境。特别是风力发电技术经过30年实践日趋成熟,设备的工业化可以提供性能可靠、价格逐步下降的大型风电设备,显示出风力发电参与电力市场竞争能力大大提高。

  以美国为例,80年代初风电上网电价40美分,90年代中降到5美分,见图2。1996年美国各州平均售电价水平4~12美分。其中,4美分2个州,4~5美分4个州,5~6美分12个州,风力发电装机最多的加利福尼亚州平均售电价为9.8美分。

  美国风电场建设可以做到每千瓦造价1000美元,上网电价5美分。荷兰、丹麦每千瓦造价1000~1200美元,上网电价5.5美分。我国目前每千瓦造价大体是1200美元,可上网电价高达12美分。

  综上所述,我国风力发电进入商业化是必然的,问题是如何妥善解决与商业化相关的因素。

  风力发电是清洁可再生能源,蕴存量巨大,具有实际开发利用价值。中国水电资源370GW,风能资源有250GW。广东省水电资源6.6GW,沿海风能可开发量(H=40m)8.41GW。也就是说,风能与水能总量旗鼓相当。大量风能开发不可能靠某个部门或行业的财政补贴就能解决,商业化不仅是市场的要求,也是风力发电发展的自身需要。所以,风力发电商业化是必由之路,可行之路。

  商业化关系到市场各方面,需要政府、业主(开发商)、电力部门和用户一起支持和配合,共同努力方能见效。

  制定可再生能源的财政扶持法规、政策性银行优惠条款等激励政策、税收减免或抵税规定,政策上支持风力发电技术开发和设备国产化。

  精心选点,规模开发,优化设计,降低造价;争取优惠信贷,减轻还本付息成本;加强管理,保证设备可靠运行率高,降低运行成本;自我约束,获取合理的投资收益率。

  承诺风力发电上网收购,按规定承诺风力发电上网电价,电网合理消化风电差价,联网工程建设给予支持。

  1973年的石油危机之前,风力发电技术仍处于科学研究阶段,主要在高校和科研单位开发研究,政府从技术储备的角度提供少量科研费。1973年以后,风力发电作为能源多样化措施之一,列入能源规划,一些国家对风力发电以工业化试点应用给予政策扶持,以减税、抵税和价格补贴等经济手段给予激励,推进了风力发电工业化的发展。进入90年代,风力发电技术日趋成熟,风场规模式建设;另一方面全球环境保护严重恶化,发达国家开始征收能源和碳税,环保对常规发电提出新的、严格的要求。情况变化缩短了风力发电与常规发电价格竞争的差距,风力发电正进入商业化发展的前夜。

  近年,世界风力发电如雨后春笋,逐年以二位数速度迅猛增长,截至1998年,全球装机9689MW。装机容量前10名的国家是:德国2874MW、美国1890MW、丹麦1400MW、印度968MW、西班牙834MW、荷兰364MW、英国331MW、中国223MW、意大利180MW和瑞典174MW。

  我国风力发电起步于80年代末,集中在沿海和新疆、内蒙风能带。1986~1994年试点,1994年新疆达坂城2号风场首次突破装机10MW(当年全国装机25MW),4年后,全国装机223MW,增长9倍,占全球风力发电装机的2.3%。

  a)1978年通过“公共事业管理法”规定电力公司必须收购独立发电系统电力,以“可避免成本”作为上网电价的基础,对包括风力发电等可再生能源的投资实行抵税政策,即风力发电投资总额15%可以从当年联邦所得税中抵扣(通常投资抵税为10%,由此风力发电投资抵税率为25%),同时,其形成的固定资产免交财产税。在此基础上,加利福尼亚州能源委出台“第4号特殊条款”,要求电力公司以当时天然气发电电价趋势作为“可避免成本”计入上网电价,签订10年不变购电合同(每千瓦时11~13美分)。这段时间加利福尼亚州风力发电发展迅猛,出现该州风力发电占全国风力发电的80%,1986年取消优惠政策,发展速度立即下降。

  b)1992年颁布“能源法”,政府从鼓励装机转到鼓励多发电,由投资抵税变为发电量抵税,每千瓦时风力发电量抵税1.5美分,从投产之日起享受10年。

  c)1996年美国能源部“888号指令”,发电、输电和供电分离,鼓励竞争。

  d)美国能源部围绕2002年风电电价降到2.5美分/kWh、2005年风力发电设备世界市场占有率25%、2010年装机10GW等目标,拔专款支持科研和制造单位进行科学研究。

  e)推行“绿色电价”,即居民自愿以高出正常电价10%的费用,使用可再生能源的电量。

  1990年议会批准“电力供应法案”,规定电力公司必须让可再生能源上网,全部收购,以当地售电价90%作上网价,与常规发电成本的差价由当地电网承担。政府对风力发电投资进行直接补贴,450~2000kW的机组,每千瓦补贴120美元;对风力发电开发商提供优惠的低息贷款;扶持风力发电设备制造业,规定制造商在发展中开发风力发电,最多可获得装备出口价格70%的出口信贷补贴。

  在政府激励政策推动下,1995年德国投产风力发电495MW,1996年364MW,跃居世界之首。但是,实施风力发电差价完全由当地电网承担的政策,引发一些电力公司上诉到联邦议会。

  a)设立非常规能源部,管理可再生能源的发展,为可再生能源项目提供低息贷款和项目融资。

  b)政府提供10%~15%装备投资补贴,将风力发电的投资计入其它经营产业的成本,用抵扣所得税补贴开发商。5年免税。整机进口关税税率25%,散件进口为零税率。有些邦还减免销售税。

  c)电力电量转移和电量贮存政策:开发商可以在任何电网使用自己风机发出的电力电量。电力公司只收2%手续费。风机发出电量贮存使用长达8个月。开发商也可以通过电网卖给第三方。

  印度扶持政策是在严重缺电的情况下形成的。1995年印度风力发电投产430MW,1996年投产251MW,是发展中国家风力发电发展最快的国家。

  a)政府积极组织国外政府和金融机构的优惠贷款;可再生能源发电项目的贷款,在一定条件下给予2%贴息;风力发电项目在还款期内,实行“还本付息+合理利润”电价,高出电网平均电价的部分由电网分摊;还本付息期结束后,按电网平均电价确定。

  当前,风力发电商业化的突出问题是:单位造价偏高(国内“双加”工程9800~10500元/kW),风资源特点决定设备年利用小时仅2500~3400h,再加上其它原因,使上网电价偏高。影响上网电价有以下几个主要因素。

  以某一实施中的工程为例,各项工程的费用所占百分比为:机组61.1%,塔架6.4%,土地3.0%,勘测设计1.8%,风场配套24.0%,输电工程3.2%。其中机组占极大的比例,如果降低其成本,能大幅度减少工程造价。

  风力发电成本中85%取决于建设工程费用。工程投资中除了法定资本金外,大部分由各种信贷解决,贷款条件(利率、还款期和手续费等)对项目财务评价影响很大。外国政府优惠贷款,还款期长,利率较优惠;国际金融贷款,中长期,利率较优惠;国家政策性贷款,在满足一定条件下贴息2%;商业银行贷款,还款期短,利率高。

  目前,政府对风力发电没有投资补贴,优惠资金渠道不多,如果政府不采取扶待政策,恐怕风力发电建设资金渠道会较长时间影响风力发电的规模发展。

  1998年起免征大型风机进口关税,这对风力发电建设是很大的扶持。(在未免征之前,关税率24.02%,提高整个工程造价15%)。

  发电环节增值税:风力发电成本电价本来就高,又没有进项税扣减,不论征收6%或17%,都会使上网电价按比例上升。

  对于所得税,可再生能源项目目前没有任何优惠,不论对经营者收益或上网电价核算都有很大的影响。

  以审议中的一个项目为例:总装机15MW,外国政府优惠贷款占66%,资本金20%,国内配套贷款14%,计算如表1。收益率越高,上网电价越高。

  开发经营者对项目全过程的管理水平,不仅影响项目的成败,而且直接影响到风力发电能否顺利进入市场竞争。

  人们环保意识的增强,各国政府支持可再生能源的政策出台,为风力发电的发展创造了有利环境。特别是风力发电技术经过30年实践日趋成熟,设备的工业化可以提供性能可靠、价格逐步下降的大型风电设备,显示出风力发电参与电力市场竞争能力大大提高。

  以美国为例,80年代初风电上网电价40美分,90年代中降到5美分,见图2。1996年美国各州平均售电价水平4~12美分。其中,4美分2个州,4~5美分4个州,5~6美分12个州,风力发电装机最多的加利福尼亚州平均售电价为9.8美分。

  美国风电场建设可以做到每千瓦造价1000美元,上网电价5美分。荷兰、丹麦每千瓦造价1000~1200美元,上网电价5.5美分。我国目前每千瓦造价大体是1200美元,可上网电价高达12美分。

  综上所述,我国风力发电进入商业化是必然的,问题是如何妥善解决与商业化相关的因素。

  风力发电是清洁可再生能源,蕴存量巨大,具有实际开发利用价值。中国水电资源370GW,风能资源有250GW。广东省水电资源6.6GW,沿海风能可开发量(H=40m)8.41GW。也就是说,风能与水能总量旗鼓相当。大量风能开发不可能靠某个部门或行业的财政补贴就能解决,商业化不仅是市场的要求,也是风力发电发展的自身需要。所以,风力发电商业化是必由之路,可行之路。

  商业化关系到市场各方面,需要政府、业主(开发商)、电力部门和用户一起支持和配合,共同努力方能见效。

  制定可再生能源的财政扶持法规、政策性银行优惠条款等激励政策、税收减免或抵税规定,政策上支持风力发电技术开发和设备国产化。

  精心选点,规模开发,优化设计,降低造价;争取优惠信贷,减轻还本付息成本;加强管理,保证设备可靠运行率高,降低运行成本;自我约束,获取合理的投资收益率。

  承诺风力发电上网收购,按规定承诺风力发电上网电价,电网合理消化风电差价,联网工程建设给予支持。

  这些年社会经济的发展速度已经越来越快,人们的日常生活以及生产工作都需要消耗更多的资源,但是由于资源本身数量有限,加强对于新能源的研究以及开发就显得尤为重要。作为一种可再生能源,风能的应用比较普遍,在对其进行开发的过程中,难度可能会更小,同时这种资源的使用对于环境方面造成的污染也比较小,在实际发展时投入的资本比较少,同时又兼具良好的发展前景。本文结合实际情况来对我国风力发电系统的发展情况进行研究,并提出在风力发电过程中的一些关键控制技术和方法,希望可以对风力发电技术产生更深入的理解,为后续风力发电系统的构建以及完善提供参考依据。

  在我国的风力发电技术主要是包括三个阶段,第一个阶段是引进新的技术,第二个阶段是将新技术进行消化以及吸收,第三个技术则是进行自主创新的阶段。现如今我国的在风力发电系统的建设过程中,体现出了良好的效果,获得了更加快速的发展,例如我国的风力制造产业的综合水平正在不断地提升,让风力发电市场发展体系得到了进一步的完善。虽然现如今的风力发电机组制造产业和相关零配件的设置以及生产无法满足实际的需求,但是和以往相比,已经体现出了明显的进步。在此基础上,需要进一步关注自主创新能力的培养以及探索。作为一个创新发展的时代,需要通过科学技术的创新来为风力发电体系的构建奠定良好的基础,新能源作为重要的能源,在发电环节已经得到了普遍的应用,而目前全球的能源越来越少,和人们的实际需求无法满足,人们也对相关问题产生了重视和了解。由于风力发电本身不会存在任何污染,施工的时间又比较短,需要投入的资金也不多,所需要的地域也不多,这就使各个国家对于分力发电系统越来越重视相关方面的研究越来越深入,让风力发电系统在这个过程中产生了更多的变化,也取得了更快速的进步,实现了进一步的发展。因此,需要加大研究力度,对风能的新资源进行进一步的探讨和研究,让风力发电系统在运用的过程中为环境的保护工作创造优势。

  风力发电主要借助的是风力,主要是由于风力以及地面距离相差相对来说比较大,可以在空中来完成整个风力发电的能量转换工作,使电机以及相关的设备都能够顺利运转,提升工作效率。在风力发电的过程中,使用永磁发电机时就有一定的优势,具体表现在运行效率更高,损耗问题更小,因此将其广泛应用在风力发电系统中,使之发挥作用。另外,发电机的制造还可以通过模块优化的方式来进行,这样就能够更好地控制在风力发电系统运行过程中所需要消耗的成本,在控制风力发电系统时可以采取矢量控制的方式,这种方法顺利地解决了交直轴电流之间存在的矛盾,也让整个系统功率控制效果更加简单和良好[1]。

  电力电子变换器在风力发电系统中的应用实际上是十分广泛的,在大型风力发电系统中,由于能量的转换率本身比较高,在完成转换工作之后的传输效率同样比较高,同时又可以完善无功功率等方面的因素,让整体的使用性能更加良好。电力电子变换器在运行的过程中,由于自身的运行功率比较高,覆盖的功率范围比较大,也不需要消耗很多的成本。此外,使用PWM整流器用于风电发力系统中时,可以使系统的最大功率得到控制,而使用整流器时则可以让有功功率以及无功功率之间的阻碍被突破,让无功功率更加符合相关方面的实际运行要求。

  在风力发电系统的运行过程中,谐波的存在会导致整体的电能质量水平并不高,对于电的电压以及频率造成的影响也不容忽视,还会导致风力发电系统中无功功率以及有功功率之间的平衡性不协调。因此需要结合实际情况去消除其中存在的谐波问题,要更加重视谐波对于风能发电产生的重要影响,这会使整个系统设备出现热故障问题,导致运行受到了阻碍[2]。而消除谐波的过程中,可以采取的技术方法是使用电力变流器和其他的电力设备来让谐波以及相位抵消,也可以通过调整电容器组来改变无功功率,从而使谐波对无功功率的影响得到控制[3]。针对风电场的谐波问题进行消除和治理的过程中,主要是可以采取有源滤波器方式以及无源滤波的方式。其中有源滤波借是一种新型的,能够用于动态抑制谐波以及补偿无功的电力电子装置,有源滤波器在工作的过程中拥有良好的动态性能,其时间不足1ms,同时能够实现三项补偿谐波电流,谐波次数甚至可以高达50次。而无源滤波则主要是由滤波电容器和电抗器组合形成一种专业的LC滤波装置,包括调谐滤波器、高通滤波器等。将这个电路并联在风电场的电网中,就能够形成一个基本的无源滤波回路,在这种回路中,通过调整电抗器的电感量以及电容器的电容量参数,就可以通过谐振频率来滤除谐波的频率,让谐波电流大部分通过滤波回路,同时又不会影响电网中的其他的设备。

  首先是可以使用功率信号的反馈功能,让这种功能对风率信号进行管控,如果风轮处于运行的状态,相应的功率以及实际条件的变化情况会保持一致,之后再去对功率的关系进行分析,绘制出最大功率的曲线图,在此之后再进行后续的操作时,需要对综合分析最大功率以及系统的输出功率,获取具体的差值之后,再对分轮进行桨距的调整,让风轮的运行功率得到最大化。另外是要重视风叶尖速比的管理,由于风力的作用体现出差异性,风轮风叶尖端运动时会具有一定的线速度,将其称之为是叶尖速,和相应时间之内的风速形成的比值就是叶尖速比,对其进行控制的过程中,可以适当通过改变和调节叶尖速控制好风轮的转距,这样就能够让风轮的转速得到更好的控制,让风轮的运转更加有效合理[4]。

  风力发电系统中使用的现代化控制技术,包括智能控制技术、自适应控制技术以及鲁棒控制技术等,其中使用变结构控制技术时体现出更为良好的反应能力,在设计的过程中会更加简单,同时实现的难度并不大,如果是要解决一些多变量的问题,那么就可以使用鲁棒控制技术来体现出作用。而使用智能化控制技术时,就是能够达到模糊控制的目标。当前在风力发电系统的建设过程中,准确的风力发电机数学模型的建成概率相对来说比较小,因此在对风力发电机组进行控制的过程中,完全可以使用模糊控制方法,使其体现出相应的作用[5]。

  作为一种良好的新型清洁能源,风能的长期使用为国家的发展和社会的进步带来了更多的服务,同时也能够为国民的生活提供方便。现如今我国的不同地区之间差异比较大,通过开发风力资源,能够让不同地区的电力资源更加丰富,让生产以及发展过程中产生的能源浪费和环境污染问题得到有效地控制,使人们的生活更加方便。

  [1]赵若焱.风力发电及其控制技术新进展探究[J].内燃机与配件,2018(13):236-237.

  [2]喻挺.风力发电及其控制技术新进展探究[J].智能城市,2018,4(18):166-167.

  [3]宋国庆.风力发电及其控制技术新进展探究[J].科技资讯,2020(31):55-57.

  [4]高磊,蔡应森,天奥迪,等.风力发电及其控制技术研究[J].山东工业技术,2019(5):192.

  齿轮箱存在的主要问题是噪声、磨损、功率损耗、维修、油污等,特别是在高达百米的高塔上作业,频繁地进行维修、更换部件,使厂家不堪承受,目前尚无保证其寿命的成熟技术。然而,为了达到更高的速比,使用多级齿轮箱更适宜。单级齿轮箱的速比选为6,齿轮箱功率损耗与速度成比例,三级齿轮箱损耗功率是额定功率的3%,单级是额定功率的1.5%。从1991年开始,推出无齿轮箱发电机系统,即所谓的直驱式发电机,主要是为了避免齿轮箱故障和减少维护量。为了和电网联接,这种风电设备还需要一个全功率电力电子变流器。然而配套的低转速、高转矩发电机和全功率变流器是相当贵的,因此,那时大多数采用直驱式直流或交流电励磁的发电机,后来推出永磁钢励磁,从而消除了励磁损耗。为了增加功率和降低转速,直驱式发电机变得越来越大和更加昂贵,为此提出了采用一个单级齿轮箱(速比为6或者更高)的装置,这一系统虽然仍有带齿轮箱、直驱式系统昂贵的发电机及全功率变流器等缺点,但与直驱式系统相比,它可以使发电机成本降低,效率提高。这个系统发电机的转矩仍然相当高,转速相当低,拥有一个大的直径和气隙,就有大的励磁电流和高的损耗。然而,变流器的额定容量可以降到30%,从成本和效率方面占有优势。这种单级齿轮箱的使用,使得整机外形尺寸显著缩小。

  研究了五种风力发电机系统,即带三级齿轮箱的异步发电机、直流电励磁的直驱式同步发电机、直驱式永磁发电机、带单级齿轮箱的永磁发电机以及带单级齿轮箱的异步发电机,其主要技术经济指标见表1。3.1带三级齿轮箱的异步发电机极对数选择3,转速为1000r/min,齿轮箱增速比为80,发电机的额定转速为1200r/min,气隙4.2mm,铁心长0.75m。这个系统中齿轮箱的损耗是主要的,大约占总损耗的70%。3.2直驱式直流励磁同步发电机从电磁观点考虑,大气隙尺寸更好,但是机械设计、结构和运输更加困难。5mm的气隙尺寸是折中方案。两极电机,每极每相槽数是2。这个值增加时使发电机更重更贵,这是因为增加了端部绕组和轭部的尺寸。这个值减少时将导致励磁损耗明显增加,特别是在部分负载时。这个系统损耗主要是定、转子中的铜损。使用更多的材料可以降低铜损,但发电机变得更加昂贵。铁耗是小的,低于系统年损耗的5%。使用损耗大的叠片铁心结构几乎不影响性能。3.3直驱式永磁同步发电机气隙本身尺寸选择为5mm,也是折中方案(原因同上)。发电机采用4极,与/直励-同步0方案相比,极数加倍,这是为了减少去磁作用,减少轭部和端部绕组的尺寸。由于使用了永磁铁,并不像/直励-同步0那样会增大励磁损耗。发电机结构成本比电流励磁发电机更小。变流器的损耗是其中最大的损耗。铁耗不能被忽略,在风速达到8m/s时,其损耗比铜耗大,并且发电机系统中超过15%年损耗是铁耗。3.4带单级齿轮箱的永磁发电机尽管带单级齿轮箱的异步发电机的速度比直驱式发电机高出很多,90r/min的额定速度还是有些低,因此发电机还是被造成大直径的环形电机。定子与转子之间的气隙选为3.6mm,以消除最重要的运输问题。在这个系统中,变流器和齿轮箱中的损耗是主要的。额定速度下发电机的铁耗与铜耗处于相同的数量级,这是由于采用84Hz的高频率造成。3.5带单级齿轮箱的异步发电机气隙为3.6mm,额定转速是90r/min(异步发电机本身是75r/min),极对数是40,每极每相槽数是2。在笼型异步发电机中,这将导致大的附加损耗,但是在绕线式转子异步发电机中,这是可以接受的。由于相当大的气隙和高的极对数,励磁电流相当大。为了使励磁电流减小到一个可接受的水平,槽是半闭口的,气隙可取2mm,这就需要有一个高刚度的轴承和支持结构。

  随着我国经济和社会的全面发展,能源需求量在大幅增加,由此出现了严重的资源不足。为了能够全面地应用新型能源,风力发电技术被广泛地研发和应用。风力发电是一种新型能源,比较清洁,不会给环境产生任何的影响。风能是取之不尽用之不竭的,可以有效减少传统能源的应用,避免造成严重的污染问题。风能是一种现代社会开发和利用的清洁能源,全面地应用之后可以减少传统能源的使用和环境的污染,带动社会经济的高速发展

  进入新世纪之后,人类社会的发展速度是非常迅猛的,传统能源的需求量在逐步增多,所以,加强新能源尤其是风能的研发和应用到电力领域中,取得了非常好的效果。通过风力发电与传统的电力开发技术对比发现,风力发电经济与技术均比较先进,可以有效地降低项目运行的风险,促进我国能源事业的发展和进步。风力发电项目会在多种因素的影响下出现有关风险问题,从相关的研究结果中分析发现,国内外专家已研究出了多种风险评价方法,如层次分析法、随机决策法等,任何一种方法都不能完全判定出风力发电中存在的风险问题,也就是说,每种评价方法都存在着一定的缺陷,在使用中要特别注意。比如,在应用层次分析法的过程中,容易受到人为主观性的影响,导致最终评价的结果出现严重的偏差。虽然国内外学者对各种方法展开了长时期的一系列研究,但至今依然无法有效地解决这些问题[1]。

  风力发电工程项目的建设工期比较长,其过程的管理是非常重要的。风险评估工作人员应该具备足够的专业技术水平和丰富经验,从管理的角度来分析风险的形成环节。因为人为的主观因素容易给工程质量造成巨大的影响,所以任何一项工程,在实施过程都需要充分注意到风险问题,并结合实际情况,采取有效措施,来保证工程的安全。一般来说,工程所处的环境也会造成一定程度的风险,不同状况、不同时间段中都会产生不同的风险问题,严重影响项目的安全和稳定。因此,要根据自身的技术水平与丰富的经验来了解风险产生的过程,分析不同风险之间的关联性,结合不同工程来做好风险的分析与判定。因为风力发电工程的复杂性,所以,在其整个施工环节中极易出现严重的风险问题。因此,在进行风险处理过程中,要从根本上找到风险所产生的不利影响。项目管理人员需要具备较强的风险管理意识,在进行项目实施环节中,认识到风险所产生的不利影响,有效规避风险,避免造成巨大损失[2]。通常来说,风险识别的方式比较多,目前最为常见的就是决策树法、故障排除法、概率树法等,评估人员首先应充分地了解项目的具体情况,然后进行风险的实际情况分析,利用已有的经验来进行风险识别,通过相应的技术手段来进行风险评估,准确地预算确定风险所造成的损失,通过采取积极有效的措施来避免发生风险事故,保证工程项目得以顺利进行。只有选择最佳的风险分析与处理方式,才可以更好地规避风险,保证工程的效果。在风险规避环节,要根据当前工程的具体状态,选择最佳的风险规避方法,从而避免给企业造成严重的损失。

  进入21世纪之后,我国风力发电技术有了很大的进步,极大地推动了电力能源领域的发展。因为我国的能源需求量比较大,但资源含量比较少,所以需要积极开发新型的能源,而风力就是近年来使用普遍的电力开发方式。但是,任何工程都存在一定的风险,风力发电投资也不例外。风力发电站全部建设完成之后,会产生一定的投资收益,同时也会导致风险的存在。因此,在具体管理中,需要采取必要的措施来减少风力发电投资。因为目前的风力发电技术还存在一定的缺陷,对工程的质量也会产生较高的影响。在投资条件不足的情况下,需要严格地控制风力发电的投资成本,同时,还需要加强新技术的研发和应用,要从根源上平衡风力发电投资,全面开展风力发电项目的建设。在风力发电厂全部建设完成之后,应该加强各个部分的检验检测,在应用的过程中,还需要充分地考虑经济及其他方面内容,从而保证工程的综合效益。此外,因为风力发电项目是非常特殊的,所以在风力发电环节要准确计算维护费用,权衡各个方面的成本,提高经济效益。当前我国的经济与社会发展迅速,风力发电技术水平得到了很大的提升。在风力发电环节,机组的容量也在逐渐增大,可以保证电力系统达到稳定运行的情况。一般来说,只有在风力资源足够充足的条件下才会产生足够的风力来进行发电,只有达到这一要求才能建设风力发电厂,提升经济效益,有效地降低工程的风险。伴随着风力发电站的逐步建设和大范围的应用,维修费用与管理费用也会较快增长。针对不同地区的风力资源来说,环境不同也会存在不确定性,所以,风险问题也是不同的,要具体问题具体分析。因为有些地区的地理环境非常差,管理人员要采取必要的风险管理方式,要了解当地的自然环境,有效地控制工程风险,提高风力工程运行的安全性。

  由于当前我国的风力发电技术还比较落后,再加上风力发电项目存在随机性、间歇性等特点,所以,风力发电项目投资难免会存在一系列的风险问题。综合分析之后发现,导致风力发电投资风险的主要原因有经济因素、技术因素以及政策因素等,其中,经济因素就是系统的上网电价、电量等;技术因素就是设备性能、预测技术、人员技术水平等;政策因素就是国家的电力政策、税收政策等[3]。通过层次分析法来进行投资方面的分析,可以让每层的因素都能够发挥出重要作用,最终获得满意的效果。采用模型构建的方式能够详细地对事物进行分级,形成物元矩阵图,最终可以计算各项技术指标数据,得出最终的结果,有效地确定风力发电投资风险,并采取必要的措施规避风险,提高项目运行的安全性[4]。

  总而言之,在实践过程中,为了能够全面地降低风力发电投资风险,要对项目进行必要的投资风险评价,了解风险形成的主要原因,各种风险因素选择合理的规避措施,从而降低风力发电投资风险,保证系统的正常运行,为今后风力发电事业的全面发展奠定基础,也能够改善我国的能源环境。

  【1】路珊珊.风力发电项目的投资风险评价方法分析[J].现代国企研究,2018(4):186-187.

  【2】欧洁荣.风力发电投资风险评价方法研究[J].科技致富向导,2015(2):109-111.

  【3】郭宗树.风力发电投资项目财务评价方法及其应用研究[J].知识经济,2018(14):85-86.

  论文摘要:风能是一种清洁,安全,可再生的绿色能源,利用风能对环境无污染,对生态无破坏,环保效益和生态效益良好,对于人类社会可持续发展具有重要意义。进入20世纪70年代,在世界范围内爆发的能源危机告诫人们,要生存就要寻找开发新能源,此后各国政府纷纷制定能源政策支持新能源的开发利用。现今调整能源结构、减少温室气体排放、缓解环境污染、加强能源安全已成为国内外关注的热点。国家对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度重视。

  近年来,世界风力发电事业蓬勃发展,截至2006年年底,全世界风力发电装机容量已达7422万千瓦,预计到2010年全世界风力发电装机容量将达到149.5吉瓦。

  我国风能资源丰富。据中国气象科学研究院的初步测算,我国陆地10m高度处可开发储量为2.53亿kW,海上可开发储量为7.5亿kW,总计约10亿kW,风能利用潜力巨大。2005年以来我国每年的风电新增装机容量连年翻番,2005年装机容量126万KW,2006年装机容量260万KW,2007年装机容量590万KW,至2008年底风电装机容量已超过1000万KW。国家规划,到2020年中国风电装机规模将达3000万kW。在国家政策和资源优势的推动下,中国风能开发利用取得了长足进步。

  风力发电在并网时由于冲击电流的存在,会对电网电压产生影响。由于风力发电是一种间歇性能源,风电场的功率输出具有很强的随机性,所以为了保证风电并网以后系统运行的可靠性,需要额外安排一定容量的旋转备用以响应风电场的随机波动。各种形式的风力发电机组运行时对无功功率的需求不同,依靠电容补偿来解决无功功率平衡问题,发电机的无功功率与出力有关,由此也影响电网的电压。

  大型风力发电机组的投入运行,使大规模风力发电场的建设成为可能,风电事业正逐步向产业化迈进。在某些地方,风力发电已经在电网中占有了相当的比重,它的运行状况直接关系到整个电网的安全性和可靠性。为了更加安全、充分的利用风力资源,迫切需要深入研究大规模风电场并网运行的相关技术问题,是保证并入大规模风电场后电力系统仍然可以正常稳定运行的重要前提。

  过去很长一段时期以来,由于结构简单、运行可靠,风力发电系统主要采用恒速恒频发电方式,但采用恒速恒频方式的风力发电机组发电效率较低,而且机械承受的应力较大,相应的装置成本较高。近年来,随着大规模电力电子技术的日趋成熟,同时为实现不同风速下实现最大风能捕获从而高效发电,国内外正在采用变速恒频发电方式,变速恒频发电方式可以大范围内调节运行转速,来适应因风速变化而引起的风力机功率的变化,可以最大限度的吸收风能,因而效率较高;控制系统采取的控制手段可以较好的调节系统的有功功率、无功功率,但控制系统较为复杂;低风速下风机转速相应下降,从而大大降低了系统的机械应力和装置成本,近年来变速恒频风力发电机组成了大容量风力发电设备的主要选择方向。

  恒速恒频风力发电机组的并网包括同步发电机的并网和异步发电机的并网。同步发电机在重载情况下并网,若不进行有效的控制,常会发生严重的无功振荡和失步,对系统造成严重的影响。用于风力发电的同步发电机与电网并联运行时,常采用自动准同步并网和自同步并网方式。前者由于风速的不确定性,通过该方法并网比较困难;后者的并网操作相对简单,使并网在短时间内完成,但要克服合闸时有冲击电流的缺点。异步风力发电机控制装置简单,而且并网后不会产生振荡和失步,运行比较稳定。然而,异步发电机直接并网时会产生发电机额定电流5-7倍的冲击电流,不仅对电网造成冲击而且影响机组寿命;另外异步发电机本身不发无功功率,需要进行无功补偿。[

  变速恒频风力发电系统有多种,例如同步发电机交/直/交系统的并网运行和双馈发电机系统的并网运行。在变速恒频风力发电的众多种方案中,最具优势的方案是采用双馈感应发电机的并网型交流励磁变速恒频风力发电机组。

  同步发电机交/直/交系统并网运行时,由于采用频率变换装置进行输出控制,因此并网时没有电流冲击,对系统几乎没有影响。由于同步发电机组工作频率与电网频率是彼此独立的,风轮及发电机的转速可以变化,不必担心发生同步发电机直接并网运行可能出现的失步问题。在风电系统中使用阻抗匹配和功率跟踪反馈来调节输出负荷,可使风力发电机组按最佳效率运行,向电网输送更多的电能。

  双馈发电机系统并网运行时,风力机起动后带动发电机至接近同步转速时电网,并网时基本上无电流冲击。风力发电机的转速可随风负载的变化及时做出相应的调整,产生最大的电能输出。而且通过调节双馈发电机励磁电流的频率、幅值和相位,可以保证发电机在变速运行的情况下发出恒定频率的电力,并可以调节无功功率和有功功率。

  交流励磁变速恒频风力发电系统中,发电机和电网之间是一种柔性连接,尤其对无刷双馈电机而言,对发电机转子侧交流励磁电流的调节与控制,就可在变速运行的任何转速下满足并网条件,实现变速恒频无冲击电流的高效并网。其励磁绕组与电网间的双向变频器功率,仅为发电机系统的一小部分功率。可以预见,在未来几年内,无刷双馈电机在变速恒频发电系统中将会获得广泛的应用,对全国的风力发电等机电产品的更新换代起推动作用,产生显著的经济和社会效益。

  对主要风力发电机组类型进行对比研究,不同机型的发电机原理、结构、运行特性和对电力系统的影响不尽相同,有必要进行研究。

  对风力发电机组并网方式进行比较分析研究,主要是同步发电机的并网方式和异步发电机的并网方式进行比较分析,并对目前主流的变速恒频风力发电机组中的双馈感应发电机进行重点探讨。

  电压水平是电力系统稳定运行的重要指标,研究了风力发电并网运行后电力系统的电压特性。

  从风电场接入地区的中枢点电压水平、风电系统负荷的轻重、风电场的无功补偿容量大小等各个方面分析探讨影响风电机组最大注入功率的各种因素。

  综合分析几种常用风力发电机的并网控制技术,分析比较它们各自应用于风力发电上的优缺点。并提出风力发电技术今后的发展趋势。

  首先建立几种常用风力发电机的数学模型,建立风速、风力机模型,并利用已建立的数学模型对发电机原理进行探讨,研究各风力发电机的运行特性,并就各种发电机并网时对电网的影响进行理论探讨,特别是与电网有功、无功交换功率及对电网电压的影响进行探讨,找出合适的并网运行控制方案。

  本课题研究的难点有:1)风力发电机数学模型的建立;由于风力发电机类型较多,不同电机的数学模型不一样,不能建立统一的、适应各种机型的数学模型。2)该课题的探讨主要停留在理论上,并进行适当的仿真计算,难以进行实验验证时间安排

  详细地了解设计题目、设计任务、设计要求、预期效果。本周内主要完成:①明确设计任务的具体内容。②完成开题报告。③编制初步设计方案

  ①将设计任务再次细化,提出更加具体的问题。②开始设计预期目标的整体方案,包括相关硬件、软件方案,提出可行性。

  ①设计方案更加具体化,使之更加清晰,明确提出可达到的预期效果。②再次论证方案的可行性。③对设计方案各部分进行系统的分析计算,解决设计中出现的具体问题。

  预期成果为几种常见风力发电机组的并网运行控制方案,并以论文论文的形式表达出来。可能的创新点为:考虑充分利用电力存储或者能量存储技术,降低风能资源的随机性对电网造成的不利影响,改善风能资源的利用条件,尽可能达到可控的目的。

  [1]刘亮,唐任远,孙雨萍.兆瓦级直驱式永磁风力发电机关键技术研究.山东大学硕士学位论文.2008.5

  [2]任景.变速恒频风力发电机组动态模型及并网研究.电网与水力发电进展.2008.1

  [3]张伟,韩肖清.异步风力发电系统并网仿真分析.太原理工大学硕士学位论文.2006.5

  [6]宋伟,李昌禧.大型风力发电机组并网运行的探讨.河北电力技术.2002(4)

  [7]吴俊玲,周双喜,孙建锋,陈寿孙,孟庆和.并网风力发电场的最大注入功率分析.电网技术.2004.10

  [8]叶运骅.并网型变速风力发电机组的控制技术与策略.哈尔滨建筑大学学报.2002.12

  [9]耿华,杨耕,马小亮.并网型风力发电机组的控制技术综述.电力电子技术.2006.12

  [10]何东升,刘永强,王亚.并网型风力发电系统的研究.高电压技术.2008.1

  镇位于我区东北部,面积平方公里,辖个行政村,人口.万人,该镇发展风力发电具有得天独厚的优势:一是风能资源丰富。该镇距离黄海直线距离不足公里,是明显的季风气候区,常年多风,而且风向稳定,风能又大多集中在春冬两季;年月在隋沟南岭设立风力监测站,用以收集风力数据,分析结果显示本地适合发展风力发电,经实地测风资料显示年平均风速达到风力发电要求,风力资源一年四季都很丰富。此外,受海洋气候的影响,该镇无论是在年平均风速、有效风速全年出现时数、有效风能密度分布以及有效风能区划等方面具有十分有利的条件。二是地理条件适宜。该镇驻地周围山头较多,属于低山地带,四周均属平原丘陵,地质表层为薄土及花岗岩,年平均气温.℃,最高气温.℃,最低气温零下.℃,年降水量毫米。三是环境优势明显。近海邻港,交通条件优势突出。我区境内KV输变电站已开工建设,并有KV输变电站座,千伏输变电站座,输变电站设施齐全,为风电场的建设提供了良好的支撑条件。

  自年月份以来,贵公司的开发部、技术部、风电公司、工程部、树塔公司及设备安装公司余次来我区镇,经过勘测、设计、基础、树塔、安装、调试等一系列工作,今年月日,由贵公司投资万元高达米的测风塔及设备均安装调试完毕。到目前为止,所测数据均达到建立风力发电厂的要求。如一年内所测数据有天达到要求,该项目明年初即可开工建设。同时,我区去年通过发改部门已将该项目转报省发改委,申请将其列入省风力发电“”规划。

  随着我国逐渐的融入到WTO,我国风力发电企业逐渐的面临国际竞争,必须要接受国际跨国公司的更大挑战。市场竞争愈演愈烈,传统的粗放式管理已远远不能满足当今时代的发展,要求企业必须要做好转型工作。另外,国外公司十分重视办公室行政管理精细化,为了能够稳固我国企业的脚跟,必须要逐步转变为精细化管理。

  随着市场竞争愈演愈烈,风力发电企业的数量与日俱增,进而导致企业所选择的方向越来越广。随着人们消费水平和理念不断的提高,个性化需求逐渐成为消费的主要方向,更加重视风力发电企业的产品质量和服务质量。所以,必须要实现行政管理精细化管理,才能够提高风力发电企业的工作效率和运行质量,为社会和企业提供更好的服务。

  随着我国能源市场竞争愈演愈烈,企业与企业之间在技术以及成本等诸多方面开展了全面的竞争。随着科学技术的快速发展,差异性越来越小,市场竞争逐渐的体现出细节方面的竞争,进而导致产品同质化的趋势越来越严重。所以,风力发电企业必须要做好办公室行政精细化工作,才能够提高自身的运营效率和水平,最终提高自身的市场竞争力。

  随着社会的快速发展,企业越来越追求卓越和完美,在追求完美过程中,其决定成败的关键因素就是环节和细节。任何完美的表现无论是企业还是团队,必须要研究非常重要的东西,必须要建立在精细化执行的基础上,才能够充分发挥出团队的作用。反之,任何团队的失败都可以从细节和环节中找到根源。细节决定成败,风力发电企业为了能够实现自身的最大化经济效益,必须要不断提高办公室行政管理的精细化,最终促进风力发电公司的可持续性发展。

  必须要具有十分丰富经验的领导,从而才能够真正了解下属的风格和特点,及时掌握员工们容易出现问题的地方。精细化管理时,必须要鼓励放大抓小的理念,其本质就是通过细节能够真正反映出管理的效果,能够从根本上提高其效益。放大主要就是指管理人员将下属员工的职责进行全部放开。

  科学、合理的规章制度是保障风力发电企业可持续性发展的基础条件,为了能够真正实现精细化管理效果和预期目的,必须要具有科学、合理的激励和约束制度。企业为了能够生存和发展,必须要制定系统、专业的统一规定和标准,要求员工们在职务行为过程中能够严格按照企业规定和标准进行,如果没有统一的规范性企业管理制度,就没有精细化管理,更没有企业的持续性发展。

  为了能够顺利开展精细化管理工作,对员工们的综合素质和专业技术水平也提出了更高的要求。精细化管理的本质,主要是要求员工们能够实现职业化,不断提高员工们的综合素质和专业技术水平,并将日常的职业技能固定到每个员工的日常习惯中。所以,为了能够真正实现精细化管理,必须要培养大量合格的职业人员,通过严格的遵守职业化以及精细化标准,才能够真正保障办公室行政精细化管理,重视细节管理工作。

  大部分企业在创新时,无论是技术创新还是管理创新,往往追求经济效益,并没有重视细节方面的细心和耐心。我国著名企业家张瑞敏曾经说过,创新不等于高新,创新存在与企业的每个细节中。可见细节的重要性。为了能够真正提高我国风力发电企业的核心竞争力,必须要重视细节问题,不断转变陈旧的观念,积极推广办公室行政管理精细化,最终才能够真正实现精细化管理,从根本上提高我国风力发电企业的竞争力。这样不仅能够有效促进我国社会经济的可持续性发展,还能够进一步促进我国和谐社会的构建。

  [1]宋英,王文琦.浅议电力企业专业技术人员的继续教育[J].中国电力教育,2009(1).

  近年来,我区高度重视风力发电项目建设,将其作为事关全区经济社会可持续发展的一项重要工作来抓,及早谋划,精心准备,积极运作,通过贵公司的鼎力支持及各级的共同努力,有力地促进了该项目的顺利实施。现将有关情况报告如下:

  镇位于我区东北部,面积平方公里,辖个行政村,人口.万人,该镇发展风力发电具有得天独厚的优势:一是风能资源丰富。该镇距离黄海直线距离不足公里,是明显的季风气候区,常年多风,而且风向稳定,风能又大多集中在春冬两季;年月在隋沟南岭设立风力监测站,用以收集风力数据,分析结果显示本地适合发展风力发电,经实地测风资料显示年平均风速达到风力发电要求,风力资源一年四季都很丰富。此外,受海洋气候的影响,该镇无论是在年平均风速、有效风速全年出现时数、有效风能密度分布以及有效风能区划等方面具有十分有利的条件。二是地理条件适宜。该镇驻地周围山头较多,属于低山地带,四周均属平原丘陵,地质表层为薄土及花岗岩,年平均气温.℃,最高气温.℃,最低气温零下.℃,年降水量毫米。三是环境优势明显。近海邻港,交通条件优势突出。我区境内KV输变电站已开工建设,并有KV输变电站座,千伏输变电站座,输变电站设施齐全,为风电场的建设提供了良好的支撑条件。

  自年月份以来,贵公司的开发部、技术部、风电公司、工程部、树塔公司及设备安装公司余次来我区镇,经过勘测、设计、基础、树塔、安装、调试等一系列工作,今年月日,由贵公司投资万元高达米的测风塔及设备均安装调试完毕。到目前为止,所测数据均达到建立风力发电厂的要求。如一年内所测数据有天达到要求,该项目明年初即可开工建设。同时,我区去年通过发改部门已将该项目转报省发改委,申请将其列入省风力发电“”规划。

  在学习了《风力发电技术》这门课之后,学生初步掌握了风力机结构组成和工作原理,重点掌握了风力机叶片设计的理论,为了将理论知识转化为实际的动手能力,开设了课程设计。学生通过设计风力机叶片,可以熟练掌握风力机叶片设计原理,并能够通过结合动量叶素理论相关知识与给定的环境条件设计出工作叶片,掌握风力机叶片设计及制造知识,学习并熟悉SolidWorks等工程软件进行风力机叶片的三维建模,树立学生理论知识指导设计的工作思想,加深其对现场生产实际的了解,培养其对工程技术问题严肃认真、负责的态度,为其以后从事实际工作打下坚实的基础[1]。

  《风力发电技术》课程设计要求学生在一周时间内完成,在此期间,学生在接到课程设计任务书后,要根据任务书的内容要求,完成包括气象资料收集,风力机叶片参数的计算和风力机叶片三维图形的绘制等。本课程设计任务有一定难度,部分学生反映虽然时间紧张,但是通过课程设计基本掌握风力机叶片设计的相关知识,学会了解决比较复杂工程问题的思路和方法,收获很大。本次课程设计的过程如下:2.1课程设计任务书的编写。课程设计任务书在课程设计开始前下发给学生,任务书包含了本次课程设计要求学生完成的任务内容,课程设计的基本要求、工作计划的进度安排和评级方式等,如果有必要,在任务书中要完成对班级人员的分组,保证每组一个题目,每个人数据不能重复。任务书要逻辑清晰,结构严谨,内容完备,保证同学们能够准确理解课程设计题目意义,在老师的指导下,能够比较顺利的完成课程设计。风力机叶片设计流程图如下:2.2气象资料的收集。如图1所示,风力机叶片设计的开端有两个,分别是对当地风资源进行评估和确定风力机的额定功率,其中风资源的评估要必须要收集风力机当地的最少一年时间内的测风数据。但是,由于国内目前的气象数据基本上都在气象局,而对于风电企业来说,风资源数据相当于资产,因此作为学生很难获取。学生主要通过网上查询风力机设计当地的风资源数据,再对数据进行处理,估算出平均风速、最大风速和有效风能密度。2.3风力机叶片设计理论和计算。风力机叶片主要参数包括风轮直径、轮毂直径、叶片长度、叶片数、叶片沿展向的各个翼型弦长、翼型扭角、叶片安装角以及符合风力机叶片空气动力学的翼型选择等。陈启卷[2]总结了风轮直径、叶片数风能利用系数等参数的选择和计算方法,并总结了利用Wilson理论,计算叶片安装角和翼型弦长的方法;李伟[3]通过系统的比较了风力机叶片空气动力学设计中的Glauert方法和Wilson方法,由于Wilson方法在Glauert方法的基础上引入了叶片尖端涡流损失和升阻比对叶片最佳性能的影响,因此成为国内最常用的风力机叶片设计理论。根据Wilson理论或者Glauert理论,利用MATLAB软件可以精确得到叶片沿展向的弦长分布和安装角随叶片直径方向的数据分布[4]。风力机叶片翼型的种类有很多,选择翼型的时候要综合考虑翼型对升阻比的影响,对风力机失速性能的影响以及最大限度地获取风能。翼型的选择和数据获取有两种方法,第一种方法是利用profili航空翼型设计软件,选择比较适合风力机的翼型,或者设计新翼型,然后所选翼型的TXT数据,第二种方法是登录airfoil网站,选择合适翼型,获取翼型的TXT数据。利用Excel软件对翼型数据进行简要处理,删除不必要的x和y轴名称,增加z轴数据,这样就可以利用SolidWorks软件,绘制翼型轮廓曲线。利用以上两种方法都可以同时获得所选翼型的升阻比随攻角的变化关系,对于分析翼型的空气动力性能有重要作用。获得翼型的TXT数据是对叶片进行是三维建模的必要条件[5]。2.4风力机叶片的三维建模。风力机叶片是一个平滑的流线型弧面,每一个断面必须均匀过渡,三维建模可以通过SolidWorks、AutoCAD等软件实现,本文以SolidWorks为例,大致可以分为两步:(1)基准面上翼型轮廓绘制:将风力机叶片沿展向从叶根到叶尖平均分成至少15等份,选定最佳叶尖速比λ为7,计算得出每个截面的比速λi,再通过计算每个截面翼型的弦长和扭角,然后在每个基准面上输入翼型数据,生成15个基准面上翼型组,如图2所示。(2)叶片实体建模:在完成每个基准面上翼型轮廓曲线绘制后,将每个翼型轮廓曲线依次连接,选择SolidWorks的“凸台/放样”工具,通过放样,生成叶片的实体三维模型,根据实际情况,需要对叶片轮廓进行修整,使叶片轮廓成圆滑的流线型。最后对叶片的叶尖和叶根进行优化处理,完成叶片的三维建模。如图3所示。

  在课程设计的过程中,需要严格要求学生按照风力发电机叶片设计流程,分步骤完成所有的设计过程,在此过程中学生可以比较系统地掌握风力机叶片设计过程重要参数的选择方法,风力机叶素弦长、扭角和翼型的计算方法,最后通过SolidWorks等三维设计软件完成对叶片的三维建模。学生在掌握了叶片的建模后,可以在以后更进一步研究叶片内部结构和制造方法,对叶片进行载荷分析,为下一步的学习和工作奠定基础。

  [1]姚兴佳,宋俊等.风力发电机组理论与设计[M].北京:机械工业出版,2013.

  [3]李伟.风力机叶片设计及气动特性分析[D].呼和浩特:内蒙古工业大学,2010(5).

  [4]樊炎星.1.0MW水平轴风力机叶片设计研究[D].重庆:重庆大学,2010(5).