风力发电传动系统的现状及未来发展
一.风能资源及其开发利用
二.风力发电基础知识
风力 发电
三.风力发电运行方式 四. 风电开发各国现状 六. 风力发电机主传动系统
一.风能资源及其开发利用
1.1风能开发利用的历史
1.1.1 风能利用 人类在公元前就开始利用风力提水、灌溉、磨面、船舶航行，且我 国是最早使用帆船和风车的国家之一。
1、叶片；2、叶柄；3、轮 毂；4、风轮轴
1、平板型；2、弧板型；3、流线型
流 线 型 叶 片 的 结 构 与 材 料
1、尾舵：小型、微型 2、舵轮：小型、中型 3、电动对风装置：中型、大型 4、自动调向风轮：下风式
位于加州Altamont Pass 之φ型转子
常见的三种风车的型式
切换（单种） （各种）兼用
三 风力发电运行方式
三 风力发电运行方式
风电——柴油发电并联系统图
三 风力发电运行方式
3.2、并网运行方式
风力发电机组与电网连接，由电网输送电能。 10Kw以上直至Mw级机组皆可采用此方式。
恒速恒频 (一） 变速恒频
简单可靠，对风能利用不充分。
风能利用率提高，但必须增加实 现恒频输出的电力电子设备，解 决变速运行共振问题。
一.风能资源及其开发利用
5000年前埃及古画上的帆船
古代波斯和中国的垂直轴风车
荷 兰 水 平 轴 风 车
中世纪的欧洲风车磨坊
美国农场风车
草原上的风电场
一.风能资源及其开发利用
1.1.2、风力发电发展简史 起源：世界上第1台用于发电的风力机于1891年在丹 麦建成 。 发展：风电技术经过20年的开发日臻成熟，商业化 机组的单机容量从55 kW增加到1 650 kW，风电成本 从20美分/（kW·h），持续下降到5美分/（kW·h） 运行可靠性和发电成本接近常规火电，迅速发展成 为初具规模的新兴产业。 目前风力机之最为美国CE公司的“超级风力机”， 单机功率为7.3MW，风车直径为112m。
(1)风能：空气运动产生的动能称为“风能”。 (2)风能密度：单位时间内通过单位截面积的风能。 (3)风速与风级：风速就是空气在单位时间内移动的距离，国 际上的单位是米／秒或千米／小时。分13级. (4)风向与风频：通常把风吹来的地平方向定为风的方向，即 风向。风频是指风向的频率，即在一定时间内某风向出现的 次数占各风向出现总次数的百分比. (5)风的测量：风的测量仪器主要有风向器、杯形风速器和三 杯轻便风向风速表等。
(a)荷兰四叶片式风车：荷兰过 去世纪中数以千计大幅运用， 今日仅有少数地方看见。效率 低 (7%) 且输出功率小，约仅 10马力(hp)
(b)美国多叶片型风 车： 可靠度高，且在小 风力情况下仍能操 作，20世纪时大量 用于汲水灌溉
(c)双叶片型风力 机： 今日大量使用的 原型机。
1、叶片 2、风轮 4、刹车
5、低速轴
6、齿轮箱 7、发电机 8、控制器 9、风速计 10、尾舵 11、机舱 12、高速轴
13、14调向
15、塔架
三 风力发电运行方式
3.1、独立运行方式（离网）

风力发电机组输出的电能经蓄电池蓄能，再供应用 户使用，如需要交流电，则要加逆变器。
风力——柴油 联合发电 风力——太阳能光电池
二、风力发电基础知识
2.1 风的形成
风是地球外表大 气层由于太阳的热辐 射而引起的空气流动； 大气压差是风产生的 根本原因。 地球上的风主要有三 种成因：大气环流、 季风环流、和局部环 流。
二、风力发电基础知识
山谷风
海陆风
二、风力发电基础知识
2.2、风的能量
1、产生能量的基本要素：风具有一定的质量和速度。 2、风能的一些主要特性参数：
二、风力发电基础知识
2.3 什么样的风能可以利用？

年平均风速6m/s：风能资源丰富区。建设大型风电场，并
网发电




年平均风速>4.5m/s：风能资源丰富区 年平均风速在4～4.5m/s：基本相当于风能资源丰富区 年平均风速在3～4m/s： 利用价值较高，有前景 一般风速为3m/s以上：能发电，我国这样的地区分布广泛 年平均风速<2m/s：目前还没有什么利用价值。
一.风能资源及其开发利用
1.2 全球风电产业发展现状及发展趋势
根据全球风能理事会统计数据显示，2010年以来，全球 风电增速开始放缓，进入平稳发展阶段，新增装机容量保持在 40GW左右。统计数据如下图所示。
一.风能资源及其开发利用
据GEEC统计，截止2011年年底，风 电累计装机容量排名前五位的国家分别 为中国、美国、德国、西班牙和印度， 五国合计累计装机容量占全球市场分额 的74%。中国新增和累计风电装机容量分 别占全球市场份额的43.5%、26.2%，双 居世界第一。
（二）风电场
1、概念 • 在风能资源良好的地区，将几十台、几百台或几
千台单机容量从数十kw、数百kw直至Mw级以上 的风力发电机组按一定的阵列布局方式成群安装 而组成的风力发电机群体，称为风力发电场，简 称风电场。 • 风力发电场属于大规模利用风能的方式，其发出 的电能全部经变电设备送往大电网。
大阪城风电场图
3、辉腾锡勒风电场
• 辉腾锡勒风电场是1995年成立的风电企业。 场址位于内蒙中旗，海拔2010～2131m，风 速7.4～8.2m/s。规划容量1200MW，年发电 量33亿千瓦时。 • 现装机72台，总容量42.7MW。 • 股东：龙源电力集团公司(50%)
辉腾锡勒风电场图
南通将建成亚洲最大风电场
除了破坏性极大的风（如台风、龙卷风） 绝大多数风速在2米/秒以上的风能都是可以利用的。
2.4、风能资源与风能利用概况
一、风能资源的分布
（一）世界风力资源分布
• 全球大气中总的风能量约为10 14MW，其中蕴藏的可被开发利用的风能约 有3.5×10 9MW，这比世界上可利用的水能大10倍。
世界风能资源评估
1、广东省南澳风电场
• 南澳地处台湾海峡西南端喇叭口，风力资源丰富，风电 场年平均风速达8.54米/秒，年有效风速时数超过7000小 时，有效风能密度达1011瓦/平方米，风况属世界最佳之 列，是我国少有的可以大规模开发风力发电场的地域之 一。 • 已安装风力机132台,总装机容量达570MW,年发电量达1.4 亿千瓦时,成为亚洲海岛最大的风力发电场; • 目前，总装机容量达75.5MW的两个大型风电项目正在建 设中，投资22亿多元的3个海上风电场项目已投入前期工 作。
南澳风电场图
2、达坂城风力发电一场 • 达坂城风力发电一场位于兰新铁路及乌喀公路一 侧，达坂城谷地，年平均风速8.1m/s。 • 新疆水利厅1986年成立新疆风能公司、新疆风能 研究所、新疆新风科工贸有限责任公司“三位一 体”的高科技实体。 • 1989年建成了当时亚洲最大的大型风力发电场， 并成功地高质量运行管理至今，新疆金风科贸公 司现装机42台，总容量18.4MW。
3
4、风速级别：v 0.86 B 2
风级、风速与浪高对照表
5、影响风速的主要因素
（1）垂直高度（2）地形地貌（3）地理位置（4）障碍物 （5）季节、昼夜
典型分布
1、大城市 2、城市及多树农村 3、平原、沿海
1 2 1 1 3 2 风能：E 2 mv 2 vAv 2 v A 风能密度：E 1 v3 0 2 有效风能密度 风能玫瑰图
（二）我国风力资源分布
• • 全国风能储量约4.83×10 9MW ，可开发利用的风能资源总量达2.53亿kw。 主要分布在新疆、内蒙古等北部地区和东部至南部沿海地带及岛屿。
二、风力发电基础知识
2.5 风电设备
2.5.1 风力发电机组的种类与特征 按风轮旋转轴与地面的关系分为垂直轴风力 机和水平轴风力机。
(2) 美国-风电产业大步前进中
• 1997年前一直是雄居世界第一的风电大国，到2001年 底，美国风电总装机为4250MW，居世界第2位。
• 近两年美国又开始重视风力发电的发展，加大支持 力度，将旧机更新换代，并制定了雄心勃勃的技术 研究发展计划，最终日标是要将风电电价降到2.5美 分/wh。 • 目前联邦政府规定，可再生能源每发1kwh电可减1.5 美分的税。1998年6月，议会提出“可再生能源有价 证券法规”(RP5)，规定新能源必须在电力发电来源 中占有一定比例，使得风力发电在总发电量中所占 比重有可能从1998年的2％提高到2010年的5.5％。
一个给定地点一段时间 内各种方向出现的频率。
风向玫瑰图
某风向频率
某风向出现次数 100% 风向的总观测次数
瞬时风速：某一瞬间测得的风速 1、 平均风速：一段时间内，瞬时风速的算术平均值
某相同风速时数 100% 某风速频率 2、 测量风速总时数 风速变幅：最大风速与最小风速之差 起动风速：下限 3m/s 3、 切除风速：上限 20m/s 有效风速：3~20m/s
一.风能资源及其开发利用
一、现状
MW 德国
美国 丹麦
1994
643 3630
1997
2000
2001
8730 4250
2002
10900 4708
2003
12828
1700
世界
40000
(1) 德国-世界风电领头羊
• 装机规模世界第一； • 风电发展十分普及； • 德国政府计划，到2010年要使新能源占总装 机容量的10％，2050年时达到50％。
一.风能资源及其开发利用




风能利用已有几千年的历史 由于它的缺点使得它不能规模化利用 现在技术问题解决，使得风力发电逐步发展起来 经济危机、能源安全等问题给了风能等可再生能源 发展的机会，现在风力发电技术是可再生能源中最 完善的，风电在欧洲所占比例逐步上升。 亚洲国家最重视风能的是印度和中国。 可再生能源的近期发展方向是以风力为主 我国新疆达坂、内蒙风力发电技术是最先进的，有 国家重点项目 风力丰富＋对土地的占用少＋不受昼夜影响＋存在 广泛＋政府重视＋解决就业，使风能发展越来越快