风电机组的技术发展趋势 1、单机容量持续增大，单位成本迅速下降。

风电机组的技术发展趋势 2、风机类型越来越多，控制技术越来越先进。

1.1风电场及变电站主要设备
由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、
控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。

(1) 风轮：由叶片和轮毂组成，是风力发电机组获取风能的关键部件。

(2) 传动系统：由主轴、齿轮箱和联轴节组成（直驱式除外）。

(3) 偏航系统：由风向标传感器、偏航电动机或液压马达、偏航轴承和齿轮等组成。

(4) 液压系统：由电动机、油泵、油箱、过滤器、管路和液压阀等组成。

(5) 制动系统：分为空气动力制动和机械制动两部分。

(6) 发电机：分为异步发电机、同步发电机、双馈异步发电机和低速永磁发电机。

(7) 控制与安全系统：保证风力发电机组安全可靠运行，获取最大能量，提供良好的电
力质量。

(8) 机舱：由底盘和机舱罩组成。

(9) 塔架和基础：塔架有筒形和桁架两种结构形式，基础为钢筋混凝土结构。

变压器：利用电磁感应原理制成的一种静止的电气设备，将某种电压等级的交流电能转成频率相同的另一种或几种电压等级的交流电能。

(1)断路器：
作用：控制和保护，断路器除长期承受分断、关合负荷电流外，还可分断或关合短路电流；并具有一定的动、热稳定性。

分类：按其灭弧介质，可分油断路器、空气断路器、六氟化硫(SF6)断路器、真空断路器等。

(2)负荷开关：
作用：控制电路，用来承受和分断、关合负荷电流，具有一定的动、热稳定性，但不能分断短路电流，在一定条件下，可以关合短路电流。

分类：按其灭弧介质，可分产气式负荷开关、压气式负荷开关、六氟化硫(SF６)负荷开关和真空负荷开关。

负荷开关与熔断器组合使用，还可使其具有过电流
保护功能。

(3)熔断器：
作用：电路的过电流保护。

分类：分为户外式和户内式两种，户
外式为跌落式熔断器，户内式
为限流型熔断器。

(4)隔离开关：
作用：隔离电源的安全作用。

隔离开关具有一定的动、热稳定性，但不可带负荷电流开断电路。

隔离开关一般均配合断路器使用，隔离开关也可作接地开关用。

箱式变电所是一种将高压开关设备、变压器、低压配电设备、功率因数补偿装置及电度计量装置等变电站设备组合成一体的快装型成套配电设备。

1、结构紧凑，占地少； 1、箱式变安装周期短，可比老式
2、安装方便，建造快速；土建配电室缩短一倍的时间；
3、投资省，效益高； 2、占地面积小，如一台老式变压
4、组合方式灵活；器的配电室占地在100m2以上，而
5、通用性互换性强；箱式变则仅需约30m2；
6、可靠性和安全性比较高； 3、投资省，不同型号的箱式变比
7、自动化程度高；配电室节省的资金不尽相同。

8、外形美观，易与环境协调。

风电场
在风能资源较好的范围内将风力发电机按一定布局方式，成群安装组成的向电网供电的群体。

风电场的发展
(1)地域逐渐扩大，最早在美国投建，逐渐发展到世界各地，包括丹麦，荷兰，德国，英国，中国等。

(2)容量逐渐增大。

风电场址选择
1.风力资源丰富，年平均风速6-7m/s以上。

2.风电场地区的盛行风向。

3.测量和收集预选风电场址的风况特性。

4.详细的气象环境情况。

5.有风电场地区的地貌，地形资料。

6.风电场址距公路较近，关系到风电设备的运输。

7.距电网较近，影响风电工程费用。

8.距居民有一定距离。

9.尽量减少对耕地的占用。

风电场机组布置基本原则
1 根据风向和风能玫瑰图，使风机间距满足发电量较大，尾流影响较小的原则
2 风电机组的布置应根据地形条件，充分利用风电场的土地和地形，恰当选择机组之间的行距和列距，尽量减少尾流影响，并结合当地的交通运输和安装条件选择机位.
3 考虑风电场的送变电方案、运输和安装条件，力求输电线路长度较短、运输和安装方便。

不宜过分分散，便于管理，节省土地，充分利用风力资源。

风力发电机组尾流效应
风经过风电机组将部分动能转化为机械能，机械能转化为电能，从而使风速降低，对后面的风电机组发电量产生影响，即尾流效应。

按基本原则布置风机时，风电场尾流影响使发电量减少约5%左右。

风电机组布置基本原则
1、当盛行主风向为一个方向或两个方向且相互为反方向时，风力发电机组排列一般为矩阵式分布。

风力发电机组群排列方向与盛行方向垂直，前后两排错位。

2、当场地存在多个盛行方向时，风力发电机组排列一般采用“田”或圆形分布。

3、迎风坡上风机的排列。

4、风电场布置风电机组时，在行距（盛行风向）上要求机组间相隔5-9倍风轮直径，在列距（垂直于盛行风向）上要求机组间相隔3-5风轮直径。

风电场接入系统
风电机组根据风向玫瑰图确定风电场的主导风向，风电场内部的风电机组可以单排或多排布置。

每组由3～8台集电变压器组成，每组台数是由其布置的地形情况和箱式变电所引出的线路载流量以及技术经济等因素决定的。

风机机端变压器变比一般为690V/10kV，经集电线路汇集后，再经风电场升压变电站主变升压送至系统。

根据风电场容量大小，送入系统电压等级可以分别为35kv、110kV、220kV。

因此对每台风力发电机送入系统，要经过两级升压。

风电场内的风机就近升压主要有两种方式：
（a）采用两台或多台风力发电用一台机端变压器
（b）采用一台风力发电机接一台机端变压器
风电场内风力机组与变电站之间的连接有两种方式:直埋电缆、10kV架空线路
哪种方式电容大？
直埋电缆的电容较大，一般是架空线路的20～25倍，相当于在线路中并联了无功补偿设备，所以，对电缆集电线路等值时要计及所有集电线路的充电电容。

而传输线路为架空线路时，低压架空线对地电容相对来说较小，一般不计。

架空线路投资低，但在风电场内需要条形或格型布置不利于设备检修，也不美观。

采用直埋电力电缆敷设，虽然投资高，但风电场景观较好。

风－氢混合系统
氢的基本介绍
生产：水电解；分解富含氢的物质。

储存：压缩氢气；液态氢（-253摄氏度）；金属氢（和其它金属生成合成物质，然后通过加热重新得到氢）在忽略传输损耗的情况下，电能－氢（电解）－电（燃烧驱动汽轮机发电）系统的效率在18-24 ％。

风－氢混合系统将氢作为一个吸收多余风能的一个中间媒介，在可再生能源缺乏的时候释放能量。

1.4 大型风电场接入系统的连接方式和特点
大型风电场接入电力系统采用的主要方法：
交流接入方式适合于短距离风电场接入系统，技术较成熟、可靠性高，但需大量的无功补偿装置。

直流接入方式适用于中低压输配电、分布式发电高度的经济性、灵活性与可控性
交流输电方式
英文简称ASVC。

特点：
风电场和电网的频率需要一致;需要动态的无功补偿器;需要谨防电缆；电容和电网电抗之间产生谐振现象;电网故障影响风电场运行;固定资产投资低,但电缆投资昂贵,且电缆能量损失高。

带一个风电场（40个风机）ASVC单元
注：为了调节有功和无功 , 需要采用双馈感应机(DFIG)和加集中的静止无功补偿器。

高压直流输电方式
英文简称HVDC; 是以全控型电力电子器件为基础的电压源型换流器(VSC)的柔性直流输电
技术。

高压直流输电方式需大容量电力变换器 , 固定资产投资高;适合长距离输电;且与交流输电相比,其高容量的电缆投资和损失都带HVDC 输电的风电场比较小。

HVDC组网方式具有如下优点：
( 1 )用于大型风电场可简化结构，减少占地面积，显著降
低成本。

( 2 )多端直流系统结构灵活，易于扩充新的机组。

( 3 )采用直流母线缓冲风能可减小风力不确定性的影响。

( 4 )单点并网方式更利于分布式电力系统的稳定运行。

( 5 )网侧 VSC不但传递有功，还可以根据系统需要提
供无功，可明显改善电网侧电能质量。

( 6 )适于采用直流输电向电网中心输送风能,尤其是对于
极具前途的海上离岸式风电场更具优势。

太阳能热发电
将太阳辐射热能转换成高温蒸汽，并驱动蒸汽轮机发电。

与传统火电类似，电能质量优秀。

得益于廉价储热技术的应用，是一种电网友好型的发电方式。

稳定性、可靠性和可调度性都较光伏发电好。

太阳能光伏发电
利用“光生伏打效应”，直接将太阳辐射能转换为电能。

具有结构简单、建设周期短、维护简单、降价速度快、无噪声等优点
目前已得到了大力发展，分布式太阳能发电主要采用光伏发电。

能量存储困难，电能质量差，稳定性差。

分布式太阳能光伏电站优点（与大型（集中）电站比较）
大型集中电站对当地资源要求高，占用土地多，分布式电站相对资源条件要求低，不需要占用很多土地，可见缝插针
大型电站运输、安装十分繁琐，费用高，而分分布式相对安装方面集中电站投资巨大，分布式电站投资可大可小
集中电站必须解决上网电力传输问题，分布式电站可在低压侧并网，且可以就地发电、就地上网、就地消耗，实现就近供电，不需要长距离输送，也减少了线路损耗；不必配备储能装置，节省投资，电站电力可以全部得到应用，在电网供电紧张时缓解了用电压力。