
風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電機組、支撐發(fā)電機組的塔架、蓄電池充電控制器、逆變器、卸荷器、并網(wǎng)控制器、蓄電池組等組成;風(fēng)力發(fā)電機組包括風(fēng)輪、發(fā)電機;風(fēng)輪中含葉片、輪轂、加固件等組成;它有葉片受風(fēng)力旋轉(zhuǎn)發(fā)電、發(fā)電機機頭轉(zhuǎn)動等功能。風(fēng)速選擇:低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機能有效提升風(fēng)力發(fā)電機在低風(fēng)速區(qū)域的風(fēng)能利用,在年平均風(fēng)速小于3.5m/s,且無臺風(fēng)的地區(qū),推薦選用低風(fēng)速產(chǎn)品。
風(fēng)力發(fā)電機組進行發(fā)電時,都要保證輸出電頻率恒定。這無論對于風(fēng)機并網(wǎng)發(fā)電還是風(fēng)光互補發(fā)電都非常必要。要保證風(fēng)電的頻率恒定,一種方式就是保證發(fā)電機的恒定轉(zhuǎn)速,即恒速恒頻的運行方式,因為發(fā)電機由風(fēng)力機經(jīng)過傳動裝置進行驅(qū)動運轉(zhuǎn),所以這種方式無疑要恒定風(fēng)力機的轉(zhuǎn)速,這種方式會影響到風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率;另一種方式就是發(fā)電機轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化,通過其它的手段保證輸出電能的頻率恒定,即變速恒頻運行。風(fēng)力機的風(fēng)能利用系數(shù)跟葉尖速比(葉輪尖的線速與風(fēng)速的比值)有關(guān),存在某一確定的葉尖速比,使Cp達到最大值。因此,在變速恒頻運行方式下,風(fēng)力機和發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可在很大范圍內(nèi)變化而不影響輸出電能的頻率。因此風(fēng)力發(fā)電機組經(jīng)常用變速恒頻法保證輸出頻率恒定。
小型風(fēng)力發(fā)電機組,雖然種類很多.但其結(jié)構(gòu)大致可分為兩大部分。其中機械部分包括:風(fēng)輪、傳動機構(gòu)、限速或調(diào)速機構(gòu)、剎車機構(gòu)、機座回轉(zhuǎn)體塔架等;電器部分包括:發(fā)電機、配電盒或控制器、蓄電池、逆變器等。各部分的功能簡介如下:
風(fēng)輪風(fēng)輪是風(fēng)力發(fā)電機組的能量轉(zhuǎn)換裝置,它的作用是將風(fēng)朗轉(zhuǎn)換為機械能,利用風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動,帶動發(fā)電機發(fā)電。風(fēng)輪是風(fēng)力機的重要構(gòu)件,主要由葉片、葉柄、輪級三部分組成。
傳動裝量介于風(fēng)輪與發(fā)電機之間的變速機構(gòu)。其作用是改變傳動方向和變速之用。對于百瓦級微小型風(fēng)力發(fā)電機組來說,由于發(fā)電機均采用低速發(fā)電機,所以,一般省去了傳動裝置,風(fēng)輪與發(fā)電機之間采用直接連接。
限速機構(gòu)和調(diào)速機構(gòu)風(fēng)力機工作環(huán)境比較惡劣,受自然風(fēng)況影響較大,有時要受到突發(fā)性陣風(fēng)或強風(fēng)的吹襲。為了保證風(fēng)力機安全可靠地運轉(zhuǎn),并使風(fēng)輪在一個限定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作,就需要設(shè)置必要的調(diào)速和限速機構(gòu)。常見的調(diào)速機構(gòu)有離心變矩、風(fēng)輪側(cè)偏、機頭側(cè)仰、氣動阻尼、風(fēng)輪偏心、配重尾翼等形式。
機座回轉(zhuǎn)體機座回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)非常簡單,但卻是風(fēng)力機的重要構(gòu)件之一,其作用是文撐整個機頭(風(fēng)輪與發(fā)電機等),并使其在塔架上端自由回轉(zhuǎn)。
調(diào)向機構(gòu)其作用是使風(fēng)輪葉面總保持與來風(fēng)處于垂直狀態(tài),從而使風(fēng)帆獲得最大的風(fēng)能,以實現(xiàn)最大的功率輸出。高速螺旋槳式風(fēng)力機按風(fēng)輪與來風(fēng)所處的空間位置分為上風(fēng)式(亦稱迎風(fēng)式)、下風(fēng)式(亦稱背風(fēng)式)兩種。
塔架一般分為懸架式、簡式和獨桿拉索式。百瓦級小型風(fēng)力發(fā)電機大都采用獨桿拉索式。
發(fā)電機發(fā)電機是整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的做功裝置。它的作用是將機能轉(zhuǎn)換成電能。常用的發(fā)電機有直流發(fā)電機、硅整流發(fā)電機。硅整流發(fā)電機又有永磁式與激磁式之分。硅整流發(fā)電機與直流發(fā)電機相比,具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、低速充電性能好等特點。
配電盒或控制器配電盒或控制器是風(fēng)力發(fā)電機組維持向外正常供電不可缺少的部件。對風(fēng)力發(fā)電機組來說,由于自然風(fēng)時大時小,成時有時無,不能用發(fā)電機直接向用電設(shè)備供電,而必須與蓄電池共同使用才能保證輸出電壓穩(wěn)定。對蓄電池來說,過充電或過放電都會降低其使用壽命。因此,配電盒中必須具有必要的保護裝置,以保證發(fā)電機組的正常使用。
蓄電池蓄電池在風(fēng)力發(fā)電機組中,既是儲能裝置,又起穩(wěn)定輸出電壓的雙重作用。按電解質(zhì)的不同,可分為酸性蓄電他、堿性蓄電池兩類。常用的有鉛酸蓄電池、鐵鎳電池、錫鎳電池。
逆變器逆變器是一種將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的裝置。微小型風(fēng)力發(fā)電機組輸出電壓一般有12v、24V、36v,只能供相應(yīng)電壓的直流用電器使用,而目前大多的家用電器如:電視機、洗衣機、電冰箱、電動機等都使用220V交流電。因此,必須使用逆變器將直流電變換成交流電,以供家電使用 。
風(fēng)速及風(fēng)向的變化對風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電量有著較大的影響,通常,塔架越高,風(fēng)速越大,氣流越平穩(wěn),發(fā)電量越大。因此風(fēng)力發(fā)電機的選址應(yīng)慎重考慮,每一次安裝都不同,而且要考慮塔筒高、電池組的距離、當(dāng)?shù)匾?guī)劃要求以及建筑和樹木這些障礙物等因素。風(fēng)機安裝與選址具體要求如下:
風(fēng)力發(fā)電機組推薦的最小塔高是8米或距離障礙物5米以上安裝范圍中心的100m范圍之內(nèi)盡量沒有障礙物;
相鄰兩臺風(fēng)機的安裝應(yīng)保持在8~10倍風(fēng)輪直徑的距離;風(fēng)機選址應(yīng)避開紊流。選擇年平均風(fēng)速較大的地區(qū),具有較穩(wěn)定的盛行風(fēng)向,且風(fēng)速的日變化與季變化小;
風(fēng)機高度范圍內(nèi)的垂直方向的風(fēng)速切變要小;選擇盡可能少的自然災(zāi)害的地方;
選擇安裝位置時安全是首要關(guān)注的。因此,即使是在一個風(fēng)速資源較不理想的地方安裝風(fēng)力發(fā)電機,安裝時風(fēng)輪葉片不得旋轉(zhuǎn) 。




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