1. 国外风力发电机研究现状
该技术采用空气动力学原理,针对垂直轴旋转的风洞模拟,叶片选用了飞机翼形形状,在风轮旋转时,它不会受到因变形而改变效率等;它用垂直直线4-5个叶片组成,由4角形或5角形形状的轮毂固定、连接叶片的连杆组成的风轮,由风轮带动稀土永磁发电机发电送往控制器进行控制,输配负载所用的电能。
该技术原理根据空气片条理论,实际计算可选取垂直风机旋转轴的切面进行计算模型,按叶片实际尺寸,每个叶片的旋转轴心距离为N米;用CFD技术进行模拟气动系数计算,计算原理采用离散数字方法求解翼形断面的气动力,用网格方法对雷诺数流动涡量分布比较形成高雷诺数下对Navier-Stokes方程进行数字模拟计算的原理结果。
采用稀土永磁材料发电的原理,配套与空气动力学原理的风轮,采用直驱式结构进行旋转发电。
专利技术:一种风力发电机 由于此种设计结构采用了特殊空气洞力学原理、三角形向量法的连接方式以及直驱式结构的原理,使得风轮的受力主要集中于轮毂上,因此抗风能力较强;此种设计的特性还体现在对周围环境的影响上,运转时无噪音以及电磁干扰小等特点使得新型垂直轴风力发电机优越性非常明显。
生产该类型垂直轴风力发电电源系统产品最多的是日本(2002年开始研究),还有英国、加拿大等国也在研制中,这些国家的大部分产品在风轮设计当中采用平行连接杆,这种方式对发电机输出轴要求较高,并且结构相对复杂,现场安装程序也偏多。另外,从力学方面分析,H型垂直轴风力发电机功率越大、叶片越长、平行杆的中心点与发电机轴的中心点距离越长,抗风能力就越差,因此,采取三角形向量法,可以弥补了上述的一些缺点。
2. 国外风力发电发展现状
十四五规划把风电、光伏和水电列为重点发展方向。跟火电比主要是污染小,碳排放低
3. 风力发电机的现状与发展趋势
一般立风电机组的地方都是偏僻的山上,远离繁华的地方,一旦这个地方立上风电机组,发展的可能性不太大。
4. 风力发电机的研究背景
风能资源是清洁的可再生能源,风力发电是新能源中技术最成熟、最具开发规模条件和商业化发展前景的发电方式之一。风力发电成本低,并且在技术上日趋成熟,成为电力系统结构中相对增长速度最快的新能源发电。风力发电代替传统能源发电的比例正逐步上升,并在电力系统受越来越受到欢迎和重视。要进行风力发电系统的研究,传统的方法是将发电机与风轮机相连,在现场做实验,但是这样做成本较高并且可能影响电力系统的运行。仿真建模技术投入低,见效快,因而在风力发电的研究领域得到了越来越广泛的应用,极大地丰富了风力发电的研究手段。
技术实现要素:
本发明提供了一种风力发电系统研究方法,建立风力发电系统模型,所述模型包括:
风速模型、风力发电机组气动性能模型、传动系统动力学模型和感应电机模型。
所述传动系统动力学模型是传动齿轮模型,感应电机模型是三相同步发电机模型。
具体实施方式
风力发电的原理是利用风带动风车叶片转动,将风能转化为机械能,然后机械能带动风力发电机发电。所有风力发电机的功率输出是随着风力而变的。强风下最常见的两种限制功率输出的方法是失速调节和斜角调节。使用失速调节的风电机,超过额定风速的强风会导致通过叶片的气流产生扰流,令风轮失速。当风力过强时,叶片尾部制动装置会动作,令风轮剎车。使用斜角调节的风电机,每片叶片能够以纵向为轴而旋转,叶片角度随着风速不同而转变,从而改变风轮的空气动力性能。当风力过强时,叶片转动至迎气边缘面向来风,从而令风轮剎车。
风力发电系统的建模与仿真,主要包括以下几方面内容:(1)了解风力发电技术的发展趋势和最新动态。(2)研究风力发电系统的基本原理,包括风力发电的基本原理、风轮机理论、水平轴风力发电机结构、定浆距风力发电机组和永磁同步发电机基本原理。(3)确定风力发电机组的数学模型,主要有风速模型,风力发电机气动性能模型,传动系统动力学模型和感应电机模型。(4)研究matlab仿真建模的相关理论并利用matlab仿真软件搭建仿真模块准备仿真。(5)对风力模型进行仿真并分析仿真结果。
通过建立的风力发电系统模型,根据风速模型的仿真曲线,分析风轮机和发电机各部分曲线的变化情况和整个系统的仿真曲线图。在并网以前电压的波形基本上是正弦形状的,转速基本上是稳定的。并网以后虽然受到了电网的干扰,但转速上升到额定转速后再没有多大变化;电流的波形虽然是正弦的,但整体的趋向也发生了相应的波动。变桨距控制系统在风力发电机组起动时,通过变距来获得足够的起动转矩;起动以后,当低于额定风速运行时,风力发电机组状态控制为转速控制。当高于额定风速运行时,通过调整桨叶节距,改变气流对叶片的攻角,可以改变风力发电机组获得的空气动力转矩,使功率输出保持稳定。额定风速之后的机组状态控制主要由桨距角调节实现,控制系统保持风力发电机组运行的安全可靠性。
本发明利用matlab软件建立风力发电系统控制模型以及完整的风力发电样例系统模型,对自建的风力发电系统控制模型进行仿真分析,验证风力发电系统控制模型的可用性,并且通过单曲线绘图对模拟结果进行了分析,从仿真图形分析,能够基本反映风力发电机的运行情况。
值得说明的是,虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理,但是应该理解,本发明并不限于所公开的具体实施方式,对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合,这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。
5. 国内外风电机组技术发展趋势
1、 金风科技:国内最大的风力发电机组整机制造商。
2、 明阳智能:大型风力发电机组制造商、风电电站运营商。
3、 运达股份:根据海上风资源环境特点,开发完成了5MW海上风电机组样机。
4、 大金重工:全球风电装备制造产业的第一梯队企业。
5、 天顺风能:国内最具规模的风力发电塔架专业制造企业之一。
6、 节能风电:专业化的风电项目开发、建设及运营商。
7、 金雷股份:专业研发、生产风电主轴的高新技术企业。
8、 三峡能源:在行业内技术及影响力方面具有显著优势,注重陆上风电、海上风电协同发展和区域均衡布局。
9、 泰胜风能:国内风电塔架行业居于领先地位。
10、 海力风电:国内领先的风电设备零部件生产企业之一。