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关于风力发电机组元件的研究

第一篇：关于风力发电机组元件的研究关于风力发电机组元件的研究、应用及改进因为环保问题的日益突出，能源供应的渐趋紧张，而且风力发电是新能源中技术最成熟的、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式,目前其发电成本已接近常规发电方式。所以风力发电作为一种清洁的可再生能源的发电方式，已越来越受到世界各国人民的欢迎和重视。中国的风能资源十分丰富。目前,我国的并网型风机主要由国外厂家提供的,大型风机也只能依赖进口或者与外商合作生产。在风机制造水平上,我国生产的最大风电机组功率为千瓦级别,国际主流机型兆瓦级风电设备在我国还处于研发阶段。但可以预计,随着兆瓦级风电设备的国产化和成功应用推广,中国即将成为世界风电发展最令人瞩目的国家之一。现在风力发电机组使用的大部分都是双馈异步发电机，此发电机的转子电气系统是由集电环与碳刷组成的换向器而实现的，由于接地碳刷的磨损没有监控或报警系统而使得接地碳刷的过渡磨损而导致集电环损坏。经过现场观察和研究发现：磨损的集电环基本都是ABC三相集电环轻微磨损，但接地侧集电环已经磨损严重不得不更换整个集电环装置，导致集电环的过渡报废，增大了风电机的检修维护费用和风电机的可利用率。如果能有效监控或者控制接地碳刷的过渡磨损而损坏集电环装置，现在行业内的解决办法是：研究更耐磨更好性能的接地碳刷，经过大量研究发现，虽然接地碳刷的性能有了很大的提高，但是不能解决集电环过渡磨损的根本性问题，由于接地碳刷在磨损范围内时对集电环的磨损程度是很小的，但是如果接地碳刷过渡磨损，导致碳刷连接导线的铜丝暴露出来后与集电环产生摩擦，这样就会使得集电环快速磨损，这样会在短时间内使得集电环磨损严重。为了控制接地碳刷连接导线铜丝不摩擦集电环，应该在碳刷未磨损到连接铜丝高度时产生接地保护信号，提示维护人员更换接地碳刷。为此特研究这种带有磨损极限保护报警的接地碳刷，原理图如下：同时，风力发电又是新能源发电技术中最成熟和最具规模开发条件的发电方式之一。因此，近几年来，中国的风力发电事业也得到了很快的发展。1中国的风能资源风能资源是由于地球表面大气流动形成的一种动能资源，因此一般说来，其特点是靠近地面的风速越低，风能就越小；而离地面越高风速越大，其风能也越大，因而在估算风能资源时，离地高度是关键因素之一。本文以离地10m高的风能估算。由于中国幅员辽阔，海岸线长，拥有丰富的风能资源，但地形条件复杂，因此风能资源的分布并不均匀。据中国气象科学研究院对全国900多个气象站测算，陆地风能资源的理论储量为32.26亿kw，可开发的风能资源储量为2.53亿kw，主要集中在北部地区，包括内蒙古、甘肃、新疆、黑龙江、吉林、辽宁、青海、西藏，以及河北等省、区。风能资源丰富的沿海及其岛屿，其可开发量约为10亿kw，主要分布在辽宁、河北、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南等省、市、区。但北部地区这些省、区，由于地势平坦、交通便利，因此有利于建设连成一片的大规模风电场，例如新疆的达坂城风电场和内蒙古的辉腾锡勒风电场等。2风电的发展过程和现状中国的风力发电是于20世纪50年代后期开始进行研究和试点工作的，当时在吉林、辽宁、新疆等省、区建设了容量在10kw以下的小型风力发电场，但其后就处于停滞状态。到了20世纪70年代中期以后，在世界能源危机的影响下，特别是在农村、牧区、海岛等地方对电力迫切需求的推动下，中国的一些地区和部门对风力发电的研究、试点和推广应用又给予了重视与支持，但在这一阶段，其风电设备都是独立运行的。直到1986年，在山东荣城建成了中国第一座并网运行的风电场后，从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段，但其特点是规模和单机容量均较小。到1990年已建成4座并网型风电场，总装机容量为4.215mw，其最大单机容量为200kw。在此基础上，风力发电从1991年起开始步入了逐步推广阶段，到1995年，全国共建成了5座并网型风电场，装机总容量为36.1mw，最大单机容量为500kw。1996年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，其特点是风电场规模和装机容量均较大，最大单机容量为1300kw。从1996～2002年末，中国风电装机总容量已达470mw。而一些省份风电装机容量见表1。表1一些省份2002年末风电装机容量省、区容量(mw)省、区容量(mw)辽宁102.51吉林30.06新疆89.65甘肃16.20广东79.29河北13.45内蒙古75.84福建12.00浙江33.05海南8.703风电场投资成本和风电机组的制造技术(1)风电场投资成本：风电场投资成本(单位千瓦造价)是衡量风电场建设经济性的主要因素，归纳起来有以下三个方面：①风电机组的制造成本，由于风电机组是风电场的主要设备，因此风电机组的制造成本将直接关系到风电场的总