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新能源笔记:一文轻松看懂风力发电

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-10-01   来源:风电网   作者:风电叶片   浏览次数:273
核心提示:风力发电是利用风力带动叶片和风轮旋转,把风的动能转化为机械能,再带动发电机组旋转发出电能,将风能转化为电能的一种清洁能源。一、风力发电项目主要设备和内容1.风力发电机组的类型风力发电机组的分类方法有很多种(1)按照机组的容量可划分为:微型风力发电机组<1kW,小型风力发电机组1kW~10kW,中型风力发电机组10kW~100kW,大型风力发电机组100kW~1000kW,兆瓦级风力发电机组>1000kW。目前国内外陆上风电场单机容量以1.5MW~6.25MW为主,海上风电场单机容量以8MW~13.XMW为

   

风力发电是利用风力带动叶片和风轮旋转,把风的动能转化为机械能,再带动发电机组旋转发出电能,将风能转化为电能的一种清洁能源。
一、风力发电项目主要设备和内容1.风力发电机组的类型风力发电机组的分类方法有很多种(1)按照机组的容量可划分为:微型风力发电机组<1kW,小型风力发电机组1kW~10kW,中型风力发电机组10kW~100kW,大型风力发电机组100kW~1000kW,兆瓦级风力发电机组>1000kW。
目前国内外陆上风电场单机容量以1.5MW~6.25MW为主,海上风电场单机容量以8MW~13.XMW为主,随着风电机组制造技术的不断进步,单机容量将越来越大。
(2)按照机组的运行方式可划分为:离网型风力发电机组,并网型风力发电机组。
(3)按照机组风轮轴的状态可划分为:垂直轴风力发电机组,水平轴风力发电机组。
(4)按照机组风轮的叶片数目可划分为:单叶片风力发电机组,双叶片风力发电机组,三叶片风力发电机组,多叶片风力发电机组。
(5)按照机组风轮的位置可划分为:上风向风力发电机组,下风向风力发电机组。
(6)按照机组的控制方式可划分为:定桨距风力发电机组,变桨距风力发电机组。
(7)按照机组的转速与电能频率的关系可划分为:恒速恒频风力发电机组,变速恒频风力发电机组。
(8)按照机组驱动链的型式可划分为:直驱型风力发电机组,半直驱型风力发电机组,双馈异步型风力发电机组。
(9)按照安装环境或海拔分类常温风力发电机组,温带地区;低温风力发电机组,寒带地区;高温风力发电机组,热带地区;海上风力发电机组,海上环境。
低海拔风力发电机组,海拔高度通常低于1000米;高原风力发电机组,海拔高度通常在1000米至3000米之间;高海拔风力发电机组,海拔高度通常超过3000米。
2.风力发电机组的基本结构风力发电机组主要由叶片、轮毂、机舱、变桨/偏航系统、发电机、齿轮箱(直驱型风力发电机组无齿轮箱)、塔筒、刹车系统、变流器和控制系统等组成。
风力发电机组虽然有很多种分类,但目前占据主导地位的是“三叶片、水平轴、上风向、变桨、变速、恒频、并网型风力发电机组”,其机械结构图示例如下:双馈异步风力发电机组基本结构图,仅供参考3.风力发电机组额定输出电压风力发电机组额定输出电压的选择应根据风电场规模、机组容量等因素综合比较确定。
国内风电机组的额定输出电压通常为690-1500V,目前常用的为690V和1140V两种。
4.风电变压器变压器是利用电磁感应的原理,将一种电压、电流的电能转化成同频率的另一种电压、电流的电能。
新能源风力发电项目由于发电机额定输出电压较低,为了减少低压大电流线损,在风机侧一般安装35kV变压器,第一次升压,通过集电线路送至升压站(汇流站),经升压站主变压器升压后并入主网(如:35kV升至110kV)。
5.风力发电机组变电单元风电机组与机组升压变压器间的连接适宜采用一机一变的单元接线。
风力发电机组配置的变压器及其高、低压配电设备,用于升高风力发电机组电压,布置在风力发电机组附近或机舱、塔筒内,简称机组变电单元。
6.风电箱式变压器箱式变压器是将传统变压器设计在箱式壳体中,具有体积小、重量轻、低噪声、低损耗、高可靠性。
风电机组的箱式变压器并不只是变压器,它相当于一个小型变电站,将变压器高低压侧的设备集中放置在一台箱体里面,包括:高压开关设备、高压计量、变压器、低压开关设备、低压计量、配电柜、辅助设备和联结件等元件,这些元件在工厂内被预先组装在一个箱壳内。
风电箱式变压器分为美式、欧式、华式三种,主要是结构不同,其原理和使用方法基本相同。
风电箱式变压器一般安装在风力发电机组附近(如距风机15m处)。
7.风电集电线路风力发电场内将多台风机发出的电能汇集到升压站(汇流站)的输电线路,多为架空线或地下电缆。
集电线路的电压等级通常与风电机组的容量和风电场的规模有关,小型风电场集电线路的电压等级通常为0.4kV或10kV,中型风电场为35kV,大型风电场为110kV或220kV。
集电线路的环接方式分两种:一种是利用箱变高压侧的铜板母线进行环接;另一种采用“T”接方式,每台风机均采用“T”接接头接入主线路。
单回集电线路输送容量不宜超过35MW。
8.风电升压站风电场升压站是风电场的生产中枢设施,它的主要功能是将风力发电机组产生的低压电能提升到与电网电压相同的水平,以便输送到变电站或直接供应给终端用户。
风电升压站接入电压等级一般根据风电场的规模合理确定,常用的电压等级有:35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV。
风电场升压站主要的电气设备包括主变压器、无功补偿、送出线路、集电线路、站用变、接地变、配电柜、隔离开关(GIS组合式开关)、电压和电流互感器、防雷接地装置、计算机监控系统、继电保护及安全自动装置、计量与远动装置、智慧辅控系统、通信设备和消防设备等。
9.风力发电场风力发电场是目前世界上风力发电并网运行方式的基本形式,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。
(1)陆上风力发电场是指在平原、丘陵、山区及滨海狭窄陆地地带、位于平均大潮高潮线以上的风力发电场。
(2)海上风力发电场是指水深10米左右的近海风电场。
(3)分布式风力发电场是指位于负荷中心附近,不以大规模远距离输送电力为目的,所产生的电力就近接入当地电网进行消纳的风电项目
10.陆上风力发电项目主要内容陆上风力发电项目的主要内容包括风机、箱变、集电线路和升压站等。
陆上风力发电项目主要内容,仅供参考11.海上风力发电项目主要内容(不同于陆上项目)与陆地风电相比,海上及潮间带风电机组所处的环境与陆地条件截然不同,需要考虑盐雾腐蚀、海浪载荷、海冰冲撞、台风破坏等制约因素。
虽然建设方案基本相同,但是设备、工艺和建设定额均不同。
主要包括:发电机组、上置箱变(环网柜)、输电线路(汇集海缆)、海上升压站、登陆海缆、陆上升压站等。
12.风力发电场年发电量风力发电场每年在电网并网点处送出的电量。
二、风力发电工程建设风力发电工程建设主要包括风电场选址、风机选型、风电机组布置、塔筒设计、输电线路设计等环节。
1.风电场选址风电场选址需要综合考虑地形、气候、风能资源等因素。
一般来说,地势较高、风速较大的地区更适合建设风电场。
此外,还需要考虑到风电场与居民区、自然保护区等敏感区域的距离,以减少对环境的影响。
2.风机选型风机是风力发电系统的核心设备,其性能直接影响到发电效果。
风机选型时,应结合当前风电市场情况和研发进度,优先选用主流主机厂商推出的适用于项目当地资源情况的主流机型。
风机选型结果应以度电成本最低为主,兼顾风力发电机设计选型原则。
目前主流风电整机厂商有十几家企业,包括金风科技远景能源、明阳智能、三一重能、中车株洲、中船海装上海电气东方电气运达股份、联合动力华锐风电等等,可供选择的风机机型有几百种可选。
3.风电机组布置风电机组的布置需要考虑到风电场内的风流特性、机组间的干扰等因素。
合理的布置可以提高整个风电场的发电效率,降低运行成本。
4.塔筒设计风机塔筒是风力发电机组的重要组成部分,起到支撑风电机组和承受风力荷载的作用,使整个机舱和叶片达到最佳迎风高度,并且还能抵御机组的摆动和振动,以满足整体安全运行的要求。
当风机轮毂高度≥140m时,宜采用混凝土-钢混合塔筒;当风机轮毂高度<140m时宜采用钢塔筒。
塔筒宜设置垂直度在线检测系统。
5.输电线路设计风电场产生的电能需要通过输电线路输送到电网。
输电线路的设计需要考虑线路的长度、电压等级、导线截面积等因素,以保证电能的安全、稳定传输。

 
关键词: 风电叶片 风电塔筒
 
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