风力发电原理试题

风力发电原理试题（精选8篇）

风力发电原理试题 第1篇

优点

1、风能为洁净的能量来源。

2、风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于其它发电机。

3、风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。

4、风力发电是可再生能源，很环保，很洁净。

5、风力发电节能环保。

风力发电原理试题 第2篇

2007-04-16 15:57阅读1139评论1

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现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距（风轮转动惯量），通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电

网。如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。

最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成，立在一定高度的塔干上，这是小型离网风机。最初的风力发电机发出的电能随风变化时有时无，电压和频率不稳定，没有实际应用价值。为了解决这些

问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等。

齿轮箱可以将很低的风轮转速（1500千瓦的风机通常为12-22转/分）变为很高的发电机转速（发电机同步转速通常为1500转/分）。同时也使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向。要知道，1500千瓦的风机机舱总重50多吨，叶轮30吨，使这

样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度。

风机是有许多转动部件的，机舱在水平面旋转，随时偏航对准风向；风轮沿水平轴旋转，以便产生动力扭距。对变桨矩风机，组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转，以便适应不同的风况而变桨距。在停机时，叶片要顺桨，以便形成阻尼刹车。

早期采用液压系统用于调节叶片桨矩（同时作为阻尼、停机、刹车等状态下使用），现在电变距系

统逐步取代液压变距。

就1500千瓦风机而言，一般在4米/秒左右的风速自动启动，在13米/秒左右发出额定功率。然后，随着风速的增加，一直控制在额定功率附近发电，直到风速达到25米/秒时自动停机。

现代风机的设计极限风速为60-70米/秒，也就是说在这么大的风速下风机也不会立即破坏。理论上的12级飓风，其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒。

风机的控制系统要根据风速、风向对系统加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网；同时监视齿轮箱、发电机的运行温度，液压系统的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停

风力发电原理试题 第3篇

关键词：风能,风力发电机组,风电系统

0 引言

众所周知,可再生能源有水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能、地热能六大形式。其中,风能源于太阳辐射使地球表面受热不均、导致大气层中压力分布不均而使空气沿水平方向运动所获得的动能。据估计,地球上可开发利用的风能约为2107MW,是水能的10倍,只要利用1%的风能即可满足全球能源的需求[1]。在石油、天然气等不可再生能源日益短缺及大量化石能源燃烧导致大气污染、“酸雨”和“温室效应”加剧的现实面前,风力发电作为当今世界清洁可再生能源开发利用中技术最成熟、发展最迅速、商业化前景最广阔的发电方式之一已受到广泛重视。文中阐述了风力发电机组及恒速恒频、变速恒频风力发电系统的基本结构和工作原理,综述了国内外风力发电技术的发展现状和发展趋势。

1 风力发电机组的基本结构和工作原理

典型的风力发电机组主要由风轮(包括叶片、轮毂)、(增速)齿轮箱、发电机、对风装置(偏航系统)、塔架等构成(图1)。其工作原理为:风以一定的速度和攻角流过桨叶,使风轮获得旋转力矩而转动,风轮通过主轴联接齿轮箱,经齿轮箱增速后带动发电机发电。

由于风力发电机组频繁起停,风轮转动惯量又很大(大型风力发电机组的单个叶片重达数吨),故风轮的转速设计值较低,通常为20～30r/min(机组容量越大,转速越低)[2];另一方面,为了限制发电机的体积和重量,其极对数较少,故在风轮与发电机间通常设置增速齿轮箱,将风轮输入的较低转速增速到1000～1500r/min[1]以满足发电机所需。

风力机按风轮主轴的方向分为水平轴、垂直轴两大类;对水平轴风力机,需要风轮保持迎风状态,根据风轮是在塔架前还是在塔架后迎风旋转分为上风向和下风向两类。现代风力发电机组大多数采用上风向(风轮在塔架前面迎着风向旋转)、水平轴式(风轮的旋转平面与风向垂直、旋转轴与地面平行)、3叶片,且在大型机组中采用变桨距风轮,即桨叶与轮毂不象传统的定桨距失速型那样采用刚性联接,而是通过可转动的推力轴承或回转支撑联接,以使叶片攻角可随风速变化进行调整从而对风轮进行调速(限速)。

偏航系统是上风向水平轴式风力机风轮始终保持迎风状态及提供安全运行所需锁紧力矩的特有伺服系统,其通过驱动机舱围绕塔架的垂直轴转动以使风轮主轴保持与稳定的风向一致;另外,当因偏航动作导致机舱内引出电缆扭绞时,偏航系统应能自动解除扭绞。

风力发电机组中的发电机一般为异步发电机(包括笼型、绕线型)或同步发电机(包括永磁、电励磁),采用何种形式的发电机主要取决于风力发电系统的形式。

根据风力机的基础理论,风力机从自然风中捕获风能所获得的机械功率为[2]

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式中:Pm 机械功率,W;

v1 距离风机一定距离的上游风速,m/s;

ρ 空气密度,kg/m3;

S 风轮的扫风面积,m2;

Cp 风能利用系数。德国的空气动力学家贝兹(Albert Betz)1926年提出的“贝兹极限”[2,4,5]表明:风力机的实际风能利用系数Cp<0.593。

风能利用系数Cp是体现风轮气动特性优劣的主要参数,其是叶尖速比λ和桨叶桨距角β的非线性函数,而叶尖速比λ为风轮叶片叶尖的线速度与风速v1之比,即

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式中:n 风轮的转速,r/min;

ω 风轮的角速度,rad/s;

R 风轮的半径,m;

v1 上游风速,m/s。

图2和图3分别为基于某定桨距风力机四参数模型、某变桨距风力机七参数模型的Cp-λ曲线[6]。

图2表明,当桨距角保持不变时,风能利用系数Cp只在对应最佳叶尖速比λopt点处获得最大值Cpmax。

显然,在不同的风速下,若通过调节风轮的转速使其叶尖速比λ=λopt,则可维持风力机在最大风能利用率下运行,这正是变速风力发电机组转速控制的基本目标。

图3表明,同一叶尖速比下,不同的桨距角对应不同的风能利用系数,因此,通过改变桨距角可控制风力发电机组的功率。事实上,与功率输出完全依靠桨叶气动性能的定桨距风电机组相比,桨距角可控制的变桨距风电机组具有如下优势[2]:在额定功率点以上输出功率平稳;在额定点风能利用系数较高;可保证在高风速段输出额定功率;优良的起动、制动性能。

2 风力发电系统的基本结构和工作原理

风力发电系统从形式上有离网型、并网型。离网型的单机容量小(约为0.1～5kW,一般不超过10kW),主要采用直流发电系统并配合蓄电池储能装置独立运行;并网型的单机容量大(可达MW级),且由多台风电机组构成风力发电机群(风电场)集中向电网输送电能。另外,中型风力发电机组(几十kW到几百kW)可并网运行,也可与其它能源发电方式相结合(如风电-水电互补、风电-柴油机组发电联合)形成微电网。并网型风力发电的频率应保持恒等于电网频率,按其发电机运行方式可分为恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两大类。

2.1 恒速恒频风力发电系统

恒速恒频风力发电系统中主要采用三相同步发电机(运行于由电机极对数和频率所决定的同步转速n0)、鼠笼式异步发电机(SCIG)。且在定桨距并网型风电机组中,一般采用SCIG,通过定桨距失速控制的风轮使其在略高于同步转速n0的转速(一般在(1～1.05)n0之间)稳定发电运行。图4为采用SCIG的恒速恒频风力发电系统结构示意图,由于SCIG在向电网输出有功功率的同时,需从电网吸收滞后的无功功率以建立转速为n0的旋转磁场,这加重了电网无功功率的负担、导致电网功率因数下降,为此在SCIG机组与电网之间设置合适容量的并联电容器组以补偿无功。在整个运行风速范围内(3m/s

恒速恒频风力发电系统具有电机结构简单、成本低、可靠性高等优点,其主要缺点为:运行范围窄;不能充分利用风能(其风能利用系数不可能保持在最大值);风速跃升时会导致主轴、齿轮箱和发电机等部件承受很大的机械应力。

2.2 变速恒频风力发电系统

为了克服恒速恒频风力发电系统的缺点,20世纪90年代中期,基于变桨距技术的各种变速恒频风力发电系统开始进入市场,其主要特点为:低于额定风速时,调节发电机转矩使转速跟随风速变化,使风轮的叶尖速比保持在最佳值,维持风电机组在最大风能利用率下运行;高于额定风速时,调节桨距以限制风力机吸收的功率不超过最大值;恒频电能的获得是通过发电机与电力电子变换装置相结合实现的。目前,变速恒频风电机组主要采用绕线转子双馈异步发电机,低速同步发电机直驱型风力发电系统亦受到广泛重视。

a) 基于绕线转子双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统

绕线转子双馈异步发电机(DFIG)的转子侧通过集电环和电刷加入交流励磁,既可输入电能也可输出电能。图5为基于绕线转子双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统结构示意图,其中,DFIG的转子绕组通过可逆变换器与电网相连,通过控制转子励磁电流的频率实现宽范围变速恒频发电运行,其工作原理为:转子通入三相低频励磁电流形成低速旋转磁场,该磁场的旋转速度n2与转子机械转速nr相叠加,等于定子的同步转速n0,即

nr±n2=n0 (3)

从而在DFIG定子绕组中感应出相应于同步转速n0的工频电压。当发电机转速nr随风速变化而变化时(一般的变化范围为n0的30%,可双向调节),调节转子励磁电流的频率即可调节n2,以补偿nr的变化,保持输出电能频率恒定。

图5所示变速恒频方案由于是在转子电路中实现的,而流过转子电路的功率是由DFIG转速运行范围所决定的转差功率,一般只为额定功率的1/4～1/3,故显著降低了变换器的容量、成本。此外,调节转子励磁电流的有功、无功分量,可独立调节发电机的有功、无功功率,以调节电网的功率因数、补偿电网的无功需求。事实上,由于DFIG转子采用了可调节频率、幅值、相位的交流励磁,发电机和电力系统构成了“柔性连接”[7]。徳国DeWind公司生产的D6型机组(其额定功率为1250kW,起动、额定、切出风速分别为2.5m/s,13m/s,28m/s)是采用这种变速恒频方案的典型产品[2]。

b) 基于低速同步发电机的直驱型风力发电系统

直驱型风力发电系统中,风轮与永磁式(或电励磁式)同步发电机直接连接,省去了常用的升速齿轮箱。图6为永磁直驱型变速恒频风力发电系统结构示意图,风能通过风机和永磁同步发电机(PMSG)转换为PMSG定子绕组中频率、幅值变化的交流电,输入到全功率变换器中(其通常采用可控PWM整流或不控整流后接DC/AC变换),先经整流为直流,然后经三相逆变器变换为三相工频交流电输出。该系统通过定子侧的全功率变换器对系统的有功、无功功率进行控制,并控制发电机的电磁转矩以调节风轮转速,实现最大功率跟踪。与基于DFIG的风力发电系统相比,该系统可在较宽的转速范围内并网,但其全功率变换器的容量较大。与带齿轮箱的风力发电系统相比,该系统提高了效率与可靠性、降低了运行噪声,但发电机转速低,为获得一定的功率,发电机应具备较大的电磁转矩,故其体积大、成本高。

3 风力发电技术的发展现状及发展趋势[1,2,5,6,7,9,10,11,12,13]

丹麦的Poul la Cour教授是风力发电研究的先驱者,1891年他在丹麦的Askov 成立了风力发电研究所并安装了试验用的4叶片风力发电机。到1910年,丹麦已建成100座5～25kW的风力发电站。但从19世纪末到20世纪初期实现的风力发电均为小容量直流发电。

1931年,在前苏联的Balaclave建成世界上第一座中型风力发电机,其容量为100kW。1957年,丹麦成功制造了风轮直径24m,额定功率200kW的Gedser(盖瑟)风力发电机组,其为三叶片、上风向、采用定桨距风轮失速调节限制机组的功率、带有电动机械偏航、采用异步发电机。1983年,美国波音公司研制的MOD-5b型风力发电机组(额定功率3.2MW、风轮直径98m)投入运行。到1990年末,世界上已有多个生产兆瓦级风力发电机组的制造商。

起源于丹麦的定桨距失速控制方式因结构简单、性能可靠,曾在相当长的时间内占据主导地位,但随着风力发电机组趋向大型化和兆瓦级机组的商业化,全桨叶变距控制成为发展趋势。

进入21世纪,陆地风力发电机组的主力机型单机容量为2MW,风轮直径为60～80m,近海风力发电机组的主力机型单机容量多为3MW以上;大型变速恒频风力发电技术已成为主要发展方向。其中,双馈型变速恒频风力机组是目前国际风力发电市场的主流机型,直驱型风力发电机组以其固有的优势正日益受到关注(ENERCON公司2006年生产的直驱型风力发电机组在德国市场销售量第一)。事实上,从定桨距恒速恒频机组发展到变桨距变速恒频机组,可谓基本实现了风力发电机组从能够向电网提供电力到理想地向电网提供电力的最终目标。

2001年以来,全球每年风电装机容量增长速度为20%～30%,风力发电已成为世界上增长速度最快的清洁能源。到2008年底,全球风电装机容量已达1.20亿kW,前3位的国家分别是美国、德国、西班牙。

我国的风电发展主要集中在2003年以后。近年来,显示出前所未有的发展势头。到2008年底,风电机组总装机容量达1215.3万kW,位列全球第4。随着我国风电装备制造业的快速发展,我国的华锐风电、金风科技两家企业进入2008年全球大型风电机组制造商前10名[11]。目前,国内风电制造技术发展呈现的主要特点为:兆瓦级风电机组已成为主流机型;变桨距、变速恒频技术得到广泛采用;双馈异步发电技术仍占主流;直驱型风电机组发展迅速。

综观世界风力发电近几年迅猛发展的轨迹,呈现出如下发展趋势及发展动态:

风力发电原理试题 第4篇

关键词：风力发电原理与应用教学改革多媒体教学启发式教学

“风力发电原理与应用”是沈阳工程学院新能源学院专业课程体系中一门重要的必修课。该课程设计到学科很多，包括气象学、空气动力学、机械原理、机械零件、流体传动与控制、电机学、电力电子学、控制理论、振动理论和测试技术等。将诸多学科有机地结合起来，概念多、知识面广、工程性强，学生学起来压力较大。

针对该门课程的特点，根据多年的教学经验和实践能力，对其进行较为系统的研究，目的是在拓宽学生专业知识面的同时，进一步掌握该门课程，主要针对下面四个方面进行改革与优化。

一、超前的教学理念

作为一门新能源科学与工程专业的必修课程，其知识内容更新速度极快，改革是发展的必然趋势，超前的教学理念是关键。长期以来，教学过程基本以教师为主，学生为辅，传统的教学模式基本就是“填鸭式”教学。学生处于被动接受的地位，这样限制了学生学习的主动性和积极性，不利于培养他们主动构建知识的能力，虽然模仿能力强但是创新能力差。

本课程采用“探索型”教学模式，向学生自主设计课题的“创新型”转变。例如，通过讲述风力发电机组的工作原理，以探究风力发电在当前得意大规模发展的原因。正是大量的科研工作人员在真正掌握原理以后，才能应用到实际的风电机组制造和设计中，解决风电设备在运行过程中遇到的各种问题。让学生在实践中应用掌握的课程知识，充分调动学习的主观能动性，激发学生潜在的创造欲望和创造热情。

二、灵活的教学方法

在“风力发电原理与应用”课程教学过程中，需要教师积极根据课程探索，挖掘与课程特点相匹配的教学方法。根据教学大纲的要求，注重课程知识性和趣味性，在教学过程中采用多媒体和传统教学相结合的方式、比较式、讨论式等多种不同风格灵活的方法，让学生感觉到课堂氛围生动有趣，充分发挥学生的主观能动性。

多媒体和传统教学相结合的方式：根据课程发展的需要，只用传统的板书形式已经不能满足学生的求知欲望，学生需要开拓视野。教师在讲述大型风电机组的典型结构时，运用多媒体播放提前制作好的双馈式风电机组、直驱式风电机组、半直驱机组，让学生更直观了解这些结构类型，引起学生兴趣。

比较式教学方式：采用不同形式的图表对定桨距和变桨距的区别进行对比，画出桨距角、攻角和入流角之间的关系，根据桨距角如何变化判断何为定桨距，何为变桨距。讲述恒速恒频和变速恒频风力发电系统之间的区别时，由于比较难于理解，学生难以深入掌握各自工作原理。因此采用比较式教学方式，从结构、原理、发电机类型、并网方式等多种角度进行归纳总结，进行对比，逐渐认识两种类型的区别，解除学习中的困惑。

讨论式教学方式：主要是教师起到导向的作用，引发学生积极主动的投入到课堂的氛围中来，讲述自己对问题的看法。例如讲述变桨距系统时，可以提前安排三组学生分别查阅液压变桨距、电动变桨距、电-液变桨距的资料，在课堂邀请各组的学生代表讲述三种不同的变桨距，并从组成、执行机构、轴承等方面阐述。讲述过程中教师适时给予启发，结合三种系统的图片讲解，让学生在讨论中学习，使课堂教学生动。

三、更新的教学内容

21世纪是人类大规模开发利用新能源尤其是风力发电的关键时期，新能源风力发电研究属于前沿学科，其科技发展日新月异，因此教学内容的更新必然要追随风电技术的发展，才能更好的满足教学要求。

首先是教学内容的取舍。根据教学大纲以及培养方案的要求，教师在授课过程中对教学内容精选，引进当前国际国内最新的科研成果来丰富教学内容。利用发达的网络平资讯作为课后扩展阅读资料。以教材为主体，适当增加反映本课程技术前沿的新理论、新技術，不断在教学过程中提高这门课程的教学质量。

其次是穿插习题，归纳总结。在讲述“风力发电原理与应用”课程中，涉及不同类型的风电机组结构、发电方式、并网方法。为了让学生及时掌握课堂内容，讲述过程中穿插习题，目前是教师自主设计。例如在讲述风能利用系数时，可以穿插关于风功率习题，这样能够加深对重要内容的理解，充分激发学生学习的主动性。

四、创新的考核方式

考核环节是整个教学环节的关键一环。长期的教学实践表明，一成不变的考核方式已经不能适应教学发展的需求。理论和实践的考核成绩综合于一体作为学生最后的考核方式，这就要求平时学生在学习的过程中，教师还要对实践能力进行考核，如在期中阶段根据本课程的培养要求，制作出创新实验项目，设计小发明小创造等。因此，采取了创新型的考核方式，即平时成绩、作业成绩、实践成绩的综合作为期末总成绩。这样能更好的通过平时的查阅资料、动手实践过程锻炼了学生的创新性。这样的考核方式，实现了动态的实践与静态的理论完美的统一，达到事半功倍的效果。

新能源“风力发电原理与应用”作为新能源科学与工程专业的一门必修课，随着风电技术的不断发展，其课程内容也将不断完善，教学方法也会不断改进。本文针对课程本体的特点，在教学理念、教学方法、教学内容和考核方式采取一系列的改革措施，提升学生的创造思维能力及综合素质培养的目的，为新能源行业培养出与时俱进的专业型人才。

参考文献：

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环保常识：风力发电的原理和意义 第5篇

风是一种潜力很大的新能源，人们也许还记得，十八世纪初，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦;一马力等于0.75千瓦)的功率!有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。

利用风力发电的尝试，早在本世纪初就已经开始了。三十年代，丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，

目前，据了解，国外已生产出15，40，45，100，225千瓦的风力发电机了。1978年1月，美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机，其叶片直径为38米，发电量足够60户居民用电。而1978年初夏，在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置，其发电量则达千瓦，风车高57米，所发电量的75%送入电网，其余供给附近的一所学校用。

1979年上半年，美国在北卡罗来纳州的蓝岭山，又建成了一座世界上最大的发电用的风车。这个风车有十层楼高，风车钢叶片的直径60米;叶片安装在一个塔型建筑物上，因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力;风力时速在38公里以上时，发电能力也可达2000千瓦，

由于这个丘陵地区的平均风力时速只有29公里，因此风车不能全部运动。据估计，即使全年只有一半

怎样利用风力来发电呢?

我们把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能，这就是风力发电。风力发电所需要的装置，称

风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。(现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同)

由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定;所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。

铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的

发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。

多大的风力才可以发电呢?

风力发电原理试题 第6篇

在湛蓝天空下，四周安静的时候，给人印象深刻的就是风，它从你的耳畔掠过，从你的指尖流过，胸中浊气涤荡一空，在一呼一吸之间，身心也轻盈起来。在这个空气清新、负氧离子浓密的地方，你可以自由自在地、毫无负担地呼吸。这与清洁能源的大力发展，减少大气污染有很大的关系，这也使得以风能为代表的清洁能源在近年来快速的发展。

现今调整能源结构、减少温室气体排放、缓解环境污染、加强能源安全已成为国内外关注的热点，我国也对可再生能源的利用,特别是风能开发利用也给予了高度重视。我国风能资源总量约42亿千瓦，技术可开发量约3亿千瓦。目前东南沿海是最大风能资源区，风能密度为200W/M2～300W/M2，大于6m/s的风速时间全年3000h以上就可取得较大经济效益。风能与其他能源相比，有其明显的优点：蕴量巨大、可以再生、分布广泛、没有污染。风能和阳光一样，是取之不尽、用之不竭的再生能源。风力发电没有燃料问题，不会产生辐射或二氧化碳公害，也不会产生辐射或空气污染。而且从经济的角度讲，风力仪器比太阳能仪器要便宜九成多。中国风能储量很大、分布面广，甚至比水能还要丰富。合理利用风能，既可减少环境污染，又可减轻越来越大的能源短缺的压力。

近年来，工程师们尝试发展其他更好的方法利用风力。风力虽不很稳定，但是比其他动力资源要来得便利，因为，风向自由、清洁、不会产生不良的副作用。而且风可以推陈出新、供应不断。利用风力发电已越来越成为风能利用的主要形式，受到世界各国的高度重视，而且发展速度最快。风力发电通常有三种运行方式。一是独立运行方式，通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力，它用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电。二是风力发电与其他发电方式（如柴油机发电）相结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电。三是风力发电并入常规电网运行，向大电网提供电力；而且，通过一个学期对《风力发电原理与应用》的学习，使得我对风力发电机组有了一定的了解，按照风轮形式分类：可分为垂直轴风力发电机组和水平轴风力发电机组。按照有无齿轮分类：可分为直驱式风力发电机和双馈式风力发电机。直驱式风力发电机是一种由风力直接驱动发电机，亦称无齿轮风力发动机，这种发电机采用多极电机与叶轮直接连接进行驱动的方式，免去齿轮箱这一传统部件。由于齿轮箱是目前在兆瓦级风力发电机中属易过载和过早损坏率较高的部件，因此，没有齿轮箱的直驱式风力发动机，具备低风速时高效率、低噪音、高寿命、减小机组体积、降低运行维护成本等诸多优点。双馈风电机组中，为了让风轮的转速和发电机的转速相匹配，必须在风轮和发电机之间用齿轮箱来联接，这就增加了机组的总成本；而齿轮箱噪音大、故障率高、需要定期维护，并且增加了机械损耗；机组中采用的双向变频器结构和控制复杂；电刷和滑环间也存在机械磨损。双馈式风力发电机组的特点是采用了多级齿轮箱驱动有刷双馈式异步发电机。它的发电机的转速高，转矩小，重量轻，体积小，变流器容量小，但齿轮箱的运行维护成本高且存在机械运行损耗。

通过一个学期对《风力发电原理与应用》的学习，也是得我对风力发电的优越性有了更加深刻的理解，其优越性可归归结为三点：第一，建造风力发电场的费用低廉，比水力发电厂、火力发电厂或核电站的建造费用低得多；第二，不需火力发电所需的煤、油等燃料或核电站所需的核材料即可产生电力，除常规保养外，没有其他任何消耗；第三，风力是一种洁净的自然能源，没有煤电、油电与核电所伴生的环境污染问题。

风力发电机理论考试试题（答案） 第7篇

姓名 培训时间 天

一、填空题(每空1分，共43分)

1、风力发电机开始发电时，轮毂高度处的最低风速叫。（切入风速）

2、叶轮旋转时叶尖运动所生成圆的投影面积称为。（扫掠面积）

3、风电场生产必须坚持，的原则。（安全第一，预防为主）

4、禁止一人爬梯或在塔内工作，为安全起见应至少有 人工作。（两）

5、风能的大小与风速的 成正比。（立方）

6、粘度指数反映了油的粘度随 变化的特性。（温度）

7、齿轮箱的润滑有飞溅和 润滑。（强制）

8、风力发电机的 是表示风力发电机的净电输出功率和轮毂高度处风速的函数关系。（功率曲线）

9、完整的液压系统由:、、、和

几部分构成成。(动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油)

10、在一般运行情况下，风轮上的动力来源于气流在翼型上流过产生的升力。由于风轮转速恒定，风速增加叶片上的迎角随之增加，直到最后气流在翼型上表面分离而产生脱落，这种现象称为。（失速）

11、进行风电机螺栓工作时我们应怎样进行 紧固。（对角）

12、偏航系统一般由、、、、、等几个部分组成。（偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航计数器、纽缆保护装置、偏航液压回路）

13、风力发电机组的偏航系统一般有 和 两种形式。偏航驱动装置可以采用电动机驱动或液压马达驱动。（外齿形式和内齿形式）

14、SCADA系统可以记录风机的（五分钟）记录，（触发）记录，（功率）曲线，（风玫瑰）图。

15、SCADA系统通过（IP）地址访问每台风机PLC控制器。

16、双馈风机使用的发电机是 异步 电机（异步电机）

17、双馈式异步发电机运行模式有：（同步）、（亚同步）、（超同步）。

18、电网中的远动装置通常具备有遥（测）、遥（信）、遥（控）、遥（调）四种功能。

19、（多）模光纤用于机舱塔底控制器之间通讯，（单）模光纤用于风场环网通讯。

20、万用表用完后，应将选择开关拨在（交流电压）档位。

21、速度编码器安装在滑环盖的末端，用于监控发电机的（转速）。

22、变频器本质上是一种通过（频率变换）方式来进行转矩和磁场调节的电机控制器。

23、电力系统中，将大电流按比例变换为小电流的设备称为（电流互感器）。

24、风力发电机组的偏航系统的主要作用是与其控制系统配合，使风电机的风轮在正常情况下处于（迎）风状态。

25、一般电气设备铭牌上的电压和电流的数值是（有效值）。

26、在攀爬风机时必须使用 安全带、安全帽、绝缘鞋、止跌扣、防滑手套

27、风力发电电缆的A,B,C三相，分别用 黄，绿，红 三种颜色标记相序。

28、灭火方法、化学抑制法、隔离法、冷却法、窒息法 等。

29、遇有 雷雨天气，照明不足，大雾天气，指挥人员看不清楚 各工作地点，或起重驾驶员看不见指挥人员时，不得进行起重工作。

30、冷却润滑油系统由: 电机 油泵 过滤器 管路 风扇 五部分构成。

31、风轮吸收风中的（风能）并转换成风轮的旋转（机械能），通过联接在轮毂上的增速箱主轴传入增速箱，增速箱把风轮输入的大扭矩、低转速能量通过两级（行星）一级（平行）轴转化成小扭矩、高转速的形式后，通过联轴器，传递给发电机，发电机安装在机舱的尾部，它将（机械能）转变成（电能）并被供到电网上。

32、现场变压器低压侧电压为690V，相对地电压为400V。

33、风速 与 风向 是确定风况的两个重要参数

34、风机电气系统主要由（变桨系统，机舱系统，塔底系统，中央监控系统）组成。

35、在潮湿地方作业与正常地方作业,其安全电压分别为12伏和36伏。

36、五清：定期清理施工现场，每天一小清，每周一大清，随干随清，谁干谁清，工完料净场地清，避免因工作场所凌乱造成不安全因素

37、吊装前，吊装人员必须检查吊车的各零部件，正确选择吊具。起吊前，认真检查起吊的风机部件，防止起吊过程中的物品坠落。

38、基础底段塔筒与基础环联接螺栓在施工过程中需要紧固四次，都用到了电动扳手、液压力矩扳手、其中在紧固螺栓时用到的套筒型号为S60，螺栓力矩最终检查完毕后要用记号笔做螺栓防松标记线，标记应清晰可见

39、冷却润滑油系统由:循环油泵 联接管路 温控阀 净化装置 散热装置五部分构成40、联轴器是联接齿轮箱和发电机之间的一种柔性联接

41、人体触电的方式有单相触电，两相触电，跨步触电。

42、吊装塔筒时的风速不得大于12m/s 吊装机舱时风速不得大于8m/s吊装轮毂和叶片时风速不得大于6m/s。

43、CCWE1500系列风电机组偏航电机功率 3 KW，变桨电机功率 5.5 KW。

二、选择题(每题1分，共28分）

1、风能是属于 的转化形式。(A)

A、太阳能； B、潮汐能； C、生物质能； D、其他能源。

2、风力发电机工作过程中，能量的转化顺序是。(A)

A、风能—动能—机械能—电能； B、动能—风能—机械能—电能；

C、动能—机械能—电能—风能； D、机械能—风能—动能—电能。

3、风力发电机组结构所能承受的最大设计风速叫。（B）

A、平均风速； B、安全风速； C、切出风速； D、瞬时风速。

4、以下选项中不是风形成的必要元素是。（D）

A、太阳光照射； B、海洋陆地温差；

C、地球自转； D、地球公转。

5、我国建设风电场时，一般要求在当地连续测风 以上。（D）

A、3个月;B、6个月； C、3年； D、1年。

6、当风力发电机组排列方式为矩阵分布时，在综合考虑后，一般各风电机组的间距应不大于 倍风轮直径。（C）

A、1;B、2； C、3～5； D、9。

7、在风力发电机组所使用的润滑油中，合成油的主要优点是在极低温度下具有较好的。（B）

A、性能;B、流动性； C、抗磨性； D、抗腐蚀性。

8、风力发电机达到额定功率输出时规定的风速叫。（B）

A、平均风速;B、额定风速； C、最大风速； D、启动风速。

9、风力发电机组规定的工作风速范围一般是。(C)

A、0～18m/s;B、0～25m/s； C、3～25m/s； D、6～30m/s。

10、在风力发电机组登塔工作前，并把维护开关置于维护状态，将远控制屏蔽。（C）

A、应巡视风电机组;B、应断开电源； C、必须手动停机； D、不可停机。

11、避雷器主要是用来限制 的一种保护设备。（D）

A、短路电流； B、有功； C、无功； D、大气过电压。

12、风速仪传感器属于。（C）

A、温度传感器;B、压力传感器 ； C、转速传感器； D、振动传感器。

13、偏航时，俯视机舱顺时针为。（A）

A、正转； B、反转； C、侧转； D、逆转。

14、风能的大小与空气密度。（A）

A、成正比;B、成反比； C、平方成正比； D、立方成正比。

15、在某一期间内，风力发电机组的实际发电量与理论发电量的比值，叫风力发电机组的。(A)

A、容量系数； B、功率系数； C、可利用率； D、发电率。

16、风能利用率Cp最大值可达。(B)

A、45%； B、59%； C、65%； D、80%。

17、被电击的人能否获救，关键在于。（D）

A、触电的方式 B、人体电阻的大小

C、触电电压的高低 D、能否尽快脱离电源和施行紧急救护

18、在雷击过后至少 后才可以接近风力发电机组。（C）

A、0.2h B、0.5h C、1h D、2h19、风力发电机的偏航系统，主要作用是，使风机发电机，始终处于 状态。（C）

A、发电机满发状态 B、运行状态 C、迎风状态 D解缆状态

20、机组吊装时，地面工作人员应站在。（C）

A、吊物的正下方 B、吊物的下风向 C、吊物的上风向

21、在安装风机时，涂抹二硫化钼的作用是。（B）

A、防腐； B、润滑； C、让螺栓提供强度

22、风力发电机所用的轴承润滑油需要有。（A）

A、高温性能和抗磨性能； B、好的流动性； C、绝缘性能。

23、重大死亡事故是指。（C）。

A、一次死亡2人的事故；

B、多次死亡人以上的事故；

C、一次死亡3人及以上的事故。

24、对于操作工人来说，下面 部分的安全教育内容最为重要。（A)

A、安全生产知识、安全意识与安全操作技能教育；

B、安全科学基本理论与教育；

C、安全生产方针、法规与管理方法教育；

25、发生火灾时，应贯彻执行 的准则。(C)

A、灭火重于救人；

B、救物重于牧；

C、救人重于救火

26、被电击的人能否获救，关键在于（D）

A ：触电的方式 B ：人体电阻的大小

C ：触电电压的高低 D ：能否尽快脱离电源和施行紧急救护

3、下列（）灭火器最适合扑灭由钠或镁金属造成的火灾。（C）

A：二氧化碳 B：泡剂 C：特别成份粉剂灭火器

27、在风力发电机组登塔工作前（C），并把维护开关置于维护状态，将远控制屏蔽。

A、应巡视风电机组;B、应断开电源；

C、必须手动停机； D、不可停机。

28、液压站的储能装置是靠（B）

A、电磁阀不经常动作B、氮气瓶内的高压气体 C、自动加压装置

三、简答题（每题10分，共30分）

1、简述CCWE1500系列风力发电机组的组成部分。（10分）

答:

1、风轮(叶片和轮毂)

2、传动系统

3、偏航系统

4、变浆系统

5、液压制动系统

6、发电机

7、控制系统

8、塔筒

9、基础

10、机舱

2、什么是“四不伤害”原则？；什么是“四不放过”原则？（10分）

3、描述下图填写风机系统各部分名称并用序号标出

4、液压扳手的使用应注意哪些，对人员有哪些要求？（9分）

1、液压扳手的使用，应是考试合格后，熟悉高空作业，熟知安全法规的人员进行操作。

风力发电和光伏发电并网问题研究 第8篇

关键词：风力发电,光伏发电,并网问题

0引言

风力发电是根据自然界的风力进行供电的一种方式, 而光伏发电是直接对太阳能进行使用的一种方式, 对于这两种新型能源提供方式来说, 其对于我国能源的节约以及环境的保护都具有积极的意义。但是, 由于这两种能源同我国传统使用的能源类型相比具有一定的差异, 就使其在实际调度以及运行的过程中难免会存在一定的问题, 对此, 就需要我们能够对这部分问题产生的原因进行良好地掌握, 从而更好地找寻解决的办法。

1风力发电和光伏发电并网过程中所存在的问题

对于光伏以及风力发电来说, 其所具有的发电功率波动都较大, 且具有较大的不确定性。对于使用风力以及光伏发电, 容量较大的系统就需要具有更高的发电备用容量以及输电网络容量。但是, 即使具备这部分条件其在并网的过程依然会出现一定的问题:

1.1孤岛效应所谓孤岛效应, 就是如果电力企业在实际供电的过程中由于维修以及出现故障而使电力出现了中断的现象, 那么用户端的发电系统却不能够及时地对这种停电行为进行检测, 从而将自身切离市电网络, 进而将周围的光伏以及风力发电网络形成一种脱离电力企业掌控的一个孤岛, 而出现这种情况的频率也会随着光伏以及电力发电量的增大而增大。如果出现了这种孤岛效应, 那么就很可能对电力企业线路的维修以及工作人员造成威胁;使配电系统中的保护开关动作程度受到影响, 并很可能会由于出现较大的冲击电流而对电力系统中设备的安全运行造成威胁;因为孤岛区域所存在的频率以及电压的波动性使系统设备受到危害等等。

1.2可靠性问题对于光伏以及风力发电方式来说, 其在实际应用过程中还存在着一定的不可靠性, 其主要表现为:首先, 当电力系统出现停电情况时间, 就会使光伏以及风力发电工作也会暂停, 不能够良好地提升供电工作的可靠性;其次, 如果两者在继电保护方面没有进行良好的落实, 那么也会使继电保护出现误动作的情况, 也会对可靠性产生影响;最后, 如果在安装环节中没有选择好两者的连接方式以及安装地点, 也会对整个系统的可靠性产生影响。而对其产生影响最大的就是风速灰根据天气所存在的随机性, 以及光照根季节以及天气所存在的不稳定情况, 从而使通过这两种方式进行供电的系统电压情况变化较大, 不能够使我们很好地对其进行预测。

1.3电网效益问题对于光伏以及风力发电方式来说, 其在接入系统之后可以将配网中原有的部分设备变成备用以及闲置的状态, 比如在这两种发电方式运行的过程中, 同配电系统相连接的电缆线路以及配电变压器往往会由于自身所具有的负荷情况较小而出现轻载的情况, 从而直接使配电设备成为两种新能源发电方式的备用设备, 进而造成整个配电网的成本增加、效益降低的情况。

2风力发电和光伏发电并网问题的解决措施

2.1构建风力发电和光伏发电系统的研究验证环境

2.1.1建模研究与验证环境对于风力发电和光伏发电系统来说, 需要能够首先对其发电系统的特性进行研究, 并在相应的电力分析软件中对这两种发电系统建立起全面的动态以及静态模型, 并将光伏发电同控制器的两种特性进行全面的比较, 并在比较的基础上建立起一套完善且全面的风力发电和光伏发电控制系统模型, 从而通过在电力软件对这两种发电系统所具有的供电能力进行计算的基础上, 为后续风力及光伏发电的验证以及测试打好基础。

2.1.2仿真实验环境在对风力及光伏发电系统进行建模研究之后, 也需要能够适时地对风力及光伏发电典型的案例进行研究, 并对典型案例的发电系统、运行方式、故障场景以及对其进行控制的措施进行研究分析, 之后再对这部分案例进行仿真计算, 从而能够通过这种方式不断地积累相关经验, 并以建立专门数据库的形式将这部分成功的参数以及做法为后续工作的开展作出保障。

2.2深入研究风力及光伏发电系统同电网共同作用的机理当风力及光伏发电网络通过微网的方式同电网进行连接之后, 两者间所具有的作用情况则是十分复杂的, 且会对电网的运行特性产生较大的影响。而对于这种情况来说, 则需要能够通过全新的方式对影响情况进行分析, 并且需要通过全新的分析方式对配电系统的稳定性以及同微网之间的影响进行研究, 从而通过这种形式来找出主网同微网之间所存在的本质区别以及发展的方式。

2.3研究新型配电系统的方式在对风力及光伏发电并网工作所具有的特点进行一定的掌握之后, 则需要对配电系统的方法以及规划理论进行一定的研究。首先, 需要找出风力及光伏发电电源的优化位置、容量以及选址情况, 从而以此为基础进一步地对风力及光伏发电的控制方式、并网方式以及接入位置等等进行研究, 并更好地分析电网对于电压波动以及电压谐波所产生的影响。而在实际开展规划的过程中, 也需要能够充分地对风力及光伏发电在电网运行过程中的合理性进行考虑, 并对其影响进行评估, 从而在电力系统的层面上保证整个配电网络能够以一种环保、经济、安全的方式运行。

2.4风力及光伏发电电网运行的控制设备及技术

2.4.1对于光伏发电系统而言, 其通过微网接入到系统之中, 从而以一种非常彻底的方式对系统故障原有的特征进行了改变, 而这也会使电网在出现故障后一系列电气量方面具有了非常复杂的变化, 而以往经常使用的故障检测方法以及保护方式也会因此而受到较大的影响, 对此, 就需要我们能够努力地根据实际情况, 在今后不断地研究新的电网保护方式以及新技术。

2.4.2当整个电网系统出现故障时, 并网分布式电源则会同主网断开, 并能够继续以独立运行的方式向本地符合继续进行供电。而面对这种情况, 为了能够更好地保障用电的质量以及安全, 就需要我们能够及时地对这种孤岛情况进行检测, 并对这种孤岛同系统所分离的部分实行适合的调控措施, 并在整个系统故障解决、恢复运行之后再继续以并网的方式运行。同时, 还需要我们能够努力研制出更及时、更准确的孤岛检测方式, 以及在紧急状态下对于孤岛进行划分的优化技术, 从而能够在系统产生故障时能够更好地对故障进行切除、更好地恢复供电。

3结束语

总的来说, 电力是我国目前社会以及经济发展过程中非常重要的一个环节, 而风力及光伏发电则更是保障我国电力事业良好发展、保护我国环境以及能源的有效方式, 需要我们能够对其引起充分的重视。在上文中, 对于风力及光伏发电的并网问题以及解决措施进行了一定的研究分析, 而在实际操作的过程中, 也需要能够充分地联系实际, 并以新知识、新技术的应用来保障风力及光伏发电技术能够更好地为我们所服务。

参考文献

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