风力发电机文献综述
毕业设计文献综述
题目：立轴风力发电机
学生姓名：李春鹏学号： 090501224 专业：机械设计制造及其自动化
指导教师：刘恩福
2013 年2月 27日
一、摘要
风能利用技术的快速发展已使风能成为目前最重要的一种可再生资源。现有的风能转化系统大部分将风能通过风力机装置转化为机械能，然后通过电机转化为电能，通常风力机按风轮旋转轴在空间的方向，分为水平轴风力机（HorizontalAxis Wind Turbine 简称为HA WT）和立轴风力机（V ertical Axis Wind Turbine 简称为V A WT）两大类，达里厄型（Darrieus）风力机为立轴风力机的典型机型。立轴风力机由于其结构和气动性能的独特优势，越来越被人们重视。变速风力机可以在很大的风速范围内工作，而且能最大限度的捕获风能，提高风力发电机的效率，而成为当前该领域的研究热点。本文以大型变速立轴风力机为研究对象，风力机为典型的达里厄型风力机，直接驱动永磁同步电机发电。通过建立风力机气动性能评估模型、传动系统模型、电机以及控制系统的模型，并在MA TLAB/SIMULINK 进行仿真模拟，得到风力机在各种工况下的运行情况，并实现了最大风能追踪的算法。
变速风力发电机提高了风能利用率，但增加了控制系统的难度，本文对最大风能追踪策略的理论进行分析研究。分析了达里厄型风力机的气动性能评估模型，该模型是基于叶素动量理论的双多流管模型，考虑了达里厄型风力机旋转时叶片对风轮下盘面流动干涉的特性，以及翼型动态失速、气动阻力的影响，对1MW 达里厄型风力机进行计算分析，得到了该风力机的气动性能，如风力机在各风速下的气动转矩与转速的关系，以及在各风速下的气动功率与转速的关系，为仿真模拟提供基础。根据仿真的需要分别建立了风力机传动系统模型、永磁同步电机模型、最大功率跟踪算法等模型。永磁同步发电机在同步旋转轴下建立，并对同步电机的解耦控制做了分析，最大功率跟踪算法采用尖速比控制方法。最后在MA TLAB/SIMULINK 中且搭建了整个系统的仿真模型，对1MW 达里厄型风力机低风速气动、高风速刹车、额定风速下变风速运行等工况进行了仿真模拟。通过模拟得到风力机在各种工况下的运行情况，实现了最大风能追踪的算法，采用尖速比的控制方法追踪最大风能的效果显著，为进一步立轴风力发电机控制系统的设计提供依据。
ABSTRACT
The rapid progress on wind energy conversion technology has made wind energy tobe one of the most important renewable and sustainable energy. Current wind energy conversion system translates the wind energy to mechanical energy by wind turbine, and then converts it to electricity by generator. According to the direction of the revolving shaft in space, wind turbine includes two types, one is horizontal axis wind turbine(HAWT for short), and the other is vertical axis wind turbine (V AWT for short), thevertical axis wind turbine is famous for Darrieus type. There has been growing attention to vertical axis wind turbine for its unique structural and aerodynamic advantages.As variable speed wind turbine works at larger ranger of wind speed, utilizes much more wind energy, Improve the efficiency of wind turbines. So it has become the hot topic in the field. This paper is basic on large variable speed vertical axis wind turbine.The wind turbine is Darrieus type, and it dives permanent magnet synchronous generator directly. Through establishment of aerodynamic performance evaluation model,dive-train model, generator and control system model, and simulating of the wind turbine system model in MA TLAB/SIMULINK, we can obtain the performance of wind turbine in a variety of conditions, and achieve the algorithm of Maximum Power Point Tracking.
Although variable speed wind turbine Improve the efficiency it Increase the difficulty of the control system. The Maximum Power Point Tracking control Strategy theory is analyzed in this paper. The aerodynamic performance evaluation model is established, it's the double-disk multiple stream-tube model in the framework of blade element momentum theory, the airfoil dynamic stall effect and aerodynamic losses were included. we obtained the aerodynamic performance by calculating for the 1MW Darrieus vertical axis wind turbine, such as the relationship between aerodynamic torque and rotating speed at different wind speed, the relationship between aerodynamic power and rotating speed at different wind
speed. It has provided a basis for the next simulation. The
drive train model, permanent magnet synchronous
generator model and Maximum Power Point Tracking
model have been established. The generator model is
established at synchronous rotating coordinate system.
And we have analyzed the decoupling control of
synchronous generator. The Maximum Power Point
Tracking is based on tip speed ratio control method.
Finally, the entire system model is establishedin
MA TLAB/SIMULINK. The starting at low wind speed,
braking at high wind speed and operating at variable wind
speed of 1MW vertical axis wind turbine have been
simulated. The performance of the wind turbine is
obtained during the simulating. The algorithm of
Maximum Power Point Tracking is achieved. The use of
tip speed ratio control method is Significant for Maximum
Power Point Tracking. It has laid the foundation for further design of the vertical axis wind turbines control system.
二、风力发电的发展现状
2.1 风力发电的发展现状
从能量转换的角度看，风力发电机由两大部分组成，其一是风力机，它的功能是将风能转换为机械能；其二是发电机，它的功能是将机械能转换为电能。现有的风力机按风轮旋转轴在空间的方向，分为水平轴风力机（Horizontal Axis Wind Turbine 简称为 HAWT）和立轴风力机（Vertical Axis Wind Turbine 简称为 VAWT）两大类。
水平轴风力机的结构特征是风轮的旋转平面与风向垂直，旋转轴和地面平行，如图1.1所示。水平轴风力机的主要有三部件组成，即风轮(包括叶片、轮毂等)、机舱(包括齿轮箱、电机、偏航装置等)和塔架及地基。风轮是风力机最主要的部件，由叶片和轮毂组成。叶片具有良好的空气动力外形，在气流作用下能在风轮上产生气动扭矩使风轮旋转，将风能转换成机械能，再通过齿轮箱增速，驱动发电机转变成电能，最后电机发出的电能通过变流并入电网。水平轴风力机又可分为两种：一种是为上风向风力发电机。风轮在塔架的前面迎风旋转．迎风面的调整依靠尾翼；另一种是下风向风力发电机，它的风轮在塔架的后面，叶片的阻力可以保证迎风面的正确取向，但是风先经过塔架，再到风轮，会影响风力机出力，由于尾翼结构并不复杂，因此，目前大量生产的是上风向风力机。水平轴风力机是目前国内外研制最多，最常见的一种风力机，也是技术最成熟的一种风力机。其风轮叶片数一般为2～3 叶，叶片形状一般为翼形,该风轮启动力矩较大，风能利用系数高。
立轴风力机的特征是旋转轴与地面垂直，风轮的旋转平面与风向平行（如图1.2），立轴风力机叶轮的转动与风向无关，因此不需要像水平轴风力机那样采用迎风装置。立轴风力机最典型的是由与萨窝纽斯同时代的法国人达里厄(G·J·Darrieus)首创的Darrieus 型风力机根据风叶的形状，Darrieus 型风力机又有多型。如果按风力机叶片吸收风能方式划分，又可以分为阻力型风力机和升力型风力机。
现代立轴风力机的发明人是法国工程师 Georges J.M.Darrieus，他分别于 1925年在法国和 1937 年在美国获得立轴风力机的发明专利，但当时他的发明几乎没有得到人们的注意，以至于二十世纪六十年代两名加拿大籍研究者在并不知情Georges J.M.Darrieus 发明专利的情况下再一次地重复了 GeorgesJ.M.Darrieus 的工作，尽管如此，今天的立轴风力机依然以 Darrieus 形式得到闻名，并且由于受到Georges J.M.Darrieus 的启发，立轴风力机的新形式也层出不穷。上个世纪 70 年代美国国家重点实验室 Sandia 开始着手商业化风力机的研制工作，把主要的兴趣集中在立轴风力机上，并成功地在屋顶上安装了一台直径为 5 米的实验样机两年后，sandia 开发了第二台安装在地面上更大的样机，直径为 17 米。与此同时，一项经济研究发现，如果立轴风力机的设计在某些方面加以改进的话，能比水平轴风力机具有更好的性价比。1976 年的研究工作使立轴风力机的改进目标得以明确，如提高叶片翼形的气动效率，整个叶片外形的细长化和叶片数目的优化等等，当时的 sandia 的第二台样机在性能上比水平轴风力机更有优势。
文章[4]从多方面分析了水平轴及立轴风力机的优缺点，并做了详尽的论证，举出了立轴风力机的发展前途及优势。通过各方面的比较分析，立轴风力机优点主要包括以下几个方面：
①增大立轴风力机的高径比能够以较低的安装和运行成本达到风场电能输出倍增；
②立轴风力机的结构简单而且受力更为合理，水平轴浆叶上受到正面风载荷力、离心力，叶片结构相似悬臂梁，叶片根部受到的由弯矩产生的应力较大，大量事故都是叶片根部折断。立轴风力机叶片两头与轴固定，尤如一张弓，叶片是柔性的，叶片的形状不是由叶片的刚度来保证的，而是轴旋转后叶片自然形成一条“无弯矩应力曲线”，叶片只受拉应力，故受力较小，用料少，不易折断；
③叶片断面均匀，制造方便；
④安装维护容易，垂直轴风力发电机组发电机的齿轮箱在底部，重心低，不仅稳定，而且维护方便，风机塔架可以用钢索进行固定，因而制造成本大大减小；
⑤安全性高及其优美的外观等。尽管水平轴风力机的技术越来越成熟，但立轴风力机由于独特的优势，越来越被人们所重视，发展潜能巨大，正因为此，本文以大型的立轴风力机为研究对象。
2.2 国内外风力发电的发展现状
从上个世纪七十年代石油危机以后，美国、西欧等发达国家为寻求替代化石燃料的能源，投入大量经费，动员高科技产业，利用计算机、空气动力学、结构力学和材料科学等领域的新技术研制现代风力发电机组，开创了风能利用的新时期。丹麦、德国和西班牙等欧洲国家相继出台了激励风电发展的政策，其核心是长期固定的较高收购风电电价，鼓励投资，培育稳定市场，使这些国家成为风电机组市场扩展最快的地区。风电场是将多台并网型风力发电机组安装在风力资源好的场地，按照地形和主风向排成阵列，组成机群向电网供电，是大规模利用风能的有效方式。
近几年来世界风电发展格局和趋势分析来看，主要有以下几个特征：风电发展向欧盟、北美和亚洲三驾马车并驾齐驱的格局转变；通过规模化、系列化和标准化，可以大幅度降低售价风电技术发展迅速，成本持续下降；国家政府放入支持是风力发电的主要动力；风力机的单机容量越来越大，并从陆地想海上发展。海上风电由于其资源丰富、风速稳定、开发利益相关方较少、不与其他发展
项目争地、可以大规模开发等优势，一直受到风电开发商关注。但是，海上风电施工困难、对风机质量和可靠性要求高，自1991年丹麦建成第一个海上风电场以来，海上风电一直处于实验和验证阶段，发展缓慢。随着风电技术的进步，海上风电开发开始进入风电开发的日程。2000年，丹麦政府出于发展海上风电考虑，在哥本哈根湾建设了世界上第一个商业化意义的海上风电场，运行至今，为海上风电开发积累经验。此后，世界各国开始考虑海上风电的商业化开发，其中欧盟的海上风电占世界海上风电的90%。海上风电开发成本高于陆地的问题是难以克服的。在条件允许的情况下，优先开发陆上风电；风能资源条件特别好的海上项目，一旦决定开发，适当提高开发规模，尽可能利用成熟技术和装备，提高可靠性。截止到2008年底，全球风电装机总容量已达到121187.9 MW，当年新增装机容量27261.1MW；从地区看，美国、德国、西班牙、中国和印度累计装机位列全球前五，其中美国占全球累计装机的20.7%，德国占19.7%，西班牙占13.8%，中国占10.1%，印度占7.9%，截止到2008年底，全球范围内，装机容量在2000MW 以上的国家已经达到了12个。其中加拉大和新西南都是在2008年加入到这个行列中。表1.1显示了2008年总装机容量前20位的国家。
风电场于20世纪80年代初在美国加利福尼亚州兴起，美国把发电技术作为维系现代化生活和现代工业文明的基础。美国在20世纪80年代曾经是世界风电和太阳能发电大国，近年来，随着对气候变化问题的重视和对保障能源安全的理解，以风电和太阳能发电为代表的分布式发电技术的发展重新抬头。自2000年布什入主白宫以来，美国政府开始关注可再生能源的发展，联邦政府共计拨款120亿美元，支持新能源技术的研究开发，并且取得了令世界瞩目的成果，美国重新成为世界风电大国，2001-2007 年，美国的风电增加了300%，2008年年新增风电装机容量8351.2MW，累计装机容量达到25 170.0MW，2008年超过德国，累计装机容量居世界第一。德国对风力发电的扶持政策是目前国际上最有效的政策之一。德国政府早在20世纪90 年代就制定了风电等可再生能源发电上网和强制购买的法律，要求电网公司无条件地按照法律规定的价格购买风电，并按照风能资源（依据风速高低）和开发条件（海上和陆上）列出风电上网电价计算公式，有力促进了德国风电产业的发展，使得一个已经开发的风电场平均利用小时数只有1800小时的低风速国家成为世界上风电产业最成功的国家。使风电装机容量07年前一直稳居世界第一，08年被美国赶上。
西班牙是世界上风电发展最快的国家之一，其既是风电市场大国，又是风电装备制造大国。西班牙风电自1997年开始快速发展，近10年的年均增长率超过了60%，2008年风电新增装机1 595.2MW，累计装机容量达到16 740.3MW，位居世界第三，占世界风电总装机容量的15.5%，占西班牙电力总装机容量的15%，风电提供了8.7%的电量，在
西班牙的电力供应中已经开始发挥一定的作用。在风电市场快速发展的同时，西班牙通过引进和吸收丹麦的技术，逐步建立风电机组制造产
业，其三家大的风电机组制造企业市场销售量占世界总量的20%左右，成为全球第二大风机制造国。
印度风电的发展速度惊人，该国发展风能的原始推动力来自其20世纪80年代早期的非传统能源署。其目的是为了鼓励发展化石能源之外的其他多样化能源，以满足对煤、石油和天然气的大量需求。其间对风能进行了大量研究，并建立了全国范围内的风速测量网络系统，这些使得对风力潜能的评估和确认适宜地区进行风力发电的商业开发成为可能。2008年年底，印度总装机容量达到9587.0MW，比2007年净增了1737.0MW。目前，印度的风电开发在亚洲处于领先地位，在世界上也保持在前五大生产国之列。
根据世界风能协会09年的报告，在过去的十年中，风电事业发展迅速，全球风电的年平均增长率一直保持在29%左右。按这种速率发展到2020年全球的总装机容量可能会达到1500000MW，如图1.3所示，蓝色线为全世界已经达到的总装机容量，绿色线表示未来12年预测全世界总装机容量。风能将在新能源中占有更大的比重，发挥更大的贡献。
我国可开发利用的风能资源为2.53亿KW，新疆、内蒙至东北和东南沿海两大主风带有效风能密度大于200W/m，有效风力时间百分率在70%以上。可以说，
我国开发风能具有良好的自然环境和资源条件。近几年来，随着我国电网覆盖程度的提高，在各级政府、电力部门和国外政府及金融组织的援助下，我国在新疆、内蒙、广东、福建、辽宁等地区建立了20座风力发电场，对缓解当地电力供应矛盾，提高供电质量起到了很好的作用。目前风电在各种新能源中发电成本最接近传统能源，中国风电产业
的驱动因素并未因金融危机和中国经济增速减缓发生改变，未来两年仍将保持高速发展趋势。
我国政府将风力发电作为改善能源结构、应对气候变化和能源安全问题的主要替代能源技术之一，给予了有力的扶持。在2008年提前实现了10000MW的目标，在2020年达到30000MW的目标。制了风电设备国产化相关政策，并辅以“风电特许权招标”等措施，推动技术创新、市场培育和产业化发展。在2008年，新装机容量达到6298.0MW，2008年增长速度达到106.5%，在风电发展的主要国家中是最高的。我国在风电装机容量的世界排名中，2004年居第10位，2007年跃居第5位，2008年上升到第四位，并有望建立起世界最大的风电市场。我国风力发电发展迅速，政府设立的2010年的发展目标已经于2008年提前完成。风电已经在节约能源、缓解我国电力供应紧张的形势、降低长期发电成本、减少能源利用造成的大气污染，以及温室气体减排等方面崭露头角，开始有所作为。
我国的风电制造业发展迅猛。2005年之前，中国只有少数几家风电制造商，且规模小、技术落后，在激烈的市场竞争中风雨飘摇，风电场建设主要依赖进口。《可再生能源法》的颁布极大地调动了投资商的积极性，除了原来的金风科技、浙江运达加大投入、迅速扩张之外，上海电气、东方汽轮机、华锐风电（原大连重工集团）、中国船舶以及通用电气、维斯塔斯、歌美飒、苏司兰、西门子等一批国内外大型制造业和投资商纷纷进入中国风电制造业市场，还有一批中小型制造企业正在成长，依托良好的研发基础，表现出较强的发展实力，如南车、湘电集团等。在政策激励和市场拉动的双重作用下，风电装备制造和设计技术的转让加速，开始形成自主制造能力，兆瓦级的风力机相续问世。
虽然我国的风力发电产业取得了长足的发展，但是技术水平还比较低。国内的风电市场多为国外厂商所占据，迄今为止中国还没有一台大型风力发电机出口到国外。国际上成为主流机型的兆瓦级机组在我国尚处于仿制阶段。虽然有报道说国内部分企业已经生产出了兆瓦级的风力发电机，但多是和国外公司技术合作的结果，这些合资公司只能进行总装，不能掌握核心技术。真正有自主知识产权、能独立生产的企业还没有出现。我国风电发展缓慢、技术水平不高与很多因素有关。其一，国内风电研究起步晚，投入不足，缺乏技术创新和大型风力发电机的研发经验，我国还没有建立国家级的风电技术研发平台，缺乏持续深入的基础研究，更重要的是，我国还没有形成掌握风电整机总体设计方法的核心技术和人员队伍，更缺乏自主创新的风力发电基础性理论、辅助工具和研究成果，尤其是对兆瓦级以上风电机组的整体设计能力还很薄弱，很大程度上仍依赖于技术引进，不能形成具有国际先进水平的自主研发能力和自主知识产权技术，被迫长期维持国际成熟机型制造商角色，最近在新机型的联合开发过程则仍然以国外合作设计机构为主要力量，中方研发人员则以学习和积累经验为主，还没有形成自己的设计理念和方法。研发人员缺乏是新能源产业发展面临的普遍制约，特别是系统掌握风电理论并具有风电工程设计实践经验的复合型人才，一定程度上影响了产业的发展步伐。总体上看，我国风电设备制造业仍处于从“技术引进和消化吸收”转向“自主创新”的初期阶段。其二，风电价格过高需要政策的支持。据了解，风电上网要比火电高，如果价差在地方电网内分摊，地方电网就有可能背上沉重的包袱，所以解决这个问题，需要立足于全局，并制定相应的法律以及可执行的分摊机制，以解决公司或地方部门投资风电的后顾之忧；其三，国外风电厂商技术保护严格，中国企业很难获得风电的核心技术，这就需要国家在项目招标等方面进行合理的引导，吸引外商技术转让。
2.3 风力发电控制技术研究现状
风力发电技术是涉及空气动力学、电气工程、控制技术、机械传动、电机学、力学、结构动力学、材料学等多学科的综合性高技术系统工程。目前在风能发电领域，研究难点和热点主要集中在风电机组大型化、叶片气动外形设计、风力机机构动力学、风力发电机组的先进控制策略和优化技术等方面控制技术是风力发电机组安全可靠高效运行的关键技术。风力发电就是将风能转换为机械能进而将机械能转换为电能的过程，其中风力机及其控制系统将风能转换为机械能；发电机及其控制系统将机械能转换为电能。发电机作为风力发电系统的关键设备之一，直接影响着整个风力发电系统的性能、效率。
目前风力发电机组面临两个亟待解决的问题：发电机组效率的提高和风电质量的控制。提高风能利用率，降低风电成本是发展风电事业的必备前提，上世纪中期，许多学者在风力发电设备和风电系统性能改善方面进行了大量的研究，但未取得满意的成果，现代控制技术和电力电子技术的发展为上述两个问题的解决提供了技术基础，应用这些最新发展的技术开展对这两个关键问题的研究，对风力发电技术的进步具有重大意义。
自 20 世纪 80 年代以来，风力发电技术发展迅速，经历了从恒速恒频到变速恒频的发展。在变速恒频风力发电系统中，主要分为双馈式和直驱式。双馈式风力发电系统由于其变流器容量只占系统额定功率的 30%左右，能较多的降低系统成本，因此双馈式系统受到了广泛的关注。与双馈式相比，直驱式采用低速永磁同步发电机结构，无需齿轮箱，机械损耗小，运行效率高，维护成本低，而成为风力发电的发展方向。
另外一个风力发电机的方向就是风力机的大型化，通过大型化，可以减少占地，降低并网成本，降低单位功率造价，提高风能利用效率，风电机组的技术也正沿着增大单机容量、提高转换效率的方向发展。而变速风力机是提高风能利用效率最主要的方式。
目前存在的风力发电机组有恒速恒频和变速恒频两种类型。变速恒频是 20世纪 80 年代开始兴起的一种机组形式。其主要优点在于通过风轮的变速运行在很宽的风速范围内追踪最佳叶尖速比，从而获得比恒速风力机高得多的运行效率。文章回顾了变频器在风力发电中的发展，详尽的介绍了变频器技术在永磁、感应、同步、双馈发电机中的应用。
文献[12]详细介绍了恒速恒频与变速恒频风力发电机组，并对两种类型的机组性能进行了比较。恒速恒频风力发电机组无法有效地利用不同风速时的风能，而变速恒频风力发电机组可以在很大的风速范围内工作，更有效地利用风能。文献[13]中介绍几种变速恒频风力发电系统控制方案，并进行了对比。文献[14]分析双馈型异步发电机数学模型和磁场定向矢量变换控制的基础上，提出了变速恒频风力发电机的有功、无功功率解耦控制策略。文献[15]讨论了变速恒频风力机组变桨距机构在低风速和高风速下的不同控制策略。文献[16]介绍了通过带有中间环节的 IGBT 转换器将电机发出的变频变幅交流电转换成可用的交流电，以及通过控制整流器电流来控制发电机转速的控制方法。文献[17]根据自寻优控制器原理，设计了风力发电系统的最大风能追踪控制器。文献[18]以暂态电势为变量建立了异步风力发电机的机电暂态数学模型，文献[19]建立了变速恒频风力发电机组空载并网仿真模型，文献[20]使用模糊逻辑推理系统来确定低风速时的发电机参考转速，来追踪最优功率。文献[21]介绍了一种计算风电场功率极限的方法，确保风电场的装机容量不超过系统最大负荷，保证电网稳定。
变速恒频失速型风力发电机组在低于额定风速时能根据风速变化跟踪风能的最大功率，在实际风速高于额定风速时能主动失速以减少风力机吸收的功率，因此迅速成为变速恒频风力发电机的首要机型[22]，成为人们研究的热点，在对其整机控制系统和变流电路改进已经提出了很多方法。文献[23-27]分别将模糊控制、变结构控制与鲁棒控制、
自寻优控制、自适应 PID 控制、神经网络理论等各种各样的智能控制理论引入到了变速恒频定桨距失速型风力发电机组的控制系统中，但是它们大多是理论上的探讨，很少有工程实现。文献[28-30]对采用双馈电机的变速恒频风力发电机的变流电路结构及其控制策略进行了研究，文献[31-35]对采用永磁同步电机的变速恒频风力发电机的变流电路及其控制策略进行了研究，文献[36]对各种采用永磁同步电机的变速恒频风力发电机的性能进行了比较，文献[37]还对改造现有的定速恒频异步发电机组提供了解决方案。
直驱变速恒频永磁风力发电机转子为永磁式结构，无需外部提供励磁电源，提高了效率。其变速恒频控制也是在定子电路实现的，把永磁发电机的变频的交流电通过变频器转变为电网同频的交流电，因此变频器的容量与系统的额定容量相同。直驱式结构做到了风力机与发电机的直接耦合，省去齿轮箱，可大大减小系统运行噪声，提高可靠性。尽管是直接耦合，永磁发电机的转速很低，发电机体积大、成本高，但由于省去了价格较高的齿轮箱，整个系统的成本还是降低了。与常规发电机相比，直驱变速恒频永磁风力发电机具有以下主要特点：无齿轮驱动的转速低，力矩大，转子直径大,转子极间的间隙很小，对定子开槽的要求很高,造价昂贵，因此采用的是多极外转子结构，包括固定轴、转动轴、线圈绕组、永磁磁钢、铁心、定子和外转子。发电机无自带冷却风扇或外装冷却风扇,因而结构简单，损耗小，提高了整机组的可靠性和寿命，减少了运行和维护费用。
综上所述，风力机的控制大都集中在比较成熟的水平轴风力机，而立轴风力机相对比较少，但其控制系统的相似性，可以相互借鉴。为提高发电机组效率和改进风电质量，现在大部分研究都眼于提高风能利用系数和研究变流电路及其各式各样的控制方法，以及风电并网后对系统的影响。在变速恒频风力发电系统中，对采用双馈电机的变流器结构及其控制策略的研究已经很充分，并且技术已经很成熟，而对永磁直驱风力发电系统的研究才刚开始，并且在我国大型永磁直驱风力发电系统的运行实例还相当少，不少处于测试过程中，还有很多问题值得研究，特别是大型的立轴风力机的控制研究，还处在起步阶段，其中为提高其风能利用系数的最大风能捕获策略的研究是不可或缺的一部分。
三.水平轴与垂直轴风力发电机的比较
3.1 设计方法
水平轴风力发电机(图1)的叶片设计,目前普遍采用的是动量)叶素理论,主要的方法有Glauert法、Wilson法等[1,5~6]。但是,由于叶素理论忽略了各叶素之间的流动干扰,同时在应用叶素理论设计叶片时都忽略了翼型的阻力,这种简化处理不可避免地造成了结果的不准确性,文献[1]指出,这种简化对叶片外形设计的影响较小,但对风轮的风能利用率影响较大。同时,风轮各叶片之间的干扰也十分强烈,整个流动非常复杂,如果仅仅依靠叶素理论是完全没有办法得出准确结果的。
垂直轴风力发电机(图2,图3)的叶片设计,以前也是按照水平轴的设计方法,依靠叶素理论来设计[1]。由于垂直轴风轮的流动比水平轴更加复杂,是典型的大分离非定常流动,不适合用叶素理论进行分析、设计,这也是垂直轴风力发电机长期得不到发展的一个重要原因。
随着计算机技术的不断发展,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,以下简称CFD)得到了长足的进步,从最初的小扰动速势方程到欧拉方程,以及更加复杂的N-S 方程[7],目前的CFD技术完全能模拟在复杂外形下的复杂流动。对于垂直轴风轮的叶片,
已经可以用CFD方法来设计[8]。而水平轴叶片的设计还没有办法应用CFD方法来设计,这主要是由这两种风轮结构决定的。水平轴的叶片由于每个截面的扭角、弦长以及尖速比都不同,如果要用CFD模拟的话,就必须采用三维模型。
直观地说,模拟一个工况,在采用CPU为P43G的个人电脑上,计算时间大概需要7~10 d,如果设计一个风轮,可能需要几年到十几年,这样的代价在工业设计中是很难接受的。而垂直轴就完全不一样(仅限于Darrieus式H型风轮),叶片的每个截面都一样,这样就能简化成二维情况,网格数大大下降,计算量也随之下降,一般模拟一个工况只需4 h。从设计方法上讲,垂直轴风力发电机要远比水平轴先进。
3.2 风能利用率
目前,大型水平轴风力发电机的风能利用率,绝大部分是由叶片设计方计算所得,一般在40%以上。如前所述,由于设计方法本身的缺陷,这样计算所得的风能利用率的准确性很值得怀疑。当然,风电厂的风力发电机都会根据测得的风速和输出功率绘制风功率曲线,但是,此时的风速是风轮后部测风仪测得的风速参见图1,要小于来流风速[9,10],风功率曲线偏高,必须进行修正。应用文献[10]的修正方法修正后,水平轴的风能利用率要降低30%~50%。对于小型水平轴风力发电机的风能利用率,中国空气动力研究与发展中心曾做过相关的风洞实验,实测的利用率在23%~29%[11]。
由于以前一直用叶素理论计算垂直轴风轮的风能利用率,得出了利用率不如水平轴的结论,但是通过笔者CFD模拟结果来看,垂直轴风轮的能利用率不比水平轴的低,国外也有机构经过实验表明垂直轴风轮的风能利用率在40%以上[2]。另外,在实际环境中风向是经常变化的,水平轴风轮的迎风面不可能始终对着风,这就引起了/对风损失0,而垂直轴风轮则不存在这个问题[1]。因此,在考虑了对风损失之后,垂直轴风轮的风能利用率完全有可能超过水平轴风轮。
3.3 起动风速
水平轴风轮的起动性能好已经是个共识,但是根据中国空气动力研究与发展中心对小型水平轴风力发电机所做的风洞实验来看,起动风速一般在4~5 m/s之间,最大的居然达到5.9 m/s[11],这样的起动性能显然是不能令人满意的。垂直轴风轮的起动性能差也是目前业内的共识[2],特别是对于Darrieus式 型风轮,如图2所示,完全没有自启动能力,这也是限制垂直轴风力发电机应用的一个原因。但是,对于Darrieus式H型风轮,如图3所示,却有相反的结论。根据笔者的研究发现,只要翼型和安装角选择合适,完全能得到相当不错的起动性能,通过对麟风P-200垂直轴风力发电机的风洞实验来看,这种Darrieus式H型风轮的起动风速只需要2 m/s,优于上述的水平轴风力发电机。
3.4 结构特点
水平轴风力发电机的叶片在旋转一周的过程中,受惯性力和重力的综合作用,惯性力的方向是随时变化的,而重力的方向始终不变,这样叶片所受的就是一个交变载荷,这对于叶片的疲劳强度是非常不利的[1,12]。另外,水平轴的发电机都置于几十米的高空,这给发电机的安装、维护和检修带来了很多的不便。
垂直轴风轮的叶片在旋转的过程中的受力情况要比水平轴的好的多,由于惯性力与重力的方向始终不变,所受的是恒定载荷,因此疲劳寿命要比水平轴风轮长[1]。同时,垂直轴的发电机可以放在风轮的下部或是地面,便于安装和维护。
3.5 环保问题
风力发电虽称清洁能源,能起到很好的环保作用,但随着越来越多大型风电场的建立,一些由风力发电机引发的环保问题凸显出来。这些问题主要体现在噪声及对当地生态环境的影响。水平轴风轮的尖速比一般在5~7,在这样的高速下叶片切割气流将产生很大的
气动噪音。同时,很多鸟类在这样的高速叶片下很难幸免[13]。
垂直轴风轮的尖速比一般在1.5~2,这样的低转速基本上不产生气动噪声,完全达到了静音的效果。无噪声带来的好处是显而易见的,以前因为噪声问题不能应用风力发电机的场合(如城市公共设施、民宅等),现在可以应用垂直轴风力发电机来解决。
低尖速比带来的好处不仅仅是环保的优势,对于风机的整体性能也是非常有利的。从空气动力学上分析,物体速度越快,外形对流场的影响越大。当风力发电机在户外运行时,叶片上不可避免的受到污染,这种污染实际上是改变了叶片的外形。对于水平轴风轮来讲,即使这种外形变化很微小,也很大地降低了风轮的风能利用率[9],而垂直轴风轮因为转速低,所以对外形的改变没那么敏感,这种叶片的污染基本上对风轮的气动性能没有影响。
3.6 结论
从比较中可以看出,相对于传统的水平轴风力发电机,垂直轴风力发电机具有设计方法先进、风能利用率高、起动风速低、无噪声等众多优点,具有更加广阔的市场应用前景。相信在不久的将来,垂直轴风力发电机将大有作为。
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风力发电的发展
风力发电的发展 xxx 动力10x班 20101020xxxx 摘要：在风电生产过程中既不会产生任何污染物,也不会造成太多的内部能量损耗,同时,因风能属于天然资源,无处不在、无时不有,开发成本十分经济,属于一种节能、洁净、廉价型的优质能源。风力发电是风能利用最重要的形式,也是当今世界能源开发利用中技术最成熟、最具商业化开发前景的领域之一。19世纪末,丹麦首先研制成功了风力发电机组,并建成了世界第一座风力发电站。一个世纪以来,世界各国纷纷研制了类型各异的风力发电设备, 风力发电的重要意义不断受到国际社会的普遍关注与高度重视,对风力发电的学术研究和推广普及工作取得了相当突出的进展。 关键词：新能源风能风力发电 Abstract: In the wind power production process either does not produce any pollutants, it will not cause too much of the internal energy loss, while the wind is due to natural resources, everywhere and at all times there is a very economical development costs, belonging to a kinds of energy saving, clean, inexpensive type of high-quality energy. Wind power is the most important form of wind energy utilization, is today the world's energy development and utilization of technology the most mature, most commercial development of promising areas. 19th century, the first successful development of the Danish wind turbine, and built the world's first wind power station. For a century, the world's countries have developed different types of wind power equipment, wind power continued significance of the general concern of the international community and attaches great importance to academic research on wind power and popularize prominent work has made considerable progress. Keywords:New energy wind energy wind power 1.风力发电概述 1.1风力发电原理 把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵）。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、
风力发电机文献综述
毕业设计文献综述 题目：立轴风力发电机 学生姓名：李春鹏学号：090501224 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师：刘恩福 2013年2月27日
一、摘要 风能利用技术的快速发展已使风能成为目前最重要的一种可再生资源。现有的风能转化系统大部分将风能通过风力机装置转化为机械能，然后通过电机转化为电能，通常风力机按风轮旋转轴在空间的方向，分为水平轴风力机（HorizontalAxis Wind Turbine简称为HAWT）和立轴风力机（Vertical Axis Wind Turbine简称为VAWT）两大类，达里厄型（Darrieus）风力机为立轴风力机的典型机型。立轴风力机由于其结构和气动性能的独特优势，越来越被人们重视。变速风力机可以在很大的风速范围内工作，而且能最大限度的捕获风能，提高风力发电机的效率，而成为当前该领域的研究热点。本文以大型变速立轴风力机为研究对象，风力机为典型的达里厄型风力机，直接驱动永磁同步电机发电。通过建立风力机气动性能评估模型、传动系统模型、电机以及控制系统的模型，并在MATLAB/SIMULINK进行仿真模拟，得到风力机在各种工况下的运行情况，并实现了最大风能追踪的算法。 变速风力发电机提高了风能利用率，但增加了控制系统的难度，本文对最大风能追踪策略的理论进行分析研究。分析了达里厄型风力机的气动性能评估模型，该模型是基于叶素动量理论的双多流管模型，考虑了达里厄型风力机旋转时叶片对风轮下盘面流动干涉的特性，以及翼型动态失速、气动阻力的影响，对1MW达里厄型风力机进行计算分析，得到了该风力机的气动性能，如风力机在各风速下的气动转矩与转速的关系，以及在各风速下的气动功率与转速的关系，为仿真模拟提供基础。根据仿真的需要分别建立了风力机传动系统模型、永磁同步电机模型、最大功率跟踪算法等模型。永磁同步发电机在同步旋转轴下建立，并对同步电机的解耦控制做了分析，最大功率跟踪算法采用尖速比控制方法。最后在MATLAB/SIMULINK中且搭建了整个系统的仿真模型，对1MW 达里厄型风力机低风速气动、高风速刹车、额定风速下变风速运行等工况进行了仿真模拟。通过模拟得到风力机在各种工况下的运行情况，实现了最大风能追踪的算法，采用尖速比的控制方法追踪最大风能的效果显著，为进一步立轴风力发电机控制系统的设计提供依据。 ABSTRACT The rapid progress on wind energy conversion technology has made wind energy tobe one of the most important renewable and sustainable energy.Current wind energy conversion system translates the wind energy to mechanical energy by wind turbine,and then converts it to electricity by generator.According to the direction of the revolving shaft in space,wind turbine includes two types,one is horizontal axis wind turbine(HAWT for short),and the other is vertical axis wind turbine(VAWT for short),thevertical axis wind turbine is famous for Darrieus type.There has been growing attention to vertical axis wind turbine for its unique structural and aerodynamic advantages.As variable speed wind turbine works at larger ranger of wind speed,utilizes much more wind energy,Improve the efficiency of wind turbines.So it has become the hot topic in the field.This paper is basic on large variable speed vertical axis wind turbine.The wind turbine is Darrieus type,and it dives permanent magnet synchronous generator directly.Through establishment of aerodynamic performance evaluation model,dive-train model,generator and control system model,and simulating of the wind turbine system model in MATLAB/SIMULINK,we can obtain the performance of wind turbine in a variety of conditions,and achieve the algorithm of Maximum Power Point Tracking. Although variable speed wind turbine Improve the efficiency it Increase the difficulty of the control system.The Maximum Power Point Tracking control Strategy theory is analyzed in this paper.The aerodynamic performance evaluation model is established,it's the double-disk multiple stream-tube model in the framework of blade element momentum theory,the airfoil dynamic stall effect and aerodynamic losses were included.we obtained the aerodynamic performance by calculating for the1MW Darrieus vertical axis wind turbine,such as the relationship between aerodynamic torque and rotating speed at different wind speed,the relationship between aerodynamic power and rotating speed at different wind
故障电网下双馈风电系统运行技术研究综述_年珩
第35卷第16期中国电机工程学报V ol.35 No.16 Aug. 20, 2015 4184 2015年8月20日Proceedings of the CSEE ?2015 Chin.Soc.for Elec.Eng. DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.16.022 文章编号：0258-8013 (2015) 16-4184-14 中图分类号：TM 315 故障电网下双馈风电系统运行技术研究综述 年珩，程鹏，贺益康 (浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027) Review on Operation Techniques for DFIG-based Wind Energy Conversion Systems Under Network Faults NIAN Heng, CHENG Peng, HE Yikang (College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, Zhejiang Province, China) ABSTRACT: Recently, grid-connected operations of doubly fed induction generators (DFIG) based wind energy conversion systems (WECS) under fault grids, especially the conditions of voltage dips and swells, negative sequence disturbances and harmonic distortions, have been the hot spot issues. From the viewpoint of grid codes and reliable operations, focused on the uninterrupted operation, the network support and the friendly connection, the key operation techniques of DFIG system were discussed under severe faults for a short time and light ones for a long time. Besides, the current investigation situation on the DFIG system was introduced, and then, the research tendency of DFIG system control considering the grid faults and disturbances was presented. KEY WORDS: doubly fed induction generator (DFIG); fault grid; abrupt voltage changes; negative sequence voltage disturbance; harmonic distortion; grid code 摘要：近年来，双馈感应风力发电系统在故障电网特别是电压骤变、负序扰动、谐波畸变下的运行控制技术，已成为风力发电系统中的研究热点。该文从各国风电并网规范、风机高效并网运行角度出发，列举了双馈风电机组在不脱网运行技术、电网支撑能力和友好并网技术等领域的关注焦点，探讨了电网短时严重故障和长期轻微故障中双馈风电机组运行的关键问题与核心技术，比较了现有双馈风电系统的控制方案，并预测了其发展趋势，给出了潜在的研究方向。 关键词：双馈感应风力发电机；故障电网；电压骤变；负序扰动；谐波畸变；并网规范 0 引言 随着风力发电技术及风电装备制造水平的快速发展，风能已经成为最具规模化应用前景和商业化开发潜力的可再生能源。根据我国于2012年发 基金项目：国家自然科学基金项目(51277159)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51277159).布的《可再生能源“十二五”规划》的总体目标，到2015年，各类可再生能源在能源消费中的比重要达到9.5%以上，其中累计并网运行风电容量达1亿kW，海上风电为500万kW[1]。因此，促进风电产业科学发展、实现风电场的合理布局已成为我国保障能源安全和优化能源结构的重要抉择。然而，受限于可再生能源开发密集区与用电负荷中心区域的逆向分布特点，导致了处于电网末端大型风电场的电能需通过高压远距离输电走廊才能送达负荷中心[2]，这种风电能量的大规模集中输送方式易造成风电机组并网运行安全故障。近年来，甘肃玉门风电场、宁夏贺兰山风电场等大规模风电场脱网事故，暴露了大型风电场的集中接入方式给电力系统安全、稳定、高效运行带来的冲击与挑战[3-4]。 为提升电网对风电的接纳能力、规范风电机组并网运行方式，世界各国纷纷制定出台了相应的风电并网接入导则，对风电机组运行的安全性、稳定性提出了严格要求[5-8]，主要体现在以下方面：1）风电系统应能有效抵御电压骤变、负序扰动、谐波畸变等各类短时及长期电网故障；2）风电机组应为电网提供必要的电压、频率支持，增强电网稳定性。我国立足于本国电网结构、可再生能源配比等实际情况，在广泛征求风电设备制造商、风电场运营商等各方面意见的基础上，于2012年颁布实施了《风电场接入电力系统技术规定》，要求风电机组在20%的机端电压条件下实现不脱网连续运行至少625ms，同时能承受长期2%的电压不平衡度、短时4%的电压不平衡度以及4%的并网电压谐波畸变率，并为故障电网提供无功电流支持[5]。可以预见，在不久的将来，风电机组将由原来单纯自身保护的受端系统，逐渐转变为含有辅助服务功
柴油发电机方案
高压柴油发电机组技术方案 一、概述 伴随着机房的扩容，作为备用电源的柴油发电机组容量要求越来越大，需多台大功率柴油发电机组并网才能满足负荷的要求，而且机房与实际使用负载间距离也越来越远，采用传统的多台低压柴油发电机组并联运行暴露出多项运行和传输的缺陷，为了能够更加安全、可靠地运行，采用高压机组是一种更好的选择。 高压机组应用于冶金企业、机场、数据中心等应急备用电源系统，因机组的输出电压10kV与原供电系统电压一致，可直接接入供电系统，省去了大笔供配电系统的设备投资。同时由于机组的输出电压高，输出电流小，在动力传输过程功率损失最小，适合远距离输送。高压输电电流相当于低压输电电流的1/26。 50Hz高压柴油发电机组主要电压等级有：6kV、6.3kV、6.6kV、10kV、10.5kV、11kV等，单台机组功率一般在1000kW以上，多台机组并联使用。 高压柴油发电机组与低压柴油发电机组分析比较 二、高压柴油发电机组应用 根据上述高低压柴油发电机组的应用特点，在容量要求较大和送电距离较远的应用场合，高压柴油发电机组具有大容量、远距离供电，机房集中建设、可靠性强、配套配电系统简单等明显优点，是大容量机组选型应用的必然趋势，高压柴油发电机组已经在银行、数据中心、冶金、民航等领域进行了大量的应用。
三、高压柴油发电机组的结构特点 高压柴油发电机组的结构分为：柴油发动机、交流发电机、高压开关柜、接地电阻柜、PT柜、并机柜及出线柜和集中控制台等部分。 3.1交流发电机 1、无刷自励式，H级绝缘，可耐温180℃，为发电机在恶劣环境中运行提供保障； 2、机座为钢制焊接结构，端盖为铸件，安装结构型式有单轴承和双轴承两种； 3、定子是2/3节距绕制，能有效抑制输出电压的波形畸变，及减少磁场发热； 4、转子装配前经过动平衡，完善的阻尼绕组帮助减少非恒定负荷下的电压偏差和热量； 5、励磁机转子的输出功率通过三相全波式整流器输给主机转子，该整流器由一浪涌抑制器保护，以免由诸如短路或者并联时相位失步而引起的冲击造成损坏； 3.2高压开关柜 高压并机开关柜由一组高压开关柜组成，主要组成部分为发电机进线柜及PT柜、出线柜。并机柜及出线柜装设综合保护装置及差动保护装置有效的保护机组及设备安装稳定运行。安装于高压柜上的综合保护器带有通用RS232、MODBUS通讯协议接口，用户可以根据需要对整个并机系统的电能实时参数进行采集，进行集中监控、归档管理。 高压开关柜断路器：ABB高压断路器、三菱高压断路器 3.3接地电阻柜 接地电阻柜系列中性点接地电阻采用的是电阻专用的原装进口不锈钢合金材料，其材料具有接地电阻要求的热力及电气性能，做到耐受高温、电阻率高及
风力发电机介绍
风力发电机介绍 目录 1. 风力发电发展的推动力 2.风力发电的相关参数 2.1.风的参数 2.2.风力机的相关参数（以水平轴风力机为例） 3.风力机的种类 3.1.水平轴风力机 3.2.垂直轴风力机 4.水平轴风力机详细介绍 4.1.风轮机构 4.2.传动装置 4.3.迎风机构 4.4.发电机 4.5.塔架 4.6.避雷系统 4.7.控制部分 5.风力发电机的变电并网系统 5.1.（恒速）同步发电机变电并网技术
5.2.（恒速）异步发电机变电并网技术 5.3.交—直—交并网技术 5.4.风力发电机的变电站的布置 6.风力发电场 7.风力机发展方向 1. 风力发电发展的推动力： 1) 新技术、新材料的发展和运用； 2) 大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累； 3) 火电发电成本（煤的价格）上涨及环保要求的提高（一套脱硫装置价格相当 一台锅炉价格）。 2. 风力发电的相关参数： 2.1. 风的参数： 2.1.1. 风速： 在近300m的高度内，风速随高度的增加而增加，公式为： V：欲求的离地高度H处的风速； V0：离地高度为H0处的风速（H0=10m为气象台预报风速的高度）； n：与地面粗糙度等因素有关的指数，平坦地区平均值为0.19～0.20。 2.1.2. 风速频率曲线：
在一年或一个月的周期中，出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率。 图1：风速频率曲线 2.1. 3. 风向玫瑰图(风向频率曲线)： 在一年或一个月的周期中，出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率。以极座标形式表示的风向频率图叫风向玫瑰图。 图2：风向玫瑰图
风力发电机的控制方式综述
风力发电机及风力发电控制技术综述 摘要：本文分析比较了各种风力发电机的优缺点，介绍了相关风力发电控制技术，风力发 电系统中的应用，最后对未来风力发电机和风力发电控制技术作了展望。 关键词：风力发电机电力系统控制技术 Overview of Wind Power Generators and the Control Technologies SU Chen-chen Abstract:This paper analyzes the advantages and disadvantages of the various wind turbine control technology of wind power, wind power generation system, and finally prospected the future control of wind turbines and wind power technology. 1 引言 在能源短缺和环境趋向恶化的今天，风能作为一种可再生清洁能源，日益为世界各国所重视和开发。由于风能开发有着巨大的经济、社会、环保价值和发展前景，近20年来风电技术有了巨大的进步，风电开发在各种能源开发中增速最快。德国、西班牙、丹麦、美国等欧美国家在风力发电理论与技术研发方面起步较早，因而目前处于世界领先地位。与风电发达国家相比，中国在风力发电机制造技术和风力发电控制技术方面存在较大差距，目前国内只掌握了定桨距风机的制造技术和刚刚投入应用的兆瓦级永磁直驱同步发电机技术，在风机的大型化、变桨距控制、主动失速控制、变速恒频等先进风电技术方面还有待进一步研究和应用[1]。发电机是风力发电机组中将风能转化为电能的重要装置，它不仅直接影响输出电能的质量和效率，也影响整个风电转换系统的性能和装置结构的复杂性。风能是低密度能源，具有不稳定和随机性特点，控制技术是风力机安全高效运行的关键，因此研制适合于风电转换、运行可靠、效率高、控制且供电性能良好的发电机系统和先进的控制技术是风力发电推广应用的关键。本文分析比较了各种风力发电机的优缺点，介绍了相关风力发电控制技术，风力发电系统中的应用，最后对未来风力发电机和风力发电控制技术作了展望。 2 风力发电机 2.1 风电机组控制系统概述 图1为风电机组控制系统示意图。系统本体由“空气动力学系统”、“发电机系统”、“变流系统”及其附属结构组成; 电控系统(总体控制)由“变桨控制”、“偏航控制”、“变流控制”等主模块组成(此外还有“通讯、监控、健康管理”等辅助模块)。各种控制及测量信号在机组本体系统与电控系统之间交互。“变桨控制系统”负责空气动力系统的“桨距”控制，其成本一般不超过整个机组价格5%，但对最大化风能转换、功率稳定输出及机组安全保护至关重要，因此是风机控制系统研究重点之一。“偏航控制系统”负责风轮自动对风及机舱自动解缆，一般分主动和被动两种偏航模式，而大型风电机组多采用主动偏航模式。“变 流控制系统”通常与变桨距系统配合运行，通过双向变流器对发电机进行矢量或直接转矩控制，独立调节有功功率和无功功率，实现变速恒频运行和最大(额定)功率控制。
风力发电并网稳定性研究开题报告
Xx大学 毕业设计（论文）开题报告题目风力发电并网稳定性研究 系（院）自动化系年级 专业电气工程与自动化班级 学生姓名学号 指导教师职称 xxx教务处 二〇一一年三月 开题报告填表说明
1.开题报告是毕业设计（论文）过程规范管理的重要环节，是培养学生严谨务实工作作风的重要手段，是学生进行毕业设计（论文）的工作方案，是学生进行毕业设计（论文）工作的依据。 2.学生选定毕业设计（论文）题目后，与指导教师进行充分讨论协商，对题意进行较为深入的了解，基本确定工作过程思路，并根据课题要求查阅、收集文献资料，进行毕业实习（社会调查、现场考察、实验室试验等），在此基础上进行开题报告。 3.课题的目的意义，应说明对某一学科发展的意义以及某些理论研究所带来的经济、社会效益等。 4.文献综述是开题报告的重要组成部分，是在广泛查阅国内外有关文献资料后，对与本人所承担课题研究有关方面已取得的成就及尚存的问题进行简要综述，并提出自己对一些问题的看法。 5.研究的内容，要具体写出在哪些方面开展研究，要突出重点，实事求是，所规定的内容经过努力在规定的时间内可以完成。 6.在开始工作前，学生应在指导教师帮助下确定并熟悉研究方法。 7.在研究过程中如要做社会调查、实验或在计算机上进行工作，应详细说明使用的仪器设备、耗材及使用的时间及数量。 8.课题分阶段进度计划，应按研究内容分阶段落实具体时间、地点、工作内容和阶段成果等，以便于有计划地开展工作。 9.开题报告应在指导教师指导下进行填写，指导教师不能包办代替。 10.开题报告要按学生所在系规定的方式进行报告，经系主任批准后方可进行下一步的研究（或设计）工作。 一、课题的目的意义：
风电研究背景综述
随着经济高速发展对电能依赖程度的加剧，电力系统的规模不断增大，结构日趋复杂。电能生产、传输与消费环节之间的强耦合性使得针对局部扰动的不恰当处置可导致影响范围扩大，甚至诱发恶性连锁反应，酿成大面积停电事故。近年来，由于可再生能源发电大规模接入电力系统以及强随机、突发性极端自然灾害的频发，发生这种大面积停电的风险还有逐步增大的趋势。自2003年美加大停电之后，发生在我国和巴拉圭、巴西、日本、印度等国的大面积停电事故已经充分说明：大停电是现代电力系统必须面对的严重威胁[1]。在加强电网建设和管理的同时，研究大停电事故后局部孤立系统的快速恢复，对减少事故带来的经济损失和社会动荡具有极其重要的意义。 作为系统恢复的核心环节,网架重构的主要任务是高效利用系统中有限的启动功率，通过优化骨干机组及关键线路的投运顺序，争取在尽可能短的时间内最大化系统的有功出力,减小重要负荷的停电损失。就大系统的总体重构策略而言，主要分为子系统内的串行恢复和不同子系统间的并行恢复，通过二者的协调配合保证全网恢复的同步[2-4]。作为子系统内重构过程的基础，事故后的机组恢复顺序优化问题率先受到国内外研究者的关注。20世纪90年代，基于知识库的专家系统、层次分析等定性分析与定量求解相结合的方法已被相继用来制定机组恢复方案[5，6]。为了提高方案的客观适用性，文献[7]将机组顺序优化等效为多约束条件的背包问题，采用数据包络分析模型和回溯算法进行定量求解。文献[8]进一步引入二进制和线性决策变量，将问题简化为混合整数线性优化问题，可求得所有机组初始启动顺序的最优解。顺利重建网架不仅需要合理安排机组的恢复顺序，还需要关注送电路径的优化。文献[9-11]利用复杂网络的拓扑特性指导网架重建过程中关键线路的筛选。文献[12]将机组启动时间限制引入恢复路径的优化过程。文献[13]将送电路径优化与节点重要性评价进行解耦，提出针对网络重构过程的通用送电路径优化模型。由于机组和线路的投运在网架重构的主要阶段彼此交织、相互影响,为了将二者的优化过程统一起来，文献[14]采用改进支路权值后的综合优先级指标，以恢复时间最短为目标优化发电机的启动顺序。文献[15]采用计及恢复机组发电容量和线路相对重要程度的机组恢复效益指标确定最优重构网络。文献[16]提出了基于改进节点重要度和恢复路径评价方法的多目标双层重构优化模
大型发电机结构说 图解
一、发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机可分为直流发电机和交流发电机，交流发电机又可分为同步发电机和异步发电机(很少采用) ，还可分为单相发电机与三相发电机。 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 二、发电机的工作原理 按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。图1为同步发电机的工作原理图。发电机转子与汽轮机转子为同轴连接，当蒸汽推动汽轮机高速旋转时，发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电源后，便建立了一个磁场，这个磁场有一对主磁极，它随着汽轮机发电机转子旋转。磁通自转子的一个极（N级）出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙，进入转子另一个极（S极）构成回路。 图1 同步发电机工作原理图2 发电机出线的接线发电机转子具有一对磁极，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极是，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次。这样，发电机转子以每秒50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若
风力发电机的原理
风力发电机的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。把风能转变为电能是风能利用中最基本的一种方式。风力发电机一般有风轮、发电机（包括装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成超低速风力发电机为一由转动盘、固定盘、风轮叶片、固定轮、立竿、集电环盘、舵杆、尾舵和逆变器组成的系统。转动盘和固定盘构成该系统的发电机，逆变器包括50赫正弦波振荡器、整形电路、低压输出电路和倒相推挽电路。本系统中的发电机的优点，一是具有超低速建压特点，能在叶片转速低于每分钟100转时正常发电，为弱风地区风力资源的开发利用提供了新途径；二是结构简易，铁芯无开槽，也无电枢绕组，易维修，使用寿命长. 风力发电机的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。 风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机＋充电器＋数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。 通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用，获得500W甚至1000W乃至更大的功率出。 使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电，其节约的程度是明显的，一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进，以前只是在少数边远地区使用，风力发电机接一个15W的灯泡直接用电，一明一暗并
风力发电的制约因素及发展前景
风力发电的制约因素及发展前景 （开题报告） 院系：经济与管理学院 班级：经济0902 姓名：窦婕 学号：1091940323 2011年12月15日
一、选题的背景和意义 近年来，自然大灾害的接踵而至，再次为我们敲响了环境危机的警钟。化石燃料的稀缺、温室效应的加剧，更是使全球面临着能源挑战。在此环境下，新能源得到了越来越广泛的关注和发展，其中风电是目前最具优势的新能源。 近20年来，德国、美国、丹麦、中国等国家投入了大量的人力、物力和财力研究可以商业运营的风力机，取得突破性的进展。可利用率从原来的50％提高到98％，风能利用系数超了40％。由于采用计算机技术，安全保护措施更加完善，并且实现了单机独立控制、多机群控和遥控，实现了无人值守。而风力发电随着技术的提高，容量的增大，风力机的大规模生产，造价大大的降低，因此风电成为最廉价的电源之一。 据悉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。在中国，风电能源市场正处于启步阶段，市场潜力巨大，因此怎样更好的利用风力发电是我们所需要研究的问题，怎样运用这样巨大的一个资源宝库造福人民是我们追求的目标。 然而，风力发电进展的并不是十分迅速，这其中又受着很多因素的制约，许多专家目前认为中国风电已经陷入了非理性发展，风电产能过盛的同时却受制于技术落后、并网运行难等因素。因此目前只有摆脱了这些不利因素，我们才可能在风力发电一行业中取得突破性进展。在此种情况下，我们必须冷静思考根源，打破现有桎梏，走出风电的瓶颈期。 到底是哪些因素制约着风力发电的发展？面对着如此巨大的风能，为何我国风力发电水平迟迟难以拥有更进一步的发展？我们到底该如何走出这一困境？在这里，我们希望通过一些实例与理论的综合分析找到答案。 二、文献综述 2.1各方资料显示我国风电现状 随着科技进步社会发展，越来越多的不可再生资源被消耗掉，在消耗过程中也引起了诸多环境问题，而可再生资源由于其优越性逐渐成为人类利用的重要资源。风能在这种可持续发展的浪潮中走到了时代的前列，如何将风能转为电能成为当今时代的一大主题，越来越多的国家和地区加大了对风电项目的研究与推广力度，我国政府亦然。正是在这一背景下，近年来，在国家大力发展清洁能源政策的支持下，我国风电产业显示出迅猛的发展势头。 自20世纪70年代末开始，我国各地已经开始主动研制并从国外引进风电机组，探索建设风电场。80年代，我国试制出的国产55kW风电机组在福建平潭成功并网。2005年，《可再生能源法》颁布，明确支持风电等新能源产业发展。在配套政策支持下，中国风电规模化发展开始起步，据统计，从2005年开始，中国的风电总装机连续5年实现翻番，截至2010年底，中国以约4182.7万千瓦的累积风电装机容量首次超越美国位居世界第一，较2009年同比大增62%。按照国家电网此前出具的研究报告，到2015年，电网覆盖范围内可吸纳风电上网的规模达1亿千瓦时，到2020年可达到1.5亿千瓦时。
风力发电的发展现状与关键技术综述
12 用资源，建立统一的中小企业外部诚信信息发布平台；配合银行部门加大对中小企业进行信用评级，评价结果作为中小企业贷款时商业银行认可的信用标准和必备条件，以期降低融资成本，缩短放贷时间。 3.6 打造良好金融环境 营造“守信光荣、失信可耻”的道德氛围，大力宣传一批诚实守信的中小企业典型，同时强化公正执法环境，执法部门应加大对逃、赖、废金融债务行为的惩罚力度，为金融环境提供强大的法治保障。参考文献 [1] 白金花．中小企业融资渠道拓展探析[J]．中国高新技术企业，2010，（34）． [2] 宋德荣．我国中小企业融资问题研究[D]．中国海洋大学， 2010． [3] 姚益龙．中小企业融资问题研究[M]．北京：经济管理出 版社，2012． 作者简介：殷慧琴（1974-），女，江西吉水人，供职于江西省吉水县统计局。 （责任编辑：王书柏） 随着世界经济的不断发展和科学技术水平的不断提高，人类的生活水平也随之提高。经济发展、科学进步、人们生活水平的提高，都需要能源的大力支持，这也导致全球能源消耗的快速增长。根据相关数据显示，到2020年全球的能源消耗将再增长50%～100%。由此可以看出，能源的消耗造成的气体对地球的温室效应的影响也在不断扩大，为人类带来严重后果。 针对这一现象，人们也陷入了深思：如何才能建立一个可持续发展的社会环境？因此，节约能源也成为了各国关注的话题。人们逐步将眼光转向了清洁发电的方法。 在清洁发电的方法中，风力发电无论从技术层面，还是实际操作方面，都是最成熟的发电方法之一。相对于消耗煤炭和石油的老旧方式，风力发电既不消耗任何能源，又能减排二氧化碳等污染物，净化空气。同时，风力发电在新能源领域中，不仅可以调整电力工业结构，也是极具商业开发规模的发电方式。因此，许多国家已将风电发展作为国家可持续发展的重头戏。 1 风电发展历史与现状 第一台风力发电机的雏形形成于丹麦，虽然是电力方面的重大发展，但因技术的不完善、经济支 风力发电的发展现状与关键技术研究综述 王海峰 （广东电网公司湛江供电局，广东 湛江 524005） 摘要： 文章主要论述了国内外风电最新的发展现状和风力发电的关键技术最新研究进展，并对风电技术中的功率控制技术和风电功率预测做了重点论述。另外，在其中简要介绍了全球风电的发展概况、中国风能资源分布情况等相关内容。文章有助于对风电发展全面了解和深入掌握。关键词： 风力发电；风电技术；功率控制；风电功率预测中图分类号： TM614 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）33-0012-03 2012年第33/36期（总第240/243期）NO.33/36.2012 （CumulativetyNO.240/243）
风力发电机状态监测与故障诊断技术综述
风力发电机状态监测与故障诊断技术综述 摘要：随着信息技术发展速度的不断加快，信息技术的应用范围也开始变得越 来越广了，在新能源领域信息技术得到了非常好的应用，风力发电技术作为新能 源领域中的一个非常重要的组成部分，其的故障诊断技术和发电机状态监督在风 力发电运行过程中发挥的作用是非常重要的。本文就风力发电机故障诊断技术和 状态监督进行分析，希望能够在一定程度上促进我国风力发电行业的发展。 关键词：风力发电；发电机；状态监测；故障诊断；机械故障；电气故障； 振动故障 目前我国风力发电技术在发展过程中仍旧存在着很多的问题，其中对风力发 电影响最大的就是风力发电机故障诊断技术和状态监测这两个问题。要想让风力 发电产业得到更加快速的发展，故障诊断监测系统必须要对发电机各个零件的运 行状态进行实时监督，只有这样才能够及时的根据风力发电机的电压、温度、震 动来对发电机的状况进行准确的诊断，才能够在发电机出现问题的第一时间就能 够及时的找到解决办法，我国风力发电机的运行效率才能够得到提升。 １风力发电机常见运行故障监测及诊断 双馈风力发电机常见运行故障可分为机械故障和电气故障２类：机械故障包 括发电机振动过大、轴承故障、轴系不对中故障、转子质量不平衡故障、机座松动、转子偏心故障等；电气故障包括线圈短路、绝缘损坏、气隙不均衡、三相不 平衡等。 1.1机械故障信号监测与诊断 通常可通过监测发电机的振动、温度、转速等信号诊断发电机轴承故障、轴 系不对中、转子质量不平衡、机座松动、转子偏心等机械故障。 一旦发电机在运行的过程中出现故障的化，我们可以通过发电机输出的电流、功率、电压等的不同频率来对发电机的故障进行分析。如果是发电机的轴承出现 问题的话，那么番点击在进行运行的过程中就非常出现高频率的震动，一般情况 下发动机出现故障的高频率震动，是发动机正常震动的一千多倍，如果发动机故 障过于严重的话，那么发动机的震动可能就会变得更严重，这个时候故障诊断系 统就可以通过振动传感器来获取外界的信号，才能够及时的发动机的故障机进行 处理。 1.2电气故障信号监测与诊断 如果是发动机电气出现问题的话，那么故障检测系统在对发电机进行检测的 过程中，就可以通过对发电机定子线圈的电压、温度等来对发电机的故障进行判断，能够引起发电机电气出现故障的原因主要有相间短路、匝间短路、和层间短 路等，因此一旦发现是翻地啊你电气出现故障的化，就会重点对发电机进行短路 检测。在进行故障诊断的过程中，我们可以通过发电机的电压和电流、转子扭矩 来对发电机的运行状态进行测量。 如果通过检测我们发现时由于相间短路的原因导致发电机再出现故障问题的话，我们就可以发现发电机的温度和电磁场都会发生非常大的变化，故障的特征 也会随着时间的增加而变得特别明显。要想快速的检测出发电机出现故障的原因，我们科技直接对发电机的振动、温度和电流进行采集，这样就能够在最短的时间 之内诊断出发电机短路故障了。相间短路一般主要包括三相短路、单相短路、两
发电机原理概述
1.概述 电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下： 直流发电机、交流发电机；同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 2.结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。 3.水轮发电机 由水轮机驱动的发电机。由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，而大、中型代速发电机多采用立式结构(见图)。由于水电站多数处在远离城市的地方，通常需要经过较长输电线路向负载供电，因此，电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了较高的要求：电机参数需要仔细选择；对转子的转动惯量要求较大。所以，水轮发电机的外型与汽轮发电机不同，它的转子直径大而长度短。水轮发电机组起动、并网所需时间较短,运行调度灵活,它除了一般发电以外，特别适宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已达70万千瓦。 柴油发电机由内燃机驱动的发电机。它起动迅速，操作方便。但内燃机发电成本较高，所以柴油发电机组主要用作应急备用电源，或在流动电站和一些大电网还没有到达的地区使用。柴油发电机转速通常在1000转/分以下,容量在几千瓦到几千千瓦之间，尤以200千瓦以下的机组应用较多。它制造比较简单。柴油机轴上输出的转矩呈周期性脉动，所以发电机是在剧烈振动的条件下工作。因此,柴油发电机的结构部件,特别是转轴要有足够的强度和刚度，以防止这些部件因振动而断裂。此外，为防止因转矩脉动而引起发电机旋转角速度不均匀，造成电压波动,引起灯光闪烁,柴油发电机的转子也要求有较大的转动惯量，而且应使轴系的固有扭振频率与柴油机的转矩脉动中任一交变分量的频率相差20％以上，以免发生共振，造成断轴事故。 柴油发电机组主要由柴油机、发电机和控制系统组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前使用刚性连接比较多一些，柴油机和发电机连接好后安装在公共底架上，然后配上各种传感器，如水温传感器，通过这些传感器，把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器，就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值时控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是机组本身的控制系统。 4.风力发电机原理 是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。