風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)述

風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)述日益加劇的世界能源危機(jī)和環(huán)境惡化問(wèn)題，迫使人類(lèi)在能源使用方式和能源使用類(lèi)型選擇上做出改變。節(jié)能減排、開(kāi)源節(jié)流，發(fā)展低碳化經(jīng)濟(jì)等一系列 體現(xiàn)環(huán)境友好的政策陸續(xù)出臺(tái)。在世界范圍內(nèi)掀起了以保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展為特征的新能源產(chǎn)業(yè)運(yùn)動(dòng)。其中，以風(fēng)能為能源來(lái)源的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)在近期發(fā)展迅速，成為新能源產(chǎn)業(yè)里發(fā)展最具產(chǎn)業(yè)性、系統(tǒng)性、商業(yè)性的產(chǎn)業(yè)。本文將簡(jiǎn)要介紹風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展歷史和水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理與技術(shù)。一、風(fēng)力發(fā)電概念1.1 相關(guān)概念風(fēng)能是指：地球表面大量空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能。由于地面各處受太陽(yáng)輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同，因而引起各地氣壓的差異，在水平方向高壓空氣向低壓地區(qū)流動(dòng)，即形成風(fēng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，風(fēng)能就是“風(fēng)" 所蘊(yùn)藏的能量。由定義可以知道它包含六層含義：第一，風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種 形式；第二風(fēng)能是一種動(dòng)能；第三風(fēng)能的分布是全球性的；第四，風(fēng)能是一種自然界本身自有的既存的能量形式；第五，是不排放污染物的清潔能源；第六， 是可以再生的能源。對(duì)風(fēng)能進(jìn)行界定最重要的結(jié)論莫過(guò)于其是一種可利用的清潔的資源。亦即，風(fēng)能是可以持續(xù)利用的與自然環(huán)境“友好”的自然資源。風(fēng)能的利用主要是以風(fēng)能作動(dòng)力和風(fēng)力發(fā)電兩種形式，其中以風(fēng)力發(fā)電為 主要的利用方式。以風(fēng)能作動(dòng)力其實(shí)就是利用風(fēng)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)人類(lèi)生產(chǎn)和生活目的。風(fēng)力發(fā)電則是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能的形式。風(fēng)力發(fā)電機(jī)也就是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。1.2 風(fēng)能利用的優(yōu)勢(shì)風(fēng)能利用具有巨大的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（1）風(fēng)力資源非常豐富；（2）風(fēng)力資源是清潔型，節(jié)約型能源；（3）風(fēng)能是一種便宜的能源；（4）風(fēng)能對(duì)土地的占用率極??；（5）風(fēng)能非常安全 ；（6）內(nèi)陸地區(qū)的風(fēng)能利用能帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益；（7）風(fēng)能利用的巨大優(yōu)勢(shì)；（8）風(fēng)能技術(shù)有廣泛的適用性；（9）風(fēng)能技術(shù)對(duì)于發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)是比較理想的；（10）風(fēng)能的利用是一種先進(jìn)技術(shù)的利用；（11）風(fēng)能的發(fā)展增加就業(yè)機(jī)會(huì)；（12）風(fēng)力發(fā)電機(jī)有非常好的可靠性。1.3 風(fēng)能利用的局限雖然風(fēng)能是一種可以利用的自然界白生能源，但其自然屬性不因人類(lèi)的科技技術(shù)能力的提升的而有改變，人類(lèi)對(duì)風(fēng)能的利用只是在無(wú)限的了解其自然屬性。因其自然屬性之下生成的利用風(fēng)能困難的表現(xiàn)：第一，時(shí)間與地點(diǎn)相異的條件下，太陽(yáng)輻射強(qiáng)弱不一導(dǎo)致氣壓差大小的多變，因而使得風(fēng)的流動(dòng)快慢不一，表現(xiàn)在：風(fēng)速不穩(wěn)定，產(chǎn)生的能量大小不穩(wěn)定，這種不穩(wěn)定性是人力無(wú)法改變的。第二，太陽(yáng)輻射的“全球性”反而成為了風(fēng)能利用的極大限制因素。 地球表面的地貌狀況是千變?nèi)f化的，太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的氣流運(yùn)動(dòng)因地理狀況而存在差異。適合人類(lèi)生存的地理環(huán)境不一定會(huì)有豐富的風(fēng)能，且一般情況下風(fēng)能資源豐富的地區(qū)是不適合人類(lèi)聚居的。故而風(fēng)能全球性分布的價(jià)值性因風(fēng)能自然屬性與人類(lèi)精選文檔社會(huì)發(fā)展相沖突大打折扣。相對(duì)于風(fēng)能不穩(wěn)定產(chǎn)生的不利益因素來(lái)說(shuō)，風(fēng)能蘊(yùn)藏區(qū)的分布與人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的矛盾性在很大程度上是可以解決的。除此之外，人類(lèi)自身的智力局限性也影響到風(fēng)能的利用。表現(xiàn)在：科技水 平的發(fā)展還不足以完全駕馭風(fēng)能，利用風(fēng)能的設(shè)備還不足以將風(fēng)能的不穩(wěn)定性 的難點(diǎn)克服，所以能源轉(zhuǎn)換率低。風(fēng)能利用的科技技術(shù)還不是相當(dāng)?shù)募兪臁６?、風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)展歷史自十九世紀(jì)末至二十世紀(jì)六十年代末，一些國(guó)家對(duì)風(fēng)能 資源的開(kāi)發(fā)，尚處于小規(guī)模的利用階段。1888年美國(guó)電力工業(yè)奠基人之一Charles F. Brush安裝了被現(xiàn)代人 認(rèn)為是第一臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行且用于發(fā)電的風(fēng)力機(jī)。圖2.1 Charles F. Brush和其開(kāi)發(fā)的風(fēng)力機(jī)1890年丹麥的拉庫(kù)爾研制成功了風(fēng)力發(fā)電機(jī)，1908年 丹麥已建成幾百個(gè)小型風(fēng)力發(fā)電站。世界上第一個(gè)風(fēng)力發(fā)電期刊Journal of Wind Electricity 也是由Poulla Cour 創(chuàng)立的。精選文檔圖2.2拉庫(kù)爾（右）及其風(fēng)機(jī)1918年，丹麥約有120個(gè)地方公用事業(yè)擁有 風(fēng)力發(fā)電機(jī)，通常的單機(jī)容量是20-35kW， 總裝機(jī)約3MW。這些風(fēng)電容量當(dāng)時(shí)占丹麥電 力消耗量的3%。丹麥對(duì)風(fēng)力發(fā)電的興趣在隨后的若干年逐漸減退，直到二次世界大戰(zhàn)期 間出現(xiàn)供電危機(jī)為止。在二次世界大戰(zhàn)期間，丹麥工程公司F.L.Smidth （現(xiàn)在是水泥機(jī)械制造商）安裝了一批兩葉片和 三葉片的風(fēng)機(jī)。丹麥風(fēng)機(jī)制造商已經(jīng)生產(chǎn)出了兩 葉片的風(fēng)機(jī)，盡管所謂的“丹麥概念”是三葉片的 風(fēng)機(jī)。所有這些風(fēng)機(jī)（與它們的前輩一樣）發(fā)的 是直流電。 這些三葉片F(xiàn).L.Smidth風(fēng)機(jī)于1942年安裝在 Bobo島，它們看起來(lái)很象“丹麥”風(fēng)機(jī)。這些風(fēng)機(jī) 是風(fēng)-柴系統(tǒng)中的一部分，給小島供電。1951年， 這些直流發(fā)電機(jī)被35kW的交流異步發(fā)電機(jī)取代， 如此一來(lái)，第二臺(tái)生產(chǎn)交流電的風(fēng)機(jī)問(wèn)世了。圖2.3 F.L.Smidth 兩葉片和三葉片風(fēng)機(jī)1957年200kW Gedser風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在丹麥Gedser海岸，三葉片帶有電動(dòng)機(jī)機(jī)械偏航、交流異步發(fā)電機(jī)、失速型風(fēng)力機(jī)，是現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)先驅(qū)。創(chuàng)新的200KW Gedser風(fēng)力發(fā)電機(jī)在1956-57年 由Johannes Juul為SEAS電力公司建成，風(fēng)機(jī)安裝 在丹麥南部的Gedser海岸。三葉片，上風(fēng)向，帶 有電動(dòng)機(jī)械偏航和異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是現(xiàn) 代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)先驅(qū)。這臺(tái)風(fēng)力機(jī)是失速調(diào) 節(jié)型風(fēng)力機(jī)，Johannes Juul發(fā)明了緊急氣動(dòng)葉尖剎車(chē)，在風(fēng)機(jī)過(guò)速時(shí)通過(guò)離心力的作用釋放。基本上，現(xiàn)代失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上使用著相同的系統(tǒng)。這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在隨后的很多年中一直是世界上大的。它在無(wú)需維護(hù)的情況下，運(yùn)行了 11年。風(fēng)力機(jī)的機(jī)艙和葉輪現(xiàn)在在丹麥電力博物館中展出。精選文檔圖2.4 Gedser 200kW 風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)在1973年第一次石油危機(jī)后，幾個(gè)國(guó)家起對(duì)風(fēng)能的興趣重新點(diǎn)燃。在丹麥，電力公司立即把目標(biāo)放在的制造大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，德國(guó)、瑞典、英國(guó)和美國(guó)也緊跟其后。1979年，他們安裝了兩臺(tái) 630KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)，一臺(tái)是槳矩控制的，另一臺(tái)是失速控制的。1973年的石油危機(jī)之后，風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的到一些國(guó)家政府大力支持，風(fēng)力發(fā)電由小型逐漸向大中型發(fā)展。80年代后，由Geders風(fēng)力發(fā)電機(jī)改良的古典三葉片、上風(fēng)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)在激烈的竟?fàn)幹谐蔀樯虡I(yè)贏家。Tvind2MW，葉輪直徑54米，同步發(fā)電機(jī)通過(guò)電力電子設(shè)備與電網(wǎng)相連。90年代后開(kāi)始進(jìn)入現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，600kW-750kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類(lèi)1.、按主軸與地面的關(guān)系分為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組合垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。2.、按功率調(diào)節(jié)方式可分為定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)、變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)和主動(dòng)失速風(fēng)力發(fā)電機(jī)。定槳距風(fēng)機(jī)：槳葉于輪轂固定連接，槳葉的迎風(fēng)角度不隨風(fēng)速而變化。依靠槳葉的氣動(dòng)特性自動(dòng)失速，即當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí)依靠葉片的失 速特性保持輸入功率基本恒定。變槳距調(diào)節(jié)：風(fēng)速低于額定風(fēng)速時(shí)，保證葉片在佳攻角狀態(tài)，以獲得大風(fēng)能；當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速后，變槳系統(tǒng)減小葉片攻角，保證輸出 功率在額定范圍內(nèi)。主動(dòng)失速調(diào)節(jié)：風(fēng)速低于額定風(fēng)速時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)速分幾級(jí)控制，控制精度低于變槳距控制；當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速后，變槳系統(tǒng)通過(guò)增加 葉片攻角，使葉片“失速”，限制風(fēng)輪吸收功率增加。3、按傳動(dòng)形式可分為高傳動(dòng)比齒輪箱型、直接驅(qū)動(dòng)型和中傳動(dòng)比型。高傳動(dòng)比齒輪箱型：風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速較低，通常達(dá)不到發(fā)電機(jī)發(fā)電的要求，必須通過(guò)齒輪箱齒輪副的增速作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，故也將齒輪箱稱(chēng)之為增速箱。直接驅(qū)動(dòng)型：應(yīng)用多極同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以去掉風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中常見(jiàn)的齒輪箱，讓風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接拖動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)在低速狀 態(tài)，這就沒(méi)有了齒輪箱所帶來(lái)的噪聲，故障率高和維護(hù)成本大等問(wèn)題，提高了運(yùn)行可靠性。中傳動(dòng)比齒輪箱（半直驅(qū)）型：這種風(fēng)機(jī)的工作原理是以上兩種形式的綜合。中傳動(dòng)比型風(fēng)力機(jī)減少了傳統(tǒng)齒輪箱的傳動(dòng)比，同時(shí)也相應(yīng)地減少了多極同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的極數(shù)，從而減小了發(fā)電機(jī)的體積。4、按發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式可分為固定轉(zhuǎn)速的異步發(fā)電機(jī)組型、雙饋異步發(fā)電機(jī)組型和永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)組型。四、水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)由葉輪，機(jī)艙和塔架等組成，具體結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。精選文檔圖4.1 水平軸鋒利發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖中，1葉片；2輪轂；3機(jī)艙；4葉輪軸與主軸連接；5主軸；6齒 輪箱；7剎車(chē)機(jī)構(gòu)；8聯(lián)軸器；9發(fā)電機(jī)；10散熱器；11冷卻風(fēng)扇 ；12風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)；13控制系統(tǒng)；14液壓系統(tǒng)；15偏航驅(qū)動(dòng)； 16偏航軸承；17機(jī)艙蓋；18塔架；19、變槳距部分。4.2 風(fēng)輪4.2.1 風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)風(fēng)輪是風(fēng)力機(jī)最重要的部件，它是風(fēng)力機(jī)區(qū)別 于其它動(dòng)力機(jī)的主要標(biāo)志。風(fēng)輪的作用是捕捉和吸收風(fēng)能。并將風(fēng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。再由風(fēng)輪軸將能量送給傳動(dòng)裝置。風(fēng)輪由葉片，輪轂和風(fēng)輪軸組成，具體如圖4.2.1。圖4.2.1 風(fēng)輪的組成圖4.2.2風(fēng)輪捕獲風(fēng)能的功率以水平軸升力型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪為例(下圖)來(lái)說(shuō)明風(fēng)輪功率的計(jì)算。圖4.2.2精選文檔如圖4.2.2，風(fēng)以速度V吹向風(fēng)輪時(shí)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)旋 轉(zhuǎn)著的風(fēng)輪其掃掠面積為A，空氣密度為， 在1 s中內(nèi)流向風(fēng)輪的空氣所具有的動(dòng)能為Nv=12mV3=12AV3若風(fēng)輪的直徑為D ，則Nv=12AV3=12D44V3=D2V38這些風(fēng)能不可能全部被風(fēng)輪捕獲。風(fēng)輪捕獲風(fēng)能并將之轉(zhuǎn)換成機(jī)械能再由 風(fēng)輪軸輸出的功率為N（稱(chēng)之為風(fēng)輪功率)。它 與之比，稱(chēng)為風(fēng)輪功率系數(shù)(或風(fēng)能利用系 數(shù))，用Cp表示，即Cp=NNv=N8D3V3N=8D2V3Cp式中Cp的值為0.20.5。因此，當(dāng)風(fēng)輪大小、工作風(fēng)速一定時(shí)，應(yīng)盡可能提 高值，以增大風(fēng)輪功率。這是從事風(fēng)能開(kāi)發(fā)利用 的科技人員追求的主要目標(biāo)之一。4.3 齒輪箱齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵零部件之一。由于風(fēng)力機(jī)工作在低轉(zhuǎn)速下，而發(fā)電機(jī)工作在高轉(zhuǎn)速下，為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的匹配，采用增速齒輪箱。按傳統(tǒng)類(lèi)型，齒輪箱可分為原著齒輪箱、行星齒輪箱和互相組合的齒輪箱。按傳動(dòng)的級(jí)數(shù)可分為單級(jí)齒輪箱和多級(jí)齒輪箱。按照傳動(dòng)的方式可以分為：展開(kāi)式，分流式，同 軸式以及混合式。4.4 調(diào)速裝置自然界的風(fēng)速經(jīng)常變化。風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的增大而變快，發(fā)電機(jī)的輸出電壓、頻率、功率也增加；當(dāng)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速超過(guò)額定值時(shí)，有可能影響機(jī)組的使用壽命，甚至造成設(shè)備的毀壞。為使風(fēng)輪能以 一定的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定地工作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上設(shè)有調(diào)速裝置。調(diào)速裝置是在風(fēng)速大于設(shè)計(jì)額定風(fēng)速時(shí)才起作用 因此，又被稱(chēng)為限速裝置。當(dāng)風(fēng)速增至停機(jī)風(fēng)速時(shí)，調(diào)速裝置能使風(fēng)輪順槳(風(fēng)向與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面平行)停機(jī)。五、風(fēng)電場(chǎng)的選址與布局5.1風(fēng)能資源評(píng)估風(fēng)能資源的精確評(píng)估以大量準(zhǔn)確的風(fēng)參數(shù)為前提，如風(fēng)速、風(fēng)向、溫度等，利用定性或定量的方法，通過(guò)對(duì)風(fēng)速頻率分布、風(fēng)向分布和 風(fēng)速隨時(shí)間的變化規(guī)律研究，得出風(fēng)能資源評(píng)價(jià)的一系列指標(biāo)。風(fēng)能資源評(píng)估方法有兩種： （1）統(tǒng)計(jì)方法。利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料，按照一定的規(guī)律和模式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出風(fēng)能資源評(píng)估指標(biāo)；（2）數(shù)值模擬方法。以計(jì)算機(jī)為手段，建立大氣運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)對(duì)復(fù)雜地形數(shù)值化、地貌條件和湍流模式的模型化，數(shù)值模擬出整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的流體分布情況，得到較高分辨率的風(fēng)能資源空間分布，得出風(fēng)能資源評(píng)價(jià)的一系列指標(biāo)。5.2風(fēng)電場(chǎng)宏觀(guān)選址5.2.1基本概念風(fēng)電場(chǎng)宏觀(guān)選址即風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址選擇。是在一個(gè)較大的地區(qū)內(nèi)，通過(guò)對(duì)若干場(chǎng)址的風(fēng)能資源和其它建設(shè)條件的分析和比較，確定風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)地點(diǎn)、開(kāi)發(fā)價(jià)值、開(kāi)發(fā)策略和開(kāi)發(fā)精選文檔步驟的過(guò)程，是企業(yè)能否通過(guò)開(kāi)發(fā)風(fēng)電場(chǎng)獲取經(jīng)濟(jì)利益的關(guān)鍵。5.2.2影響因素風(fēng)能資源和其它相關(guān)氣候條件、地形和交通運(yùn)輸、工程地質(zhì)、 接入系統(tǒng)、其它社會(huì)政治和經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素。5.3.3基本原則1、風(fēng)能資源豐富，年平均風(fēng)速一般應(yīng)大于6m/s，風(fēng)功率密度一般應(yīng)大于300W/m2，風(fēng)速為 325m/s的小時(shí)在5000h以上的地區(qū)。2、 風(fēng)向基本穩(wěn)定，主要有一個(gè)或兩個(gè)盛行風(fēng)向（盛行風(fēng)向：指出現(xiàn)頻率多的風(fēng)向）。某一地區(qū)基本上只有一個(gè)或兩個(gè)盛行主風(fēng)向且?guī)缀跸喾?。這種情況對(duì)布機(jī)有利。也有雖然風(fēng)況較好，但沒(méi)有固定的盛行風(fēng)向的地區(qū)。這種情況布機(jī)復(fù)雜。3、風(fēng)速變化小，盡量不要有較大的風(fēng)速日變化和季節(jié)變化。 4、湍流強(qiáng)度小，風(fēng)機(jī)上游障礙物產(chǎn)生的無(wú)規(guī)則的湍流會(huì)使機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)、受力不均。所以 選址時(shí)盡量避開(kāi)粗糙地面和高大建筑物。一般輪轂高度應(yīng)高出障礙物810m以 上，距障礙物的距離為510倍障礙物高度。5、符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和地區(qū)發(fā)展規(guī)劃，場(chǎng)址是否已作其它規(guī)劃，或和規(guī)劃中的其它項(xiàng)目有矛盾。6、滿(mǎn)足聯(lián)網(wǎng)要求，聯(lián)網(wǎng)是風(fēng)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入的必要條件。應(yīng)盡量靠近電網(wǎng)，減少線(xiàn)損和送出成本。根據(jù)電網(wǎng)的容量、結(jié)構(gòu)，確定建設(shè)規(guī)模與電網(wǎng)是否匹配。7、具備交通運(yùn)輸和施工安裝條件港口、公路、鐵路等交通運(yùn)輸條件應(yīng)滿(mǎn)足風(fēng)電機(jī)組、施工機(jī)械和其它設(shè)備、材料的進(jìn)場(chǎng)要求。場(chǎng)內(nèi)施工場(chǎng)地應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)備和材料的存放、風(fēng)電機(jī)組吊裝 等要求。 8、避開(kāi)災(zāi)難性天氣頻發(fā)地區(qū)，保證工程安全 避免洪水、潮水、地震和其它地質(zhì)災(zāi)害、氣象災(zāi)害等對(duì)工程造成破壞性 的影響。災(zāi)害性天氣包括臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)、雷電、沙暴、覆冰、鹽霧等，對(duì)風(fēng)電 機(jī)組具有破壞性。選址時(shí)要參考地區(qū)氣象站對(duì)歷年災(zāi)害性天氣出現(xiàn)頻度的統(tǒng)計(jì)，在機(jī)組選型和選址上采取措施。9、滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)的要求，避開(kāi)鳥(niǎo)類(lèi)的遷徙路徑、侯鳥(niǎo)和其它動(dòng)物的停留地或繁殖區(qū)。和居民區(qū)保持一定距離，避免噪聲、葉片陰影擾民。減少耕地、林地、牧場(chǎng)等的占用。10、滿(mǎn)足投資回報(bào)要求，盡力較低的投資和運(yùn)營(yíng)成本，獲得較高的利潤(rùn)5.4 風(fēng)電場(chǎng)的圍觀(guān)選址風(fēng)電場(chǎng)微觀(guān)選址即風(fēng)電機(jī)組位置的選擇。通過(guò)對(duì)若干方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組的布置方案，使風(fēng)電場(chǎng)獲得較好的發(fā)電量。微觀(guān)選址的基本原則如下。1、盡量集中布置。集中布置可以減少風(fēng)電場(chǎng)的占地面積，充分利用土地，在同樣面積的土地上安裝更多的機(jī)組；其次，集中布置還能減少電纜和場(chǎng)內(nèi)道路長(zhǎng)度，降低工程造價(jià)，降低場(chǎng)內(nèi)線(xiàn)損。2、盛行風(fēng)向。盛行風(fēng)向這一參數(shù)決定了風(fēng)電機(jī)組在風(fēng)電場(chǎng)的佳排列方式。3、地形地貌的影響。平坦地形，在風(fēng)電場(chǎng)區(qū)及周?chē)?km半徑范圍內(nèi)其地形高度差小于 50m，同時(shí)地形大坡度小于3度。一般對(duì)于場(chǎng)址的盛行風(fēng)的上風(fēng)向沒(méi)有大的山丘和懸崖之類(lèi)的地形，仍可作為平坦地形來(lái)處理。復(fù)雜地形，要考慮山丘、山脊和山崖，谷底風(fēng)速的變化，海拔風(fēng)速的變化等。4、地面粗糙度對(duì)風(fēng)速的影響。復(fù)雜地形主要考慮地面粗糙度和地形特征的影響，主要因素體現(xiàn)在： 地表粗糙度、地表粗糙度指數(shù)及上游的障礙物。5、湍流作用。湍流是風(fēng)速、風(fēng)向的急劇變化造成的，是風(fēng)通過(guò)粗糙地表或障礙物時(shí) 產(chǎn)生的小范圍急劇脈動(dòng)。湍流損失通常會(huì)造成風(fēng)力機(jī)輸出功率減小，并引起風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)，造成噪聲，風(fēng)電機(jī)組的疲勞負(fù)荷也隨著湍流擾動(dòng)的增加而增加，影響風(fēng)力機(jī)使用壽精選文檔命。6、盡量減小風(fēng)電機(jī)組之間尾流影響。國(guó)外有研究成果表明，對(duì)單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，在距風(fēng)輪2D3D的順風(fēng)中心線(xiàn)處，風(fēng)速減少3545；在距風(fēng)輪8D處，風(fēng)速減少10。尾流的直徑在距風(fēng)輪8D10D為2.6D -2.8D。對(duì)于行距為811D，列距為23D的布置，第二排的能量損失在10 m/s時(shí)為820。在平坦地區(qū)進(jìn)行的7行布置的風(fēng)電場(chǎng)的測(cè)量，其行距為9D，列距2D，第七排比第一排能量約損失20。值得注意的是，多行多列布置的能量損失，和地形、地面粗糙度也有關(guān)系， 所以上述試驗(yàn)只是給我們一個(gè)概念。要減小尾流影響，就要增加風(fēng)電機(jī)組之間的距離。這和集中布置的原則是矛盾的。方案比較就要在矛盾中尋求優(yōu)。一般而言，機(jī)組布置的行距為3D-5D，列距為5D-9D。單行風(fēng)電場(chǎng)的 風(fēng)電機(jī)小列距為3D，多行風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)電機(jī)小列距為5D。風(fēng)向集中的 場(chǎng)址列距可以小一些。風(fēng)向分散的場(chǎng)址列距就要大一些。多行布置時(shí)， 呈梅花形布置尾流影響要小一些。7、避開(kāi)障礙物的尾流影響區(qū)。在風(fēng)電場(chǎng)中有時(shí)會(huì)碰到障礙物。障礙物的尾流的大小和強(qiáng)弱與其大小和體型有關(guān)。研究表明，對(duì)于無(wú)限長(zhǎng)的障礙物，在障礙物下風(fēng)向40倍障 礙物高度，上方2倍障礙物高度的區(qū)域內(nèi)，是較強(qiáng)的尾流擾動(dòng)區(qū)。風(fēng)電機(jī)組的布置必須避開(kāi)這一區(qū)域。8、滿(mǎn)足風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)輸條件和安裝條件。在平坦地形條件下，滿(mǎn)足這一原則是很容易的的。在山區(qū)，滿(mǎn)足這一原則經(jīng)常有難度。要根據(jù)所選機(jī)型需要的運(yùn)輸機(jī)械和安裝機(jī)械的要求，機(jī)位附近要有足夠的場(chǎng)地能夠作業(yè)和擺放葉片、塔筒，道路有足夠的坡度、寬度和轉(zhuǎn)彎半徑使運(yùn)輸機(jī)械能到達(dá)所選機(jī)位。9、視覺(jué)上要盡量美觀(guān)。在與主風(fēng)能方向平行的方向成列，垂直的方向上成行。行間平行，列距相同。 行距大于列距發(fā)電量較高，但等距布置在視覺(jué)上較好。追求視覺(jué)上的美觀(guān)，會(huì)損 失一定的發(fā)電量，因此在經(jīng)濟(jì)效益和美觀(guān)上，也要有一定的平衡。5.5 風(fēng)電場(chǎng)的布置風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組的排列形式多種多樣，但其中任何一臺(tái) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)不影響或較小影響前、后、左、右的其 他風(fēng)力機(jī)接受大風(fēng)能。1. 盛行風(fēng)向不變的風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力機(jī)的排列。風(fēng)力機(jī)前后大于7倍風(fēng)輪直徑，左右間隔大于5倍風(fēng)輪直 徑，如圖5.5.1 圖5.4.1盛行風(fēng)向不變的風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力機(jī)的排列2. 盛行風(fēng)向不定的風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力機(jī)的排列如圖5.5.2精選文檔圖5.5.2 盛行風(fēng)向不定的風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力機(jī)的排列3. 迎風(fēng)山坡的風(fēng)力機(jī)排列。坡上與坡下兩相鄰風(fēng)力機(jī)高度為0.51.5倍風(fēng)輪直徑，左 右相距57倍風(fēng)輪直徑，如圖5.5.3圖5.5.3迎風(fēng)山坡的風(fēng)力機(jī)排列六、參考文獻(xiàn)1.2. 唐智 技術(shù)創(chuàng)新視角下的中國(guó)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)政策研究學(xué)位論文碩士 20103.何顯富，盧霞，風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)、制造與運(yùn)行，化學(xué)工業(yè)出版社，2009. （注：可編輯下載，若有不當(dāng)之處，請(qǐng)指正，謝謝!） 精選文檔