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风力发电论文篇一
近年来，随着环保意识的提高和可再生能源的发展，风力发电逐渐成为人们关注的热门话题。我在撰写风力发电论文的过程中，不仅深入了解了这一领域的理论知识和技术原理，还收获了许多宝贵的心得体会。在此，我将结合我的研究经验和思考分享我对风力发电的理解和认识。
首先，我了解到风力发电是一种重要的可再生能源。随着全球能源需求的不断增长和化石能源的枯竭，风力发电作为一种新兴的清洁能源逐渐崭露头角。在研究中，我发现风力发电具有环保、可持续等诸多优势。与传统燃煤和核能发电相比，风力发电不会产生二氧化碳等温室气体和有害物质的排放，对人类的健康和环境的影响较小。此外，风力资源是无穷的，通过科学规划和合理利用，可以实现永久供能，为我们的生活提供持续稳定的电力支持。
其次，我认识到风力发电技术的成熟与创新对行业发展的重要性。风力发电技术的关键是风机的设计和制造，其效率和可靠性直接影响发电效果和经济效益。在研究中，我发现风机的创新设计和制造技术是提高风力发电效率的关键。例如，通过优化叶片的形状和材料，提高风机的捕风面积和捕风效率；通过改进转子的动力学性能和机械结构，降低风机的噪音和振动，提高稳定性和可靠性。此外，我还了解到风力发电技术与智能控制技术的结合可以提高系统的安全性和运行效率。通过应用先进的监测和预测算法，可以实时监测风机的运行状态，并根据风力条件和负荷需求进行智能控制，实现最佳的发电效果。
再次，我意识到风力发电的发展离不开政策的支持和市场的需求。研究中，我对国内外风力发电政策和市场状况进行了广泛调研。我了解到各国政府通过制定支持政策和法规来鼓励风力发电的发展。例如，德国和丹麦等欧洲国家通过实施固定资金补贴和优惠税收政策，吸引了大量投资并促进了行业的快速发展。在中国，政府也出台了一系列支持政策和措施，加大对风力发电的扶持力度。此外，我还了解到风力发电在市场上具有广阔的应用前景。随着电力需求的不断增长和新能源发展的推进，风力发电的市场需求呈现出巨大潜力。因此，在未来的发展中，政府和企业应加大投入，进一步完善政策和市场机制，推动风力发电行业持续发展。
最后，我深刻认识到风力发电领域仍面临许多挑战和机遇。风力发电的可行性和经济效益主要取决于地理环境和风能资源的条件。在一些地区，地形和气候条件不利于风力发电的发展。此外，风力发电技术和设备的成本仍然较高，需要进一步降低和优化。同时，风力发电行业还面临着对发电设备的安全和环境保护的要求，需要加强技术创新和管理能力。然而，我相信随着科学技术的不断进步和政策的不断完善，风力发电行业将迎来更加美好的未来。
总之，通过撰写风力发电论文，我对这一领域的理论知识和技术原理有了更加深入的了解，也深刻认识到风力发电的重要性和挑战。我相信风力发电作为一种具有巨大潜力的清洁能源，将在未来的发展中发挥越来越重要的作用，为促进可持续发展和推动能源转型作出更大贡献。
风力发电论文篇二
（1.内蒙古农业大学机电工程学院2.华北电力大学可再生能源学院）
论。运用以上三种理论，使用c#语言编程分别计算了1000w叶片的弦长和来流角，并对计算出的结果进行了比较和分析。从设计的结果可以得到，用动量―叶素理论设计出来的弦长和来流角较glauert理论和schmitz理论设计出来的弦长和来流角更小。但是用以上三种理论设计出来的弦长和来流角在叶根处都偏大。
风力发电论文篇三
关键词：风力发电；异步电机；笼型；绕线型；离网式
为了缓解能源危机、环境污染和发展低碳经济，人们越来越重视新能源与可再生能源的应用。其中，风力发电是新能源技术中最成熟、最具规模开发条件和商业化发展最强劲的发电方式之一[1-2]。
据中国风能协会发布的《中国风电装机容量统计》显示，我国累计安装风电机组53764台，装机容量75324.2mw。其中，风力资源主要集中在“三北”地区（东北、华北、西北）、沿海及海上风能丰富区以及内陆局部风能分布区[1-3]。而风力发电本身也显示出由小规模向大规模、小容量向大容量、恒速恒频向变速恒频、单一陆地向海陆兼顾的发展趋势。
实际风能利用中，电励磁同步机在并网时，会因风速的不稳定性造成功率的冲击，不利于发电机和整个系统的安全稳定运行，因此不能用于齿轮驱动的直接并网风力发电系统；永磁式同步电机效率较高，只能通过整流逆变的变速恒频的方式并网发电，还有永磁材料容量和强度的限制[4-5]。根据转子结构不同，一般可将异步电机分为绕线式和鼠笼式两种。笼型异步电机方便变极，是最早应用的可直接并网的风力发电机；绕线式异步电机即双馈电机，在背靠背变流器的控制下，可大范围变速并网运行。因此，异步电机在国内外风力发电领域中具有明显的应用优势。
本文将结合风力发电的发展背景，对异步电机在风电场合的应用优势进行说明，并指明高性能的异步电机风力发电系统离不开电力电子技术的支撑。
绕线型异步电机概述[5-8]
绕线型异步电机的转子可与外部连接，如双馈异步发电机（dfig）和optislip感应发电机（osig）等。其中，dfig在我国风电中应用较多。双馈异步发电机定子绕组直接连接定频三相电网，转子外连电力电子变流器，以控制转子的电气特性，如转子电压和频率。在超同步发电状态，发电机的转速变化时，可通过电力电子背靠背变换器调节转子频率使定子频率与电网频率相同，实现转子侧和定子侧同时向电网馈电与变速恒频发电控制。其基本拓扑如图1所示。
绕线型双馈异步电机的结构带来的优缺点如下：
1.流过转子电路中的功率为转差功率，一般只有发电机额定功率的1/4～1/3；
3.不可避免的要使用滑环和电刷。
在大型风电基地中的适用性
普通笼型异步电机的定子由铁心和定子绕组组成，转子采用笼型结构。早期的异步发电机首先要解决的问题是电机自励建压的问题，如在输出端连接适当大小的电容器给笼型感应发电机提供励磁，其缺点是无法连续调压，只能离散地调节励磁。随着电力电子技术的飞速发展，利用可控开关功率器件组成的电力电子变换器可以产生连续可调的无功功率，从而替代传统的单独的电容励磁，使得电力电子变换器与感应发电机相结合的发电技术得到了迅速的发展。
如基于背靠背变换器的并网型异步风力发电系统，其结构拓扑如图2所示。定子绕组通过整流器和逆变器与电网或者负载相连：前者工作在整流状态，输出一个稳定的直流电压；后者工作在逆变状态，输出恒频恒压的交流电。
将电机转子和风力机相连，通过风力机的升速齿轮驱动转子超过同步速，即可将风力机的机械功率转化为电功率，馈送电网或供给负载。对普通笼型异步电机而言，通常有如下优缺点：
2.可适用于恒速发电和变速发电，可通过电力电子变换器获得无功励磁功率；
3.电机本体适用于大功率容量，可高达几兆瓦，具有良好的经济性；
4.有功和无功相耦合，影响系统性能。
为克服普通笼型异步电机发电系统中有功和无功相耦合对系统性能的不利影响，进一步发挥笼型异步电机的优势，美国田纳西理工大学的ojo教授于提出一种新型笼型异步电机―定子双绕组异步电机（dwig），其定子上布置了两套绕组，一套为输出电能的功率绕组，一套为调节励磁的控制绕组，除容量不同外，它们的.极数及绕组形式一样，且在电气上没有直接连接，仅通过磁场耦合。功率绕组，接有励磁电容，通过整流桥向负载供电；控制绕组，接有电力电子变换器，用于调节发电机内部磁场，使其在不同的工况下能稳定运行。
笼型异步电机在风电中应用广泛，如普通笼型异步电机可用于分布式风电场合；定子双绕组电机适用于海上风力发电等。
在分布式风电中的适用性
我国内陆有局部风能分布区，分布式风力发电具有较大市场。
在中小规模离网型、微网或并网式分布式风力发电中，普通笼型异步电机因价格优势、本体坚固和易实现变速恒频发电的特点，获得市场青睐。
特别是分布式系统中，通常整合多种资源，进行风光互补、风热互补能源开发，本身附带储能系统和电力电子变换器。笼型异步电机与电力电子变换器的优势配合，不仅可以提供励磁，还可以根据控制策略调控多端口（发电端、储能端、用电端）的功率流动，方便实现功率平衡以及自我控制、保护和管理，更可以充分发挥普通笼型异步电机性价比高的优势，从而具有更强的市场竞争力。
我国海岸线长，海上风电资源丰富，国家规划海上风电开采力度增强，为减小线损，高压直流输电系统具有一定优势，定子双绕组笼型异步电机可作为其发电机[12]。定子双绕组笼型异步电机的结构有如下优点：
1.转子为笼型转子，继承普通笼型异步电机结构简单坚固，维护较少的特点；
2.定子两套绕组相互电隔离，磁耦合，可以方便励磁调速；
3.电机侧的变换器容量为系统额定输出容量的1/3左右；
4.在合适的控制策略下，发电机系统能够在宽转速全负载的工况下输出稳定的直流电压，且具有优良的动静态特性。
如图3所示为南京航空航天大学研究的dwig风力发电系统相关拓扑。
dwig系统中，控制绕组侧控制励磁，功率绕组输出整流后的直流电能，适用于高压直流输电系统；系统可以在宽转速下实现风能最大功率追踪，能够有效地利用海上风能丰富、风速较高、无静风期的特点；若进一步将控制侧直流母线与功率侧直流母线通过二极管并联，通过控制策略可提高系统在低风速下的风能利用率。
在海上风力发电高压直流输电系统中，定子双绕组发电系统优良的控制性能、宽转速范围的风能利用率和结实可靠的转子设计有很好的应用前景。
结论
双馈异步电机容易实现变速恒频发电，可以减小电力电子设备的投入，良好的并网优势使其在大型风电基地中应用广泛；普通笼型异步电机坚固可靠，中小功率风力发电中优势较为明显，主要体现在免维护性和经济性，而定子双绕组电机在海上高压直流风力发电系统中优势明显。
我国的新能源政策与发展表明，风力发电正进一步走向大容量大规模海陆资源兼顾开发，异步电机因自身特性将在未来的风能利用中得到更多应用；高性能的异步风力发电系统离不开电力电子变换技术的支撑与发展，应重点开发相关的电力电子变换装置及其控制技术。
参考文献：
[4]patelmp.风能与太阳能发电系统[m].北京：机械工业出版，2008
[5]程明，张建忠，王念春.可再生能源发电技术[m].北京：机械工业出版社，
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[7]吴佳梁，曾赣生，余铁辉.风光互补与储能系统[m].北京：化学工业出版社，
风力发电论文篇四
摘要：利用风能来发电是新能源应用的一种主要形式。就风力发电过程中涉及的控制技术进行阐述，分析该技术存在的三个主要问题及发展趋势，提出解决相关问题的关键技术。
关键词：风力发电机械控制电路控制
风能资源的开发利用这项技术，从最早的单机组运行到现在的全国连网并列运行，相应的发电机组的容量也从开始的数十千瓦级发展到海上风电场的兆瓦级;对机组的机械控制方式从定桨距失速控制到变桨距运行，电力电子控制从恒速恒频发展到现在双馈异步等形式的变速恒频。风力发电技术在能源开发利用方面要想有更好的发展前景，和火力水利等传统发电技术相抗衡，关键还是要解决控制问题。而控制问题区别于其它形式发电技术的关键还是风力发电输入风能不稳定，而要求输出电能频率要求稳定的问题。解决问题主要可以从以下三个方面考虑：
(1)风力发电由于风速变化大，输入风能不稳定，风力机转速不好控制，风力发电机的输入部分存在技术开发的空间，即从机械方面考虑改进措施，进行机械控制。
风力发电的机型按照并网时速度是否改变主要分为两种，恒速恒频型机组和变速恒频型机组。不论哪种机型，目前风力发电机的叶轮都采用水平轴、三叶片，上风向布置;额定转速约27r/min。风能通过风力机转换成为动能，风力机通过转轴驱动后面联动的风力发电机。从而实现风能-机械能-电能的转换。
风力机的风轮一般采用三桨叶与轮毂刚性相连的结构，即定桨距风轮。主要是因为三叶片具有平衡和美观等优良性能。为了实现对其很好的控制，一般在桨叶尖部1.5～2.5m处，设计成可调控的叶尖扰流器，叶尖扰流器起气动刹车的作用。当风速过大时，叶尖扰流器释放并旋转形成阻尼板，影响风能在叶片上的受力分布，改变风力机转轴的转速。特别当风力发电机组需要脱网停机时，它可以用作机械制动，效果特别明显。
风力发电机组从定桨距发展到变桨距经历了很长一段时间。早期的定桨距具有以下性能优点：采用软并网技术、空气动力刹车技术、偏航与自动解缆技术，使风力发电机组的并网问题和运行的安全性与可靠性大大提高。但是，由于叶片的安装角在装配时已经固定，其功率输出是由桨叶自身的性能来调节的，因此，在允许的风速范围内，定桨距风力发电机组的控制系统在运行过程中对由于风速变化引起输出能量的变化是无能为力的。这就大大降低了风能利用效率，使得定桨距风力发电机组的推广得到限制。
针对上述特点，大型风力发电机组，特别是兆瓦级机组(1000kw以上)的风力发电机组在设计，叶片采用变桨距连接，即叶片与轮毂中间采用可转动的推力轴承或专门为变距机构设计的回转支撑联接，变桨距风力发电机的叶片较薄，结构相对简单，重量小很多，使得变桨距风力发电机风轮转动惯量小，设计容易，易于制造大型风力发电机组。这样风力机可根据风速的变化适时调整叶片连接角度，改善叶片周围的流场分布，即使风速不在额定风速的工况下，机组的输出功率也可以保持在额定功率上。特别是在大风情况下，风力机可以使叶片顺桨，保证整个机组风能利用大大提高。
现在，大型风力发电机组一般都采用变桨距的结构形式。这样可以在起动时对转速进行控制，并网后可对功率进行控制，使风力机的起动性能和功率输出特性都有显著和改善。机组的液压系统作为变距系统执行机构的一部分，在整个闭环控制系统中占有很大作用，大大提高了发电系统的运行自动化程度。
(2)风力机转轴带动风力发电机转轴旋转。风力机在风力的推动下旋转，由于输入风能时刻在改变，不稳定，而且风力机在风能向机械能转换过程中存在转换效率问题，再加上受到设计制造的局限，风力机的转速不能很高，但是传统发电机转速相对要求高，所以连接部分―风力发电机需要进行技术方面的改进。
由于风力发电机组体积庞大，重量达到几吨到几十吨，工作时具有很大的转动惯量;另一方面，受到风力发电机制造技术和叶片材料的约束，风轮的转速不能太高，一般运行在20～30r/min。机组容量越大，转速越低。为了在此基础上发电机得到更多的动能输入，需要设置增速齿轮箱。齿轮布置时采用沿轴线分布的结构特点。但是由于增加了庞大的机械设备，齿轮间存在高速运行易磨损的问题，使风力发电机组发生故障的可能性提高了，现在直驱式风力发电机组(即机组连接部分不用增速齿轮箱)正在慢慢受到设计者的青睐。
风力发电机组中的发电机一般采用异步发电机，异步发电机的'转速取决于电网的频率，只能在同步转速附近很小的范围内变化。对于定桨距风力发电机组，一般还采用高滑差异步发电机和变速恒频的双馈异步发电机。这样可以使机组的运行风况范围大大增加即虽然风速远离额定值，但是发电机的效率不会降低，风能利用系数得到提高的同时，发电机组的噪声降低。发出电能的频率也会符合电网要求。
现在，大型风电场一般都采用变速风力发电机组。它的关键技术在于采用了绕线型异步发电机(其转速可以有很大的变化)或同步电机，再在输出电能的电路中增加相应的变频技术。同步发电机的并网一般有两种方式：一种是准同期直接并网，这种方法在大型风力发电中极少采用;另一种是交-直-交并网。控制技术主要任务是对最佳叶尖速比的测量监控，使得机组在允许风速的任何情况下都可以获得理想的功率输出。
(3)如果直接用风力机带动发电机转子旋转，即直驱式风力发电机，输出电能频率与电网频率存在衔接问题，即从电力电子方面考虑改进措施，进行电路控制。
风力发电机组发出的电能频率可以不为50hz，但是经过变频电路处理，使电能质量达到并网要求，稳定可靠得给电网提供电能。
控制技术和监测技术是风力发电系统的关键技术。因为风能不稳定，风速大小和方向随着季节和气候的改变而改变，风力资源丰富的地区通常都是海岛或边远地区甚至海上，风力发电机组一般安装在无人值守区，占地面积较大。所以对输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和维护必须实行自动化控制。分散布置的风力发电机组通常要求远程监控，自动控制应该实施运行人员设置的控制策略，保证机组安全可靠地运行。
风力发电技术未来的发展趋势将是全实现整个电力系统的自动化，在风电场运行的风力发电机组全部可以实现中央集中控制和远程控制。火力水利等发电系统的控制系统，主要的任务是监视电网、机组运行参数，对机组进行并网与脱网控制，以确保运行过程的安全性与可靠性，而风力发电系统则在此基础上，还要增加一些传感器检测技术，时刻监测风速风向。根据对其变化趋势的分析，做出判断，提高系统的经济性和稳定性。
总之，随着技术的不断改进，基于变桨距技术的各种变速风力发电机组已经在风电市场得到推广。变速风力发电机组的优点在不断显示出来。变速风力发电机组的可以在低于额定风速时，跟踪最佳功率曲线，使风力发电机组具有最高的风能转换效率;在高于额定风速时，增加传动系统的柔性，稳定输出功率，向电网提供安全可靠经济的电能。
参考文献：
[1]宋海辉.风力发电技术及工程[m].北京：中国水利水电出版社，.
[2]王承熙，张源.风力发电[m].北京：中国电力出版社，.
风力发电论文篇五
在当今全球暖化和能源危机的背景下，寻找可再生能源的有效解决方案至关重要。风力发电作为一种成熟的清洁能源技术，备受关注。经过对风力发电相关论文的研究与分析，我不仅加深了对风力发电技术的了解，同时也对其应用和发展潜力有了更多的认识。
第二段：风力发电技术的原理与应用
风力发电技术是利用风能驱动风轮旋转，进而通过发电机将机械能转变为电能的一种方法。通过风能转化为电能，不仅可以减少化石燃料的使用和温室气体的排放，还能够有效应对能源危机。风力发电技术已经在许多国家得到广泛应用，如德国、丹麦等。此外，风力发电还可以与其他能源形式进行混合利用，如太阳能等，形成多元化的能源供应体系。
第三段：风力发电技术的优势与挑战
风力发电技术具有许多优势。首先，风力发电是一种洁净、无污染的能源形式，对环境友好。其次，发电设备的投资和运营成本相对较低，具有较高的经济效益。再次，风力资源广泛分布，因此可以在全球范围内广泛应用。然而，风力发电技术也面临一些挑战。风速的波动性使得风力发电的稳定性较差，同时需要克服噪声问题和对风力发电场地的合理规划等。
第四段：风力发电技术的发展潜力与研究方向
风力发电技术在未来的发展潜力巨大。首先，技术的改进和创新可以提高风力发电的效益和可靠性，进一步降低成本。例如，提高风轮的材料和制造工艺，优化发电机的结构和转动速度等。其次，对于风力资源的精准评估和有效利用也是未来研究的重点。根据气象数据和风速分布，合理规划风电场的布局和容量，可以提高风力发电的发电量和质量。
第五段：结论
综上所述，风力发电技术作为一种可再生能源技术，在减少碳排放和提供清洁能源方面具有巨大的潜力。虽然风力发电还面临一些挑战，但随着技术和科研的进步，这些问题可望得到解决。因此，加大对风力发电技术的研究与应用力度，提升其效益和可靠性，对于实现能源可持续发展和环境保护具有重要意义。