風(fēng)力發(fā)電機組的分類及各自特點

    •風(fēng)力發(fā)電機組的分類及各自特點

    風(fēng)力發(fā)電機組主要由兩大部分組成：

    風(fēng)力機部分――它將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能；

    發(fā)電機部分――它將機械能轉(zhuǎn)換為電能。

    根據(jù)風(fēng)機這兩大部分采用的不同結(jié)構(gòu)類型、以及它們分別采用的技術(shù)方案的不同特征，再加上它們的不同組合，風(fēng)力發(fā)電機組可以有多種多樣的分類。

    (1)  如依風(fēng)機旋轉(zhuǎn)主軸的方向（即主軸與地面相對位置）分類，可分為：

    “水平軸式風(fēng)機”――轉(zhuǎn)動軸與地面平行，葉輪需隨風(fēng)向變化而調(diào)整位置；

    “垂直軸式風(fēng)機”――轉(zhuǎn)動軸與地面垂直，設(shè)計較簡單，葉輪不必隨風(fēng)向改變而調(diào)整方向。           

    (2)  按照槳葉受力方式可分成“升力型風(fēng)機”或“阻力型風(fēng)機”。

    (3)  按照槳葉數(shù)量分類可分為“單葉片”﹑“雙葉片”﹑“三葉片”和“多葉片”型風(fēng)機；葉片的數(shù)目由很多因素決定，其中包括空氣動力效率、復(fù)雜度、成本、噪音、美學(xué)要求等等。

    大型風(fēng)力發(fā)電機可由1、2 或者3 片葉片構(gòu)成。

    葉片較少的風(fēng)力發(fā)電機通常需要更高的轉(zhuǎn)速以提取風(fēng)中的能量，因此噪音比較大。而如果葉片太多，它們之間會相互作用而降低系統(tǒng)效率。目前3 葉片風(fēng)電機是主流。從美學(xué)角度上看，3 葉片的風(fēng)電機看上去較為平衡和美觀。

    (4)  按照風(fēng)機接受風(fēng)的方向分類，則有“上風(fēng)向型”――葉輪正面迎著風(fēng)向（即在塔架的前面迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)）和“下風(fēng)向型”――葉輪背順著風(fēng)向，兩種類型。

    上風(fēng)向風(fēng)機一般需要有某種調(diào)向裝置來保持葉輪迎風(fēng)。

    而下風(fēng)向風(fēng)機則能夠自動對準(zhǔn)風(fēng)向, 從而免除了調(diào)向裝置。但對于下風(fēng)向風(fēng)機, 由于一部分空氣通過塔架后再吹向葉輪, 這樣, 塔架就干擾了流過葉片的氣流而形成所謂塔影效應(yīng),使性能有所降低。

    (5)  按照功率傳遞的機械連接方式的不同，可分為“有齒輪箱型風(fēng)機”和無齒輪箱的“直驅(qū)型風(fēng)機”。

    有齒輪箱型風(fēng)機的槳葉通過齒輪箱及其高速軸及萬能彈性聯(lián)軸節(jié)將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機的傳動軸,聯(lián)軸節(jié)具有很好的吸收阻尼和震動的特性，可吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移，并且聯(lián)軸器可阻止機械裝置的過載。

    而直驅(qū)型風(fēng)機則另辟蹊徑，配合采用了多項先進技術(shù)，槳葉的轉(zhuǎn)矩可以不通過齒輪箱增速而直接傳遞到發(fā)電機的傳動軸，使風(fēng)機發(fā)出的電能同樣能并網(wǎng)輸出。這樣的設(shè)計簡化了裝置的結(jié)構(gòu)，減少了故障幾率，優(yōu)點很多，現(xiàn)多用于大型機組上。

    (6)  根據(jù)按槳葉接受風(fēng)能的功率調(diào)節(jié)方式可分為：

    “定槳距（失速型）機組”――槳葉與輪轂的連接是固定的。當(dāng)風(fēng)速變化時，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。由于定槳距（失速型）機組結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，在20 年來的風(fēng)能開發(fā)利用中一直占據(jù)主導(dǎo)地位。

    “變槳距機組”――葉片可以繞葉片中心軸旋轉(zhuǎn)，使葉片攻角可在一定范圍內(nèi)（一般0－90度）調(diào)節(jié)變化，其性能比定槳距型提高許多，但結(jié)構(gòu)也趨于復(fù)雜，現(xiàn)多用于大型機組上。

    (7)  按照葉輪轉(zhuǎn)速是否恒定可分為：

    “恒速風(fēng)力發(fā)電機組”――設(shè)計簡單可靠，造價低，維護量少，直接并網(wǎng)；缺點是：氣動效率低，結(jié)構(gòu)載荷高，給電網(wǎng)造成電網(wǎng)波動，從電網(wǎng)吸收無功功率。

    “變速風(fēng)力發(fā)電機組”――氣動效率高，機械應(yīng)力小，功率波動小，成本效率高，支撐結(jié)構(gòu)輕。缺點是：功率對電壓降敏感，電氣設(shè)備的價格較高，維護量大。現(xiàn)常用于大容量的主力機型。

    (8)  根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)電機類型分類，可分為兩大類：

    “異步發(fā)電機型” “同步發(fā)電機型”

     只要選用適當(dāng)?shù)淖兞餮b置，它們都可以用于變速運行風(fēng)機。

     異步發(fā)電機按其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同又可分為：

     (a) 籠型異步發(fā)電機――轉(zhuǎn)子為籠型。由于結(jié)構(gòu)簡單可靠、廉價、易于接入電網(wǎng)，而在小、中型機組中得到大量的使用；

    (b) 繞線式雙饋異步發(fā)電機――轉(zhuǎn)子為線繞型。定子與電網(wǎng)直接連接輸送電能，同時繞線式轉(zhuǎn)子也經(jīng)過變頻器控制向電網(wǎng)輸送有功或無功功率。

     同步發(fā)電機型按其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的磁極的類型又可分為：

     (a) 電勵磁同步發(fā)電機――轉(zhuǎn)子為線繞凸極式磁極，由外接直流電流激磁來產(chǎn)生磁場。

     (b) 永磁同步發(fā)電機――轉(zhuǎn)子為鐵氧體材料制造的永磁體磁極，通常為低速多極式，不用外界激磁，簡化了發(fā)電機結(jié)構(gòu)，因而具有多種優(yōu)勢。

     (9)  如根據(jù)風(fēng)機的輸出端電壓高低化分，一般可分為：