风力发电（Wind Turbine）仿真设备用户手册.pdf

[E-WT] [北京化工大学计算机模拟与系统安全工程研究中心] 风力发电（Wind Turbine ）仿真设备 用户手册 随着经济的快速发展，能源的消费逐年增加，常规能源资源面临日益枯竭的窘境，迫切需要一些清洁、 无污染、可再生的新能源。在目前众多可再生能源与新能源技术开发中，风力发电有着自身独特的优势， 在可再生的绿色能源开发领域中占有突出的地位，具有重要的开发利用价值，受到世界各国的普遍重视。 风能是免费的、清洁的、无穷无尽的。此外，一旦风电场建成，风电的价格就是固定的。风电在欧盟 及全世界都发展很快，各工业化国家现代电力系统的特征之一就是大规模接入风电机组，欧盟各国的目标 是到 2020 年风电的市场份额占到 12%。随着风力发电的大规模开发，风电对电网规划、运行和控制等带来 巨大挑战，研究和解决风电接入电网的有关问题已经成为国内外电力行业的热点。 风力发电机组就是可以将捕获的气流能量转换成电能的装置。这种转换经过两个步骤，首先是在风能 流的驱动下，风力机风轮就会转动，获得机械功率；其次由风轮驱动旋转电机，即发电机，产生电能。风 力资源丰富的地区通常都在边远地区或海岛甚至是海上，自然环境较恶劣，需要无人值守和远程监控，对 机组控制系统的可靠性和安全性要求较高。 风力发电技术人才的培训过程大多分为理论讲解和现场实习两部分，现场实习主要通过实际操作经验 的积累来完成。这种培训方式需要在实际运行的系统上进行操作，不仅培训成本高、培训时间长，而且有 些故障只有在实际发生时才有实际操作的机会，因而导致一部分知识只能停留在感性认识的阶段。并且， 系统规模越大，复杂程度越高，危险系数越高，特别是造价越昂贵，训练时因操作不当而带来的损失就越 大，这些问题使得应用传统培训方式培训学员的方法不可行。 为解决这些问题，风力发电机仿真设备E-Wind Turbine应运而生。该系统可以真实地模拟风力发电机的 工作环境以及工作过程，并且能够动态监测系统各部分的运行参数，使学员能在真实、安全的环境下直接 地学习风力发电机的结构和日常运行管理的知识。 I   [E-WT] [北京化工大学计算机模拟与系统安全工程研究中心] 目 录 1 E-Wind Turbine 描述 1 1.1 E-Wind Turbine 运行环境 1 1.2 E-Wind Turbine 设计参数 2 2 风力发电机组及其控制系统的基本内容 4 2.1 风力机的基本理论 4 2.1.1 风力机的结构 4 2.1.2 风力发电机组的分类 6 2.1.3 风力机的基础理论 9 2.2 风力发电机组的控制系统 13 2.2.1 风力发电机组控制系统的基本组成 14 2.2.2 风力发电机组的控制目标 15 2.2.3 风力发电机组的基本控制要求 16 2.2.4 风力发电机组控制技术发展趋势 21 3 E-Wind Turbine 风力发电机组控制 23 3.1 恒速定桨距风力发电机组控制 23 3.1.1 结构特点 24 3.1.2 功率输出 26 3.1.3 基本运行过程 26 3.1.4 基本控制策略 27 3.1.5 执行单元 29 3.2 恒速变桨距风力发电机组控制 31 3.2.1 电动变桨系统 31 3.2.2 结构特点 32 3.2.3 运行状态 33