风力发电系统的基本功能构成
(1)一次能源转换单元
风能是风力发电的一次能源,相应的能量转换单元是风电机组的核心部分,包括风轮、功率控制(调速)等部件。风轮是风电机组能量转换单元的关键部件,一般由良好的空气动力外形的叶片、轮毂和相应的功率控制机构组成。一次能源转换单元的主要功能是将风能转换为旋转机械能(转矩),再通过风轮轴驱动与之连接的机械能传递单元和发电单元。
(2)机械能传递单元
机械能传递单元也可简称为风电机组的传动链,连接风电机组的一次能源转换单元与发电单元,使之组成发电系统。该单元一般包括与风轮轮毂相连接的主轴、传动和制动机构等。一般大型风电机组的风轮设计转速较低,需要根据发电单元的要求,通过传动链按一定的速比传递风轮产生的扭矩,使输入发电机的转速满足并网风电机组发电单元的需要。同时,机械能传递单元还要设置可靠的制动机构,以保证风电机组的安全运行。
(3)发电单元
发电单元一般由发电机和必要的电功率转换系统构成。并网风电机组发电单元可采用异步发电机或同步发电机,将风轮产生的旋转机械能转换为电能。发电单元配置的电功率转换系统,应能够满足并网或其他形式发电的需求。
(4)控制与安全系统
该系统主要功能可分为风电机组运行控制和状态监测两部分:大型风电机组需要自动控制,既能够在无人值守的条件下,保证风电机组的正常和安全运行;同时又要保证风电机组在非正常情况发生时能可靠的停机,以预防或减轻损失。
此外,风电机组还需要有上述功能部件或子系统的支撑结构,如机舱、塔架等;多数风电机组需要设置对风(也称偏航)装置,以保证风轮能够更好的获取风能。
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