第一篇：風電生產成本分析

當今世界能源市場的價格攀升和人們環保意識的不斷增加, 風力發電以其無污染可再生的巨大優勢, 受到越來越多的青睞并得到迅速發展。與火力和核能發電一樣, 在風力發電場設計中也要考慮經濟效益即風電成本問題。

我國目前的風力發電實際成本是從風電場的角度出發，把風電場看作一個工程項目，按照會計理論的成本費用歸集方法來計算風力發電的實際成本。

風力發電是依靠自然風力資源發電，不消耗常規能源，只需將風能轉換成機械能，再由機械能轉換成電能。根據成本費用理論，它的總成本費用只有風力發電機本身的機械損耗;運行和管理人員的工資;管理費用及設備的故障維護、檢修費用以及財務費用等。由于在生產過程中無燃料等的消耗，年度成本基本保持一致，但由于風能資源的差異，單位發電成本受年發電量影響很大。目前大多采用靜態和動態成本兩種方法對風力發電成本進行研究。1)靜態成本費用歸集步驟:(1)計算風電場形成的固定資產原值

固定資產原值=固定資產投資+建設期利息(2)總風電成本歸集包括六個項目

①年折舊費?固定資產原值?綜合折舊率 ②年大修費?固定資產原值?年大修費率

③年運行成本包括:材料費、管理費、工資及福利費、輸變電成本、財務費用(3)計算年發電量:用發電量期望模型計算

[O?M）?T?S](4)計算單位風電成本:C?（N其中: C:單位能量成本(元/kwh)N:年發電量(kwh)M:年維修費(元)O:年經營成本(元)T:年折舊費(元)S:年利息支出(元）

這種方法，我們可以清楚地了解到每年的風力發電成本狀況，以及每年的風力發電成本的變動情況及原因。2)動態成本費用歸集步驟如下:(1)成本費用歸集

①初始投資:建設風電場時發生的全部投資，包括風電機組造價、塔架和基礎費用、安裝費等。

②年大修費二固定資產原值?年大修費率

③年經營成本:包括材料費、管理費、工資及福利費(2)計算年發電量:用發電量期望模型計算

(3)確定CRF:CRF是將初始投資折為等年值的系數因子(4)計算單位發電成本: 單位發電成本：

C?I?CRF?（O?M）/NCRF?i（1?i）/[(1?i）-1]nn

其中: C:單位能量成本(元/kwh)N:年發電量(kwh)M:年維修費(元)O:年經營成本(元)I:項目初始投資(元)n:壽命期(年)i:貼現率

CRF:是將初始投資折為等年值的系數因子

動態成本計算方法也稱“全壽命期成本”。它的原理是在風電場的整個壽命期內把風力發電過程中發生的全部費用在整個壽命期內進行平均分攤，這樣更利于我們對風電成本有一個全面地認識。

算例分析：

根據我國目前風力發電的實際情況計算。我國風力發電目前的平均狀況是:風力發電機的年運行小時數為2500h，其壽命為20年;風電場建設期為l年，其初始投資為8300元/kW;初始投資中20%是自有資金，80%是國內商業貸款，利率為7.56%，償還期為7年;風電場的年運行成本為其初始投資的5%;風力發電機的折舊按12.5年計算。1)風力發電的靜態成本

依據上述資料，以第1年為例計算如下: 單位度電運行成本 =8300?5%?2500=0.166元 單位度電折舊費=8300?12.5?2500?0.27元 單位度電利息 =8300?80%?7.56%?2500?0.20元 發電量=1kwh 第1年的成本=(0.166+0.27+0.20)/1=0.636元/kwh 同理計算出第2、3、4、5、6、7年的度電成本(元/kwh)分別為:0.629、0.612、0.58、0.56、0.523、0.50。

從第8年開始，還貸結束利息費用為零。因此第8、9、10、11、12年的費用如下: 單位度電運行成本 =8300?5%?2500?0.166元 單位度電折舊費=8300?12.5?2500?0.27 單位度電利息=0 發電量=1kwh 所以，發電成本=(0.166+0.27)/l=0.436元/kwh 從第13一20年折舊提完，此時費用如下: 單位度電運行成本 =8300?5%?2500?0.166元 單位度電折舊費=O 單位度電利息=0 發電量=1kwh 所以，發電成本=0.166/1=0.166元/kwh 從上面計算可知，在還本付息期(1一7年)風電成本較高，最高達到0.636元/kwh，最低也為0.5元/kwh，這么高的成本很難同常規能源相競爭。還貸后，風電成本將為0.436元/kwh，這一成本能同核電相競爭，但仍高于煤火發電。

2)風力發電的動態成本

從前面的靜態成本計算中可以看到，還貸期間風電成本非常高，然而在整個風電項目的壽命期內卻并非如此。由于目前風電價格包括了很高的資金成本，一旦償還后風電成本就會降低。計算動態成本有利于我們對風電成本在整個壽命期的認識。

依據上面所給的資料知

單位度電運行成本=8300?5%?2500=0.166元 單位度電初始投資=8300?2500=3.32元 設貼現率為i=10%，而n=20 所以 CRF=0.1172 動態成本=(3.32?0.1172+0.166)/1=0.56元/kwh 從上面計算得到結果是:在整個壽命期內，風電成本為0.56元/kwh。與常規發電成本相比，目前的風電成本仍然不能與它們相競爭。風力發電的靜態成本、動態成本的計算結果都不令人樂觀。

第二篇：煤炭生產成本分析

煤炭生產成本分析

子長縣由于煤層太薄，開采成本大，故經過對恒發礦、前進礦、合營礦的生產情況及銷售情況，正常開支情況進行對比、計算：得出三礦平均生產成本約為300元每噸，期間費用成本為100元每噸，合計成本在400元每噸，即以恒發煤礦為例，除去國地稅固定稅金及煤檢費以外，煤炭價格為850元每噸時，減去生產成本及期間費用成本再減去稅費每噸利潤在250-300元左右。

稅費地域不同，政策不同，國地稅金也不同，故無法作對比，子長縣煤炭行業企業所得稅為核定征收，暫時無法進行所得稅調節，唯一的辦法為減少收入記賬，但是為偷稅行為，不宜采取。如果查賬征收，那么企業可加大成本減少企業所得稅。

增加成本的方法有以下幾種，第一是加大生產成本中的人力成本，即增加人力成本，即多計提產煤工資，可增加成本，但要看地方關于產煤所得稅的政策合理使用。

第二種是增加待攤投資，即煤礦轉讓權，進行攤銷，這樣可調整企業所得稅，使得企業所得稅可以合理經調節。

第三種是增加材料消耗，加大賬面存貨，即材料出庫增大可增加生產成本從而控制成本。

第四種，控制收入，減少收入的來源，在成本受控的情況下，適當調節收入，可延遲所得稅的繳納或者減少所得稅的繳納。

第三篇：風電機組重大事故案例分析

風電機組重大事故案例分析

據英國風能機構的不完全統計，截至2009年12月31日，全球共發生風電機組重大事故715起，其中火災事故138起，占總數的19.3%，位列第二位。2010年歐美等國新增火災事故7起，其中2起火災對作業工人造成了嚴重燒傷。因此，火災已成為繼雷擊后第二大毀滅性機組災害。

實際上，風電機組重大事故在國內外都有發生。有的重大事故可以預防，甚至完全可以避免。然而，隨著我國風電機組的不斷增多，部分突發事故是不可避免的，例如部分因雷擊而造成的火災事故，還有在運行過程中，部分因機組部件損壞造成劇烈摩擦起火而引發的火災事故等。在降低和避免重大事故發生的過程中，我們不僅要講科學，還要綜合考慮成本因素，不能采取過度的預防措施。把概率極低的事件當成必然事件加以考慮，將不利于機組度電成本的降低。

僅就完全可以預防、避免的機組燒毀與倒塌事故而言，它不僅與機組本身的質量、性能、運行和維護有關，而且，還與箱變等附屬設施有著密切的關系。本文主要介紹由箱變問題引發的機組故障與事故，通過對某風電場發生的一起機組燒毀事故進行分析，找出行之有效的預防措施，避免類似事故的再次發生。

事故簡介

某風電場1.5MW雙饋空冷風電機組，變頻器布置在塔基，并網開關(斷路器)是ABB生產的。在機組起火大約一個小時后發現，然后對整條線路采取了斷電措施。當人員到達現場時，整個機組如同一個巨大的“火炬”，最后，機艙及輪轂罩殼完全燒毀，三支葉片也不同程度地過火。從主控信息和事故現場兩方面證實，最后一次停機是正常的低風切出，并且，收槳正常，也不存在超速問題。從事故現場來看，位于塔基變頻器的并網開關仍處于合閘狀態，變頻器功率柜嚴重燒毀;與事故機組配套的箱變高壓側斷路器跳閘，且有兩相高壓側保險熔斷。

事故分析

此次機組燒毀事故的原因有：變頻器并網開關在停機時不能脫網是誘因，而箱變低壓側斷路器不具有自動跳閘功能是造成事故擴大的關鍵。變頻器并網開關在脫網時不能分閘屬于偶發事件，本是一般的機組故障，且發生概率較低;而對該風電場來說，箱變的低壓側斷路器不具備自動跳閘功能，違背了關鍵設備的電路分級保護原則。也就是說，在該風電場機組配套時就已經埋下了事故隱患。

從安全方面來說，與此類風電機組相配的箱變，應具有多重自動跳閘功能，以保護機組與人身安全;從現場實踐來看，只要箱變低壓側斷路器具有自動分閘的功能跳閘，就能避免事故擴大，從而避免機組燒毀事故的發生;從系統設計來看，此類機組存在變頻器并網開關無法正常脫開的可能，需要箱變低壓側斷路器具有自動分閘功能，以及時切斷電網給機組的供電，避免惡性事故的發生。

一、監控數據分析

在事故之前，機組多次報低風切出，并在8小時內幾次報變頻器故障，并均是變頻器自動復位，可能由并網開關機械故障引起。

在事故前的一次“低風切出”后，復位啟機，機組的有功功率一直維持正值，說明此時機組運行正常，處于發電狀態;其后機組因風速降低有功功率逐漸下降，于12:37:04觸發“低風切出”停機，因變頻器并網開關不能斷開，隨后觸發“變頻器錯誤”等一系列故障。

該機組在觸發“變頻器錯誤”等故障后，葉片順利收槳到92°，即葉片處于安全位置，主控信息與現場的實際情況相符。首先，說明機組變槳系統正常，事故之前沒有出現高級別剎車和電池檢測，輪轂變槳電機及其供電接觸器是交流供電收槳，且電流不大，機組起火的原因不在輪轂。其次，說明機組的控制系統所報信息真實可靠;另外，在低風切出時，機組高速軸轉速不高，主控沒有主軸剎車器的動作信息。所以，排除由于主軸剎車器動作，或其他部位由于轉速過高導致摩擦起火的可能。

按照所報故障發生的時間順序：變頻器電網故障、暫態電網錯誤、相電壓過低等。由于變頻器并網開關不能脫網，發電機定子線圈與電網直接相連，消耗電網功率不斷轉化為熱能。從后面觸發的故障可以看出，發動機定子溫度在短時間內急劇上升，耗電電流不斷增大。12:40:04，機組主控報“電網掉電”，電網至少有一相斷開;報“低風切出”的3分零2秒后，主控報“交流電源故障”，即：12:40:06，說明機組完全斷電。

二、集電線路及箱變高壓側斷路器跳閘分析

據現場人員反映，機組發生著火事故后，故障機組的箱變高壓側有兩相保險熔斷導致高壓側跳閘。據了解，不少箱變的高壓側開關有保險熔斷跳閘功能，而低壓側斷路器沒有自動跳閘裝置。因此，機組故障時，低壓側斷路器不可能斷開。從風電機組系統設計來看，箱變和風電機組共同組成雙重保護，按風電機組發電負荷從小到大的電流保護順序是：變頻器、箱變低壓側、箱變高壓側。在變頻器斷路器無法正常脫開的情況下，如果箱變低壓側不能及時跳閘，很容易造成事故擴大。

另外，機組主控報“電網掉電”和“交流電源”故障，與箱變高壓側兩個保險斷開的時間相對應，在后一個保險熔斷時，箱變的高壓側開關跳閘，這與現場查看的箱變高壓側斷路器跳閘及箱變高壓側兩相保險熔斷的事實相符。從主控看這兩個故障信息的時間差為2s(主控的最小計時單位為s)。再從升壓站的線路錄波信息來看，事故機組所在線路發生了“三相電流不平衡”故障，時間為1s341ms，這再次與機組監控數據相吻合。

12:40:04，機組主控報“電網掉電”，箱變高壓側第一個保險熔斷;12:40:06，主控報“交流電源故障”，箱變高壓側的另外一個相保險熔斷，同時高壓側跳閘，機組與電網分離。

在事故發生時，事故機組同一線路的8臺機組均處于低風速發電狀態，發電功率不高，而事故機組耗電功率較大，單相耗電電流可能在機組的滿負荷以上，當事故機組高壓側保險有一相熔斷后，另外兩相仍處于耗電狀態，因此，集電線路出現了三相電流不平衡故障。當事故機組的箱變高壓側開關跳閘后，隨著事故機組的切除線路恢復正常。

該風電場箱變高壓側電壓為35kV，使用保險的容量為50A，由此核定出的箱變高壓側的容量值在3000kVA以上。從保險的熔斷狀況來看，在事故發生時，機組發熱耗電功率很高。耗電產生的熱量又主要集中在發電機定子上，發電機外殼的溫升足以達到其附近可燃物，如：潤滑系統、排氣罩等的著火點，從而造成機組起火。

三、變頻器并網開關不能分閘分析

變頻器并網開關有失壓脫扣功能，在失去外界供電時，并網開關就會斷開，然而，當箱變的高壓側跳閘后，并網開關還一直處于閉合狀態，即：在并網開關完全失電的狀態下，也不能使其分閘，變頻器并網開關屬機械卡死的可能性極大。后來對事故機組的變頻器并網開關進一步檢查也證實不能分閘是由機械卡死所致。

究其原因，該風電場的所有機組是同一機型，與其他機組相比，事故機組地處凹地，處于兩山之間，此機位的風速和風向變化極為頻繁，通過主控記錄數據發現，在事故發生前，因風速在切入風速附近頻繁且大幅度地波動，導致機組并網頻繁。平均每4-8分鐘出現一次“低風切出”的觸發與復位：當風大的時候，機組還在啟機階段，而并網之后，風速下降，風能低于機組維持發正電時所需要的能量，機組又迅速“低風切出”，這不僅對機組發電不利，而且，與同一風電場其他機組相比，在同樣時間內變頻器的并網次數增加，合閘后不能斷開的概率大大增加，致使發生分閘脫扣線圈發熱以及脫扣機械機構出現卡塞的概率增加，最終導致變頻器并網開關無法正常分閘。在事故發生時，事故機組并網開關的動作次數為18645次，而同期投入運行的其他機組一般在6000-7000左右，也說明了該機組所在機位風況變化的頻繁程度。

按照事故機組變頻器廠家對所用并網開關(ABB)的使用說明，當并網開關的動作次數達到15000次后要根據具體情況判定是否可以繼續使用，而且，在工作到20000次后，應當作報廢處理。在事故發生時，并網開關工作的次數已達18645次。另據現場了解，該機組在事故前的一次機組維護中，沒有對并網開關進行維護。因此，并網開關維護和檢修不當，是造成此次并網開關不能分閘的重要原因，也是本次事故的原因之一。

四、事故還原

結合機組的相關數據及現場情況還原事故發生過程如下：

機組因風速降低，12:37:04報“低風切出”脫網，此時變頻器的并網開關不能脫網，機組正常收槳，在主控的高速軸轉速信息上了解到，盡管發電機定子產生的旋轉磁場使葉輪有增速的趨勢，但是，順槳角度不斷增大，機組高速軸轉速依然不斷降低，隨著定子旋轉磁場與轉子的轉差率不斷增大，在發電機轉子產生的感生電動勢將IGBT、低電壓穿越的功率元件等擊穿短路，巨大的熱量還使變頻器轉子接線的絕緣皮燒毀、融化，變頻器IGBT燒毀，直至變頻器處的轉子接線開路(事故后，在檢查變頻器時進一步得到證實)。當發電機的轉子接線開路以后，發電機定子的阻抗更小，定子流過電流更大，定子的發熱狀況進一步加劇，定子溫度迅速上升。

發電機定子繞組，先是觸發“定子繞組溫度偏高”溫度為120℃，在5s之后主控報“定子繞組溫度過高”。按照參數設置，此時的溫度應大于140℃;定子溫度繼續升高，在20s后，報“溫度傳感器故障”，應為定子繞組中的Pt100，或Pt100的接線被定子繞組產生的高溫熔斷所致。隨后發電機上的潤滑油管、排氣罩、潤滑油泵著火，機組起火燃燒。

五、因箱變引發的故障與多起事故

風電機組要正常運行，減少故障，避免重大事故的發生，箱變質量、箱變保護功能的完備狀況、箱變與風電機組配套等有著重要的關系。

對于因電起火的火災事故，首先要切斷供電電源，避免事故的擴大和機組燒毀事故的發生。風電機組火災事故應以預防為主，全面考慮，預防和避免惡性事故。

如果變頻器布置在機艙上面，由于機組與箱變之間的線路一直到機艙，如果箱變的保護功能不完善，當電纜出現破損時，更容易造成機組燒毀事故，箱變對機組的保護作用顯得更為重要。

就此次風電機組燒毀事故來看，由于箱變的低壓側斷路器不具有自動跳閘功能，當變頻器不能正常脫網時，箱變就不可能及時斷電，從而致使發電機持續發熱，達到機艙可燃物的著火點而引發機組燒毀事故。從多個風電場的實踐來看，如果箱變低壓側斷路器具有自動跳閘功能，一般只會使變頻器的Crowbar(低電壓穿越)燒毀，功率模塊損毀，其損毀的嚴重程度與箱變低壓側斷路器跳閘及時程度有很大的關系;當箱變的低壓側斷路器跳閘不及時，偶爾也會導致發電機的損壞。

再如：某風電場的1.5MW風電機組，2010年2月26日，風電場值班人員發現59號機組的輪轂、機艙頂部冒黑煙，16時9分到達現場，2月27日凌晨5時20分，火焰熄滅，機組全部燒毀。事故的起因在電控柜下部母排處，由于日常工作和維護時遺留下的短接線或其他導體，引起690V母排發生相間短路。如果機艙電纜線出現短路時，箱變及時跳閘也許能避免燒毀事故的發生。該機組的變頻器布置在機艙上，當機艙上供電線路出現短路、打火現象，而箱變的低壓側斷路器又不能及時跳閘時，必然會造成風電機組燒毀事故的發生。

2010年2月26日，某風電場在機組調試送電時，由于箱變問題，低壓側斷路器不能合閘，加之操作人員操作失誤，致使送電人員遭到電擊、截肢慘劇的發生;2008年，某風電場在機組調試之前，安裝人員在塔筒內緊固變頻器與箱變之間的連接螺釘時，安裝人員被電擊倒，此時，雖然箱變的高壓側已經送電，但是，箱變的低壓側斷路器并沒有合閘，塔筒內不應有電，在此事故發生之后，本應檢查箱變存在的問題，及時排除箱變故障。然而，由于沒有造成人員傷亡，此事并沒有引起業主人員的重視，當機組調試時發現該機組變頻器并網柜已經全部燒毀。像這樣，因箱變故障而造成并網柜燒毀的事例曾在不少風電場發生過，所幸這些變頻器都布置在塔基，沒有引起事故的擴大。如果箱變布置在機艙，還可能造成機組的燒毀。

因箱變問題而造成風電機組故障的事例，在風電場時有發生。對于這種情況，機組一般都能并網，但并網后會報電網故障停機，缺乏經驗的維修人員很難判斷。因故障產生的部位在箱變，而維修人員普遍只是考慮風電機組本身，因此，判斷故障的時間經常長達幾個月，大大影響了機組的利用率和發電量。

總之，確保箱變質量，充分發揮箱變對風電機組的保護作用，是減少機組故障與事故、保證人身安全中重要的一環。

經驗與總結

一、機組參數按機位風況進行優化

同一風電場，不同機位的風電機組因其風況條件不完全一致。對于跟其他機組的風況條件差別較大的機組，其參數的設置可以根據具體機位進行適當調整，即在不影響機組發電量的前提下，根據機位的風況條件對機組的切入、切出相關參數進行調整，以減少機組并網開關的動作次數。在不穩定的低風狀況下頻繁啟停，不僅會增加機組并網開關動作次數，同時，還會提高故障率。

二、注意變頻器并網開關的維護

為了避免出現并網開關的機械卡死故障，在并網動作次數超過一定值時，尤其對并網開關的機械部位進行檢查和維護，以減少并網開關的故障幾率。

在ABB并網開關維護時，需重點檢查儲能連桿兩側鉚接、軸承銷是否松動，銷子是否變形，結合半軸、分閘半軸、鉤塊以及其他傳動部件，儲能電機、齒輪、螺釘有沒有過度磨損、過熱、破損、松動的現象;給運動部件按要求添加潤滑油等。

三、確保箱變低壓側斷路器的自動保護功能完善

風電場業主在安裝機組時，按照國家相關設備技術標準，與生產廠家提供的箱變技術規范選配合適的箱式變壓器，保證箱變的低壓側斷路器具備相關的保護功能。另外，為了保證箱變在必要的時候及時分閘，應定期對箱變進行檢查和維護，包活箱變低壓側斷路器的自動分閘功能進行試驗與參數設置。

此項措施不僅有利保護風電機組與箱變本身，而且，也有利于保護現場人員的人身安全。

四、如何正確對待風電機組燒毀事故

風電機組燒毀事故，雖然損失很大，但不能逃避責任，敷衍了事，采取回避態度。事故發生后，應追尋事故發生的根本原因，有的放矢，才會收到良好的效果。

從絕大部分風電機組燒毀事故來看，大都是由于雷擊、電器、線路起火，或機組在運行過程中，由旋轉部件損壞而造成劇烈摩擦產生的火災。從已發生的眾多機組燒毀事故分析，如果采取每臺機組上都添加一套功能完備的自動消防系統，對絕大部分的燒毀事故而言是無益的，而且在機組維修和維護時，還可能由于消防系統的誤操作而引發人身傷害，即便是這些消防系統能對個別火災事故起到預防作用，但這與所花的機組成本相比，可能得不償失，增加了度電成本。在風電設備價格一路走低的情況下，如果把增加消防系統、在線監測等所花的費用，用到變槳系統、控制系統軟件提升、關鍵部件質量和維護費用上，可能更有利于提高機組安全與降低度電成本。

當機組燒毀事故發生以后，如果采取的預防措施過度，甚至錯誤決策，必然是有害的。例如：某個風電場領導聽說機艙罩殼上的保溫層可能引發火災，為了避免火災事故的發生，該業主把所有機組的保溫層全部去掉。到了冬季，該風電場的機艙外溫度一般都在零下20℃至零下30℃之間，在極端天氣下，該風電場的環境溫度更低，在去掉保溫層后的第一年冬季，由于機艙沒有保溫材料，不能很好地保溫，從而引發了不少因環境溫度低而產生的故障，這種做法未見對防火的作用，而增加機組故障卻極其明顯。

事故發生后，對風電機組的燒毀，倒塌事故所產生的原因還沒有查清，或由于某種因素的作用，事故分析人員在短時間內就匆忙地得出結論，甚至得出錯誤的結論。這樣，投入了大量的人力、物力和財力，增加了不少的成本后，既不能解決問題，而且還隱藏了機組真實的安全隱患。由于事故的根本原因沒有查清，所采取的措施不可能有準確的目標，結果，類似事故在必要的條件下將會再次發生。

結語

為了讓風電機組能夠正常運行，減少機組故障，避免重大事故發生，不能僅考慮風電機組本身，應綜合考慮各種因素，包括機組附屬機構與設施，例如箱變、風況、電網、線路、升壓站等，以達到減少甚至避免極端事故發生的目的。風電機組的運行環境惡劣，是在主控設定的條件下自主運行，因此，我們要以預防為主，不僅要防止風電機組燒毀、倒塌事故的發生，還要考慮到機組的生產、運行和維護成本，最終達到機組在20年內是贏利的，甚至更長時間內達到度電成本最低。

第四篇：風電基礎知識

葉輪

風電場的風力機通常有２片或３片葉片，葉尖速度50～70ｍ／ｓ，具有這樣的葉尖速度，3葉片葉輪通常能夠提供最佳效率，然而2葉片葉輪僅降低2～3％效率。甚至可以使用單葉片葉輪，它帶有平衡的重錘，其效率又降低一些，通常比2葉片葉輪低6％。盡管葉片少了，自然降低了葉片的費用，但這是有代價的。對于外形很均衡的葉片，葉片少的葉輪轉速就要快些，這樣就會導致葉尖噪聲和腐蝕等問題。更多的人認為3葉片從審美的角度更令人滿意。3葉片葉輪上的受力更平衡，輪轂可以簡單些，然而2葉片、1葉片葉輪的輪轂通常比較復雜，因為葉片掃過風時，速度是變的，為了限制力的波動，輪轂具有翹翹板的特性。翹翹板的輪轂，葉輪鏈接在輪轂上，允許葉輪在旋轉平面內向后或向前傾斜幾度。葉片的擺動運動，在每周旋轉中會明顯的減少由于陣風和剪切在葉片上產生的載荷。

葉片是用加強玻璃塑料（GRP）、木頭和木板、碳纖維強化塑料（CFRP）、鋼和鋁構成的。對于小型的風力發電機，如葉輪直徑小于５米，選擇材料通常關心的是效率而不是重量、硬度和葉片的其它特性。對于大型風機，葉片特性通常較難滿足，所以對材料的選擇更為重要。

世界上大多數大型風力機的葉片是由GRP制成的。這些葉片大部分是用手工把聚脂樹脂敷層，和通常制造船殼、園藝、游戲設施及世界范圍內消費品的方法一樣。其過程需要很高的技術水平才能得到理想的結果，并且如果人們對重量不太關心的話，比如對于長度小于２０米的葉片，設計也不很復雜。不過有很多很先進的利用GRP的方法，可以減小重量，增加強度，在此就不贅述了。玻璃纖維要較精確的放置，如果把它放在預浸片材中，使用高性能樹脂，如控制環氧樹脂比例，并在高溫下加工處理。當今，出現了簡單的手工鋪放聚脂，通過認真地選擇和放置纖維，為GRP葉片提供了降低成本的途徑。

偏航系統

風力機的偏航系統也稱為對風裝置，其作用在于當風速矢量的方向變化時，能夠快速平穩地對準風向，以便風輪獲得最大的風能。

小微型風力機常用尾舵對風，它主要有兩部分組成，一是尾翼，裝在尾桿上與風輪軸平行或成一定的角度。為了避免尾流的影響，也可將尾翼上翹，裝在較高的位置。

中小型風機可用舵輪作為對風裝置，其工作原理大致如下：當風向變化時，位于風輪后面兩舵輪（其旋轉平面與風輪旋轉平面相垂直）旋轉，并通過一套齒輪傳動系統使風輪偏轉，當風輪重新對準風向后，舵輪停止轉動，對風過程結束。

大中型風力機一般采用電動的偏航系統來調整風輪并使其對準風向。偏航系統一般包括感應風向的風向標，偏航電機，偏航行星齒輪減速器，回轉體大齒輪等。其工作原理如下：風向標作為感應元件將風向的變化用電信號傳遞到偏航電機的控制回路的處理器里，經過比較后處理器給偏航電機發出順時針或逆時針的偏航命令，為了減少偏航時的陀螺力矩，電機轉速將通過同軸聯接的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉體大齒輪上，帶動風輪偏航對風，當對風完成后，風向標失去電信號，電機停止工作，偏航過程結束。

風機的發電機

所有并網型風力發電機通過三相交流（AC）電機將機械能轉化為電能。發電機分為兩個主要類型。同步發電機運行的頻率與其所連電網的頻率完全相同，同步發電機也被稱為交流發電機。異步發電機運行時的頻率比電網頻率稍高，異步發電機常被稱為感應發電機。

感應發電機與同步發電機都有一個不旋轉的部件被稱為定子，這兩種電機的定子相似，兩種電機的定子都與電網相連，而且都是由疊片鐵芯上的三相繞組組成，通電后產生一個以恒定轉速旋轉的磁場。盡管兩種電機有相似的定子，但它們的轉子是完全不同的。同步電機中的轉子有一個通直流電的繞組，稱為勵磁繞組，勵磁繞組建立一個恒定的磁場鎖定定子繞組建立的旋轉磁場。因此，轉子始終能以一個恒定的與定子磁場和電網頻率同步的恒定轉速上旋轉。在某些設計中，轉子磁場是由永磁機產生的，但這對大型發電機來說不常用。

感應電機的轉子就不同例如，它是由一個兩端都短接的鼠籠形繞組構成。轉子與外界沒有電的連接，轉子電流由轉子切割定子旋轉磁場的相對運動而產生。如果轉子速度完全等于定子轉速磁場的速度（與同步發電機一樣），這樣就沒有相對運動，也就沒有轉子感應電流。因此，感應發電機總的轉速總是比定子旋轉磁場速度稍高，其速度差叫滑差，在正常運行期間。它大概為1%。

同步發電機和異步發電機

將機械能轉化為電能裝置的發電機常用同步勵磁發電機、永磁發電機和異步發電機。同步發電機應用非常廣泛，在核電、水電、火電等常規電網中所使用的幾乎都是同步發電機，在風力發電中同步發電機即可以獨立供電又可以并網發電。然而同步發電機在并網時必須要有同期檢測裝置來比較發電機側和系統側的頻率、電壓、相位，對風力發電機進行調整，使發電機發出電能的頻率與系統一致；操作自動電壓調壓器將發電機電壓調整到與系統電壓相一致；同時，微調風力機的轉速從周期檢測盤上監視，使發電機的電壓與系統的電壓相位相吻合，就在頻率、電壓、相位同時一臻的瞬間，合上斷路器將風力發電機并入系統。同期裝置可采用手動同期并網和自同期并網。但總體來說，由于同步發電機造價比較高，同時并網麻煩，故在并網風力發電機中很少采用。

控制監測系統

風力機的運行及保護需要一個全自動控制系統，它必須能控制自動啟動，葉片槳距的機械調節裝置（在變槳距風力機上）及在正常和非正常情況下停機。除了控制功能，系統也能用于監測以提供運行狀態、風速、風向等信息。該系統是以計算機為基礎，除了小的風力機，控制及監測還可以遠程進行。控制系統具有及格主要功能：

1、順序控制啟動、停機以及報警和運行信號的監測

2、偏航系統的低速閉環控制

3、槳距裝置(如果是變槳距風力機)快速閉環控制

4、與風電場控制器或遠程計算機的通訊

風機傳動系統

葉輪葉片產生的機械能有機艙里的傳動系統傳遞給發電機，它包括一個齒輪箱、離合器和一個能使風力機在停止運行時的緊急情況下復位的剎車系統。齒輪箱用于增加葉輪轉速，從20~50轉/分到1000~1500轉/分，后者是驅動大多數發電機所需的轉速。齒輪箱可以是一個簡單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結構更緊湊。傳動系統要按輸出功率和最大動態扭矩載荷來設計。由于葉輪功率輸出有波動，一些設計者試圖通過增加機械適應性和緩沖驅動來控制動態載荷，這對大型的風力發電機來說是非常重要的，因其動態載荷很大，而且感應發電機的緩沖余地比小型風力機的小。

異步發電機

永磁發電機是一種將普通同步發電機的轉子改變成永磁結構的發電機，常用的永磁材料有鐵氧體（BaFeO）、釤鈷5(SmCo)等，永磁發電機一般用于小型風力發電機組中。

異步發電機是指異步電機處于發電的工作狀態，從其激勵方式有電網電源勵磁發電（他勵）和并聯電容自勵發電（自勵）兩種情況。電網電源勵磁發電：是將異步電機接到電網上，電機內的定子繞組產生以同步轉速轉動的旋轉磁場，再用原動機拖動，使轉子轉速大于同步轉速，電網提供的磁力矩的方向必定與轉速方向相反，而機械力矩的方向則與轉速方向相同，這時就將原動機的機械能轉化為電能。在這種情況下，異步電機發出的有功功率向電網輸送；同時又消耗電網的無功功率作勵磁作用，并供應定子和轉子漏磁所消耗的無功功率，因此異步發電機并網發電時，一般要求加無功補償裝置，通常用并列電容器補償的方式。

２、并聯電容器自勵發電：并聯電容器的連接方式分為星形和三角形兩種。勵磁電容的接入在發電機利用本身的剩磁發電的過程中，發電機周期性地向電容器充電；同時，電容器也周期性地通過異步電機的定子繞組放電。這種電容器與繞組組成的交替進行充放電的過程，不斷地起到勵磁的作用，從而使發電機正常發電。勵磁電容分為主勵磁電容和輔助勵磁電容，主勵磁電容是保證空載情況下建立電壓所需要的電容，輔助電容則是為了保證接入負載后電壓的恒定，防止電壓崩潰而設的。

通過上述的分析，異步發電機的起動、并網很方便且便于自動控制、價格低、運行可靠、維修便利、運行效率也較高、因此在風力發電方面并網機組基本上都是采用異步發電機，而同步發電機則常用于獨立運行方面。

偏航系統的設計

根據調向力矩的大小，可以進行齒輪傳動部分的設計計算。當驅動回轉體大齒輪的主動小齒輪的強度不能滿足時，可選用兩套偏航電機－－－行星齒輪減速器分置于風輪主輪的兩側對稱布置，每個電機的容量為總容量的一半。齒輪傳動計算可按開式齒輪傳動計算，其主要的磨損形式是齒面磨損失效，如調向力矩較大，除按照彎曲強度計算之外，應計算齒面接觸強度。

值得注意的是，大多數風機的發電機輸出功率的同軸電纜在風力機偏航時一同旋轉，為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉，應該設置解纜裝置，并增加扭纜傳感器以監視電纜的扭轉狀態。位于下風向布重的風輪，能夠自動找正風向。在總體布置時應考慮塔架前面的重量略重一些，這樣在風機運行時平衡就會好一些。

電機的切換

根據風速決定是選擇小發電機并網發電，還是選擇大發電機空轉，若風速低于8米/秒，則小發電機并網運行且風機運行狀態切換到“投入G2”。如果風速高于8米/秒，則選擇“空轉G1”運行狀態。

投入G2：

小發電機接觸器閉合，發電機并網電流由可控硅控制到350A。一旦投入過程完成，可控硅切除，風機切換到“運行G2”狀態。

風電投入小發電機發電，如果平均輸出功率在某一單位時間內太低，這是小發電機斷開且風機切換到“等待重新支轉”的狀態。如果平均輸出功率超過了限定值110KW，則小發電機切除，風機運行狀態切換到“G1空轉”。

G1空轉：

風機等待風速達到投入大電機的風速，一旦達到這個風速則風機就切換到“投入G1”狀態。

投入G1：

大發電機的接觸接通。發電機的并網電流由可控硅將其限定在350A。投入過程一結束，可控硅切除，風機切換到“運行G1”狀態。

運行G1

風機的大電機投入發電，如果功率輸出在一定的時間內少于限定值80KW，大發電機切除，風機的運行狀態切換到“切換G11-G12”狀態。

切換G1-G2

大發電機的接觸器切除小發電機的接觸器接通，可控硅將發電機的電流限定到700A，一旦投入過程完成，可控硅切除，風機轉為“運轉G2”狀態。

等待再投入

如果小發電機的出力小于限定值，則此運行狀態動作。此狀態下，小發電機的接觸器被切除，如果風速有效，風機就切換到“投入G2”狀態，如果風速低于限定值，風機將切換到“空轉G2”狀態。

風機工作狀態之間轉變

風機工作狀態之間轉變

說明各種工作狀態之間是如何實現轉換的。

提高工作狀態層次只能一層一層地上升，而要降低工作狀態層次可以是一層或多層。這種工作狀態之間轉變方法是基本的控制策略，它主要出發點是確保機組的安全運行。如果風力發電機組的工作狀態要往更高層次轉化，必須一層一層往上升，用這種過程確定系統的每個故障是否被檢測。當系統在狀態轉變過程中檢測到故障，則自動進入停機狀態。

當系統在運行狀態中檢測到故障，并且這種故障是致命的，那么工作狀態不得不從運行直接到緊停，這可以立即實現而不需要通過暫停和停止。

下面我們進一步說明當工作狀態轉換時，系統是如何動作的。

1．工作狀態層次上升

緊停→停機

如果停機狀態的條件滿足，則：

1)關閉緊停電路；

2)建立液壓工作壓力；

3)松開機械剎車。

停機→暫停

如果暫停的條件滿足，則，1)起動偏航系統；

2)對變槳距風力發電機組，接通變槳距系統壓力閥。

暫停→運行

如果運行的條件滿足，則：

1)核對風力發電機組是否處于上風向；

2)葉尖阻尼板回收或變槳距系統投入工作；

3)根據所測轉速，發電機是否可以切人電網。

2．工作狀態層次下降

工作狀態層次下降包括3種情況：

(1)緊急停機。緊急停機也包含了3種情況，即：停止→緊停；暫停→緊停；運行→緊停。其主要控制指令為：

1)打開緊停電路；

2)置所有輸出信號于無效；

3)機械剎車作用；

4)邏輯電路復位。

(2)停機。停機操作包含了兩種情況，即：暫停→停機；運行→停機。

暫停→停機

1)停止自動調向；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)。

運行→停機

1)變槳距系統停止自動調節；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)；

3)發電機脫網。

(3)暫停。

1)如果發電機并網，調節功率降到。后通過晶閘管切出發電機；

2)如果發電機沒有并入電網，則降低風輪轉速至0。

(三)故障處理

工作狀態轉換過程實際上還包含著一個重要的內容：當故障發生時，風力發電機組將自動地從較高的工作狀態轉換到較低的工作狀態。故障處理實際上是針對風力發電機組從某一工作狀態轉換到較低的狀態層次可能產生的問題，因此檢測的范圍是限定的。

為了便于介紹安全措施和對發生的每個故障類型處理，我們給每個故障定義如下信息：

1)故障名稱；

2)故障被檢測的描述；

3)當故障存在或沒有恢復時工作狀態層次；

4)故障復位情況(能自動或手動復位，在機上或遠程控制復位)。

(1)故障檢測。控制系統設在頂部和地面的處理器都能夠掃描傳感器信號以檢測故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個故障通過，只有能夠引起機組從較高工作狀態轉入較低工作狀態的故障才能通過。

(2)故障記錄。故障處理器將故障存儲在運行記錄表和報警表中。

(3)對故障的反應。對故障的反應應是以下三種情況之一：

1)降為暫停狀態；

2)降為停機狀態；

3)降為緊急停機狀態。

4)故障處理后的重新起動。在故障已被接受之前，工作狀態層不可能任意上升。故障被接受的方式如下：

如果外部條件良好，一此外部原因引起的故障狀態可能自動復位。一般故障可以通過遠程控制復位，如果操作者發現該故障可接受并允許起動風力發電機組，他可以復位故障。有些故障是致命的，不允許自動復位或遠程控制復位，必須有工作人員到機組工作現場檢查，這些故障必須在風力發電機組內的控制面板上得到復位。故障狀態被自動復位后10min將自動重新起動。但一天發生次數應有限定，并記錄顯示在控制面板上。

如果控制器出錯可通過自檢(WATCHDOG)重新起動。

第五篇：風電知識

風電知識

前言

我國風能資源十分豐富，它是一種干凈的可再生能源，風力發電產業發展前景非常廣闊。

它的作用原理；以風作為原動力，風吹動風輪機的葉輪，轉化為機械能，葉能通過增速箱齒輪帶動發電機旋轉，轉化為電能，送入電網。它的優勢；不需要燃料，無污染，運行成本低。

風電概述 主要零部件

發電機 電控柜 制動器 增速機 主軸

液壓站 工裝 外齒式回轉支撐 偏航電機

各零部件主要功能

主軸； 將風能轉向力傳遞給增速箱

偏航系統； 通過控制技術，使機艙旋轉至迎風方向的機枸。

增速機； 增速機在各齒輪不同傳動比的作用下將主軸的低轉速提高到發電機所需的高轉速 發電機； 將機械能轉化為電能。

偏航壞； 剛度，強度要好，用來支撐整個動力系統，但不能太重。變槳柜系統；通過控制技術，調整葉片角度，使風能利用最優化。制動系統；根據風力，風速需要，風機可以減速或停機。

機艙殼；采用玻璃鋼制成，覆蓋于機組動力系統外，起保護作用。緊固件等；將各個零部件固定在設計位置，必需適應于極限負載。

工裝；便于裝配，運輸。

因為風機常在風沙，暴雨，鹽霧，潮濕，-30~40攝氏度中環境中安放，所以要有較強的野外適應性。這對各零部件的強度、剛度、穩定、疲勞、磨擦、力矩等因素提出了很高的要求。若某一方面出了問題，都有可通造成安全事故。

為此，為了滿足以上要求，我們對各種材料都進行了嚴格的要求，對各種連接緊固件都要按求打好力矩。力矩大小好下；

風電設備安裝常見技術問題

1.1 螺栓聯接問題

螺栓、螺母聯接是風電行業的一種最基本最常用的裝配，聯接過緊時，螺栓在機械力的長期作用下容易產生金屬疲勞，發生剪切或螺牙滑絲等聯接過松的情況，使部件之間的裝配松動，引發事故。

1.2 振動問題

風機葉片在風力作用下轉動時，帶動主軸，主軸將風能轉向力傳遞到增速機，增速機在各齒輪不同傳動比的作用下將主軸的低轉速提高到發電機所需的高轉速從而帶動發電機，發電機則完成能由機械能轉換成電能的工作，在這一系列的動作過程中，還有許多輔助零部件與其配合完成發電工作（如回轉支撐，偏航系統，變槳柜系統，制動系統）。在這一系列過程中各系統在相互配合工作過程中必產生大的振動。主軸與增速箱發電機同心度等問題。1.4 電氣設備問題

1)安裝隔離開關時動、靜觸頭的接觸壓力與接觸面積不夠或操作不當，可能導致接觸面的電熱氧化，使接觸電阻增大，灼傷、燒蝕觸頭，造成事故。

(2)斷路器弧觸指及觸頭裝配不正確，插入行程、接觸壓力、同期性、分合閘速度達不到要求，將使觸頭過熱、熄弧時間延，導致絕緣介質分解，壓力驟增，引發斷路器爆炸事故。

(3)電流互感器因安裝檢修不慎，使一次繞組開路，將產生很高的過電壓，危及人身與設備安全。

(4)有載調壓裝置的調節裝置機構裝配錯誤，或裝配時不慎掉入雜物，卡住機構，也將發生程度不同的事故。

(5)主變壓器絕緣破壞或擊穿。在安裝主變吊芯和高壓管等主要工作時，不慎掉入雜物(如螺帽、鑰匙等，這些情況在工程實踐中并不罕見)，器身、套管內排水不徹底，密封裝置安裝錯誤，或者在安裝中損壞，都會使主變絕緣強度大為降低，可能導致局部絕緣破壞或擊穿，造成惡性事故。

(6)主變壓器保護拒動。主變壓器內部或出線側發生短路、接地事故，而保護拒動、斷路器不跳閘，巨大的短路電流不僅使短路處事故狀態擴大，也使主變內部溫度驟升，變壓器油迅速汽化、分解，成為高爆性的可燃物質，這可能發生主變爆炸的惡性事故。主變的緊急事故油池和其他消防設施都是針對這種可能性設計的。2 機電設備安裝技術相關改善辦法

2.1 嚴格施工組織設計及設備、設施選擇

施工組織設計和設備、設施選擇是經有關科技人員共同研究商定的，通過技術計算和驗算，定有其使用價。為了防止螺栓過緊或過松按工藝要求打好力矩、涂好螺紋鎖固，二硫化鉬。2.2 按預定計劃開展安裝工作

每一項機電設備安裝工作順序都有其科學性。一個安裝工程的計劃排隊是經過多方面的考慮，經過技術論證排出的，是有科學根據并有一定指導性的，不要隨便改動，以免造成工程進度連續不上無法完成工作。

2.3 對安裝工作要總體布置、統一安排

發電機分為兩個主要類型。同步發電機運行的頻率與其所連電網的頻率完全相同，同步發電機也被稱為交流發電機。異步發電機運行時的頻率比電網頻率稍高，異步發電機常被稱為感應發電機。

感應發電機與同步發電機都有一個不旋轉的部件被稱為定子，這兩種電機的定子相似，兩種電機的定子都與電網相連，而且都是由疊片鐵芯上的三相繞組組成，通電后產生一個以恒定轉速旋轉的磁場。盡管兩種電機有相似的定子，但它們的轉子是完全不同的。同步電機中的轉子有一個通直流電的繞組，稱為勵磁繞組，勵磁繞組建立一個恒定的磁場鎖定定子繞組建立的旋轉磁場。因此，轉子始終能以一個恒定的與定子磁場和電網頻率同步的恒定轉速上旋轉。在某些設計中，轉子磁場是由永磁機產生的，但這對大型發電機來說不常用。

感應電機的轉子就不同例如，它是由一個兩端都短接的鼠籠形繞組構成。轉子與外界沒有電的連接，轉子電流由轉子切割定子旋轉磁場的相對運動而產生。如果轉子速度完全等于定子轉速磁場的速度（與同步發電機一樣），這樣就沒有相對運動，也就沒有轉子感應電流。因此，感應發電機總的轉速總是比定子旋轉磁場速度稍高，其速度差叫滑差，在正常運行期間。它大概為1%。

同步發電機和異步發電機

將機械能轉化為電能裝置的發電機常用同步勵磁發電機、永磁發電機和異步發電機。同步發電機應用非常廣泛，在核電、水電、火電等常規電網中所使用的幾乎都是同步發電機，在風力發電中同步發電機即可以獨立供電又可以并網發電。然而同步發電機在并網時必須要有同期檢測裝置來比較發電機側和系統側的頻率、電壓、相位，對風力發電機進行調整，使發電機發出電能的頻率與系統一致；操作自動電壓調壓器將發電機電壓調整到與系統電壓相一致；同時，微調風力機的轉速從周期檢測盤上監視，使發電機的電壓與系統的電壓相位相吻合，就在頻率、電壓、相位同時一臻的瞬間，合上斷路器將風力發電機并入系統。同期裝置可采用手動同期并網和自同期并網。但總體來說，由于同步發電機造價比較高，同時并網麻煩，故在并網風力發電機中很少采用。

控制監測系統

風力機的運行及保護需要一個全自動控制系統，它必須能控制自動啟動，葉片槳距的機械調節裝置（在變槳距風力機上）及在正常和非正常情況下停機。除了控制功能，系統也能用于監測以提供運行狀態、風速、風向等信息。該系統是以計算機為基礎，除了小的風力機，控制及監測還可以遠程進行。控制系統具有及格主要功能：

1、順序控制啟動、停機以及報警和運行信號的監測

2、偏航系統的低速閉環控制

3、槳距裝置(如果是變槳距風力機)快速閉環控制

4、與風電場控制器或遠程計算機的通訊

風機傳動系統

葉輪葉片產生的機械能有機艙里的傳動系統傳遞給發電機，它包括一個齒輪箱、離合器和一個能使風力機在停止運行時的緊急情況下復位的剎車系統。齒輪箱用于增加葉輪轉速，從20~50轉/分到1000~1500轉/分，后者是驅動大多數發電機所需的轉速。

齒輪箱可以是一個簡單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結構更緊湊。傳動系統要按輸出功率和最大動態扭矩載荷來設計。由于葉輪功率輸出有波動，一些設計者試圖通過增加機械適應性和緩沖驅動來控制動態載荷，這對大型的風力發電機來說是非常重要的，因其動態載荷很大，而且感應發電機的緩沖余地比小型風力機的小。

異步發電機

永磁發電機是一種將普通同步發電機的轉子改變成永磁結構的發電機，常用的永磁材料有鐵氧體（BaFeO）、釤鈷5(SmCo)等，永磁發電機一般用于小型風力發電機組中。

異步發電機是指異步電機處于發電的工作狀態，從其激勵方式有電網電源勵磁發電（他勵）和并聯電容自勵發電（自勵）兩種情況。

1電網電源勵磁發電：是將異步電機接到電網上，電機內的定子繞組產生以同步轉速轉動的旋轉磁場，再用原動機拖動，使轉子轉速大于同步轉速，電網提供的磁力矩的方向必定與轉速方向相反，而機械力矩的方向則與轉速方向相同，這時就將原動機的機械能轉化為電能。在這種情況下，異步電機發出的有功功率向電網輸送；同時又消耗電網的無功功率作勵磁作用，并供應定子和轉子漏磁所消耗的無功功率，因此異步發電機并網發電時，一般要求加無功補償裝置，通常用并列電容器補償的方式。

２、并聯電容器自勵發電：并聯電容器的連接方式分為星形和三角形兩種。勵磁電容的接入在發電機利用本身的剩磁發電的過程中，發電機周期性地向電容器充電；同時，電容器也周期性地通過異步電機的定子繞組放電。這種電容器與繞組組成的交替進行充放電的過程，不斷地起到勵磁的作用，從而使發電機正常發電。勵磁電容分為主勵磁電容和輔助勵磁電容，主勵磁電容是保證空載情況下建立電壓所需要的電容，輔助電容則是為了保證接入負載后電壓的恒定，防止電壓崩潰而設的。

通過上述的分析，異步發電機的起動、并網很方便且便于自動控制、價格低、運行可靠、維修便利、運行效率也較高、因此在風力發電方面并網機組基本上都是采用異步發電機，而同步發電機則常用于獨立運行方面。

偏航系統的設計

根據調向力矩的大小，可以進行齒輪傳動部分的設計計算。當驅動回轉體大齒輪的主動小齒輪的強度不能滿足時，可選用兩套偏航電機－－－行星齒輪減速器分置于風輪主輪的兩側對稱布置，每個電機的容量為總容量的一半。齒輪傳動計算可按開式齒輪傳動計算，其主要的磨損形式是齒面磨損失效，如調向力矩較大，除按照彎曲強度計算之外，應計算齒面接觸強度。

值得注意的是，大多數風機的發電機輸出功率的同軸電纜在風力機偏航時一同旋轉，為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉，應該設置解纜裝置，并增加扭纜傳感器以監視電纜的扭轉狀態。位于下風向布重的風輪，能夠自動找正風向。在總體布置時應考慮塔架前面的重量略重一些，這樣在風機運行時平衡就會好一些。

電機的切換

根據風速決定是選擇小發電機并網發電，還是選擇大發電機空轉，若風速低于8米/秒，則小發電機并網運行且風機運行狀態切換到“投入G2”。

如果風速高于8米/秒，則選擇“空轉G1”運行狀態。

投入G2：

小發電機接觸器閉合，發電機并網電流由可控硅控制到350A。一旦投入過程完成，可控硅切除，風機切換到“運行G2”狀態。

風電投入小發電機發電，如果平均輸出功率在某一單位時間內太低，這是小發電機斷開且風機切換到“等待重新支轉”的狀態。如果平均輸出功率超過了限定值110KW，則小發電機切除，風機運行狀態切換到“G1空轉”。

G1空轉：

風機等待風速達到投入大電機的風速，一旦達到這個風速則風機就切換到“投入G1”狀態。

投入G1：

大發電機的接觸接通。發電機的并網電流由可控硅將其限定在350A。投入過程一結束，可控硅切除，風機切換到“運行G1”狀態。

運行G1

風機的大電機投入發電，如果功率輸出在一定的時間內少于限定值80KW，大發電機切除，風機的運行狀態切換到“切換G11-G12”狀態。

切換G1-G2

大發電機的接觸器切除小發電機的接觸器接通，可控硅將發電機的電流限定到700A，一旦投入過程完成，可控硅切除，風機轉為“運轉G2”狀態。

等待再投入

如果小發電機的出力小于限定值，則此運行狀態動作。此狀態下，小發電機的接觸器被切除，如果風速有效，風機就切換到“投入G2”狀態，如果風速低于限定值，風機將切換到“空轉G2”狀態。

風機工作狀態之間轉變

風機工作狀態之間轉變

說明各種工作狀態之間是如何實現轉換的。

提高工作狀態層次只能一層一層地上升，而要降低工作狀態層次可以是一層或多層。這種工作狀態之間轉變方法是基本的控制策略，它主要出發點是確保機組的安全運行。如果風力發電機組的工作狀態要往更高層次轉化，必須一層一層往上升，用這種過程確定系統的每個故障是否被檢測。當系統在狀態轉變過程中檢測到故障，則自動進入停機狀態。

當系統在運行狀態中檢測到故障，并且這種故障是致命的，那么工作狀態不得不從運行直接到緊停，這可以立即實現而不需要通過暫停和停止。

下面我們進一步說明當工作狀態轉換時，系統是如何動作的。

1．工作狀態層次上升

緊停→停機

如果停機狀態的條件滿足，則：

1)關閉緊停電路；

2)建立液壓工作壓力；

3)松開機械剎車。

停機→暫停

如果暫停的條件滿足，則，1)起動偏航系統；

2)對變槳距風力發電機組，接通變槳距系統壓力閥。

暫停→運行

如果運行的條件滿足，則：

1)核對風力發電機組是否處于上風向；

2)葉尖阻尼板回收或變槳距系統投入工作；

3)根據所測轉速，發電機是否可以切人電網。

2．工作狀態層次下降

工作狀態層次下降包括3種情況：

(1)緊急停機。緊急停機也包含了3種情況，即：停止→緊停；暫停→緊停；運行→緊停。其主要控制指令為：

1)打開緊停電路；

2)置所有輸出信號于無效；

3)機械剎車作用；

4)邏輯電路復位。

(2)停機。停機操作包含了兩種情況，即：暫停→停機；運行→停機。

暫停→停機

1)停止自動調向；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)。

運行→停機

1)變槳距系統停止自動調節；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)；

3)發電機脫網。

(3)暫停。

1)如果發電機并網，調節功率降到。后通過晶閘管切出發電機；

2)如果發電機沒有并入電網，則降低風輪轉速至0。

(三)故障處理

工作狀態轉換過程實際上還包含著一個重要的內容：當故障發生時，風力發電機組將自動地從較高的工作狀態轉換到較低的工作狀態。故障處理實際上是針對風力發電機組從某一工作狀態轉換到較低的狀態層次可能產生的問題，因此檢測的范圍是限定的。

為了便于介紹安全措施和對發生的每個故障類型處理，我們給每個故障定義如下信息：

1)故障名稱；

2)故障被檢測的描述；

3)當故障存在或沒有恢復時工作狀態層次；

4)故障復位情況(能自動或手動復位，在機上或遠程控制復位)。

(1)故障檢測。控制系統設在頂部和地面的處理器都能夠掃描傳感器信號以檢測故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個故障通過，只有能夠引起機組從較高工作狀態轉入較低工作狀態的故障才能通過。

(2)故障記錄。故障處理器將故障存儲在運行記錄表和報警表中。

(3)對故障的反應。對故障的反應應是以下三種情況之一：

1)降為暫停狀態；

2)降為停機狀態；

3)降為緊急停機狀態。

4)故障處理后的重新起動。在故障已被接受之前，工作狀態層不可能任意上升。故障被接受的方式如下：

如果外部條件良好，一此外部原因引起的故障狀態可能自動復位。一般故障可以通過遠程控制復位，如果操作者發現該故障可接受并允許起動風力發電機組，他可以復位故障。有些故障是致命的，不允許自動復位或遠程控制復位，必須有工作人員到機組工作現場檢查，這些故障必須在風力發電機組內的控制面板上得到復位。故障狀態被自動復位后10min將自動重新起動。但一天發生次數應有限定，并記錄顯示在控制面板上。

如果控制器出錯可通過自檢(WATCHDOG)重新起動。