广州汽车学院
创新设计说明书
小型风力发电机
院（系）机电工程系
专业 机械工程及自动化 班级 机械（5）班 学生姓名
指导老师董艺
2010年12月22日
课程设计任务书
兹发给班学生课程设计任务书，内容如下：
1．设计题目：小型风力发电机
2．应完成的项目：
（1）小型发电机的结构和类型
（2）小型风力发电机的使用条件
（3）小型风力发电机的合理配套
（4）小型风力发电机的安装
3．参考资料以及说明：
（1）黄素逸，能源科学导论，中国电力出版社，1999 （2）张焕芬，喜文华，先进国家的风力发电现状及前景，甘肃政策研究，1997 （3）张广盛，风能的利用，青海科技，1997 （4）郭继高，小型风能发电及发电机，1999 （5）朱兆瑞，风压计算的研究，科学出版社，1976
4．本设计任务书于2010年11月8日发出，应于2010 年12月22日前完成，然后进行答辩。
指导教师签发年月日
课程设计评语：
课程设计总评成绩：
指导教师签字：
年月日
目录
摘要 (1)
第一章绪论 (2)
1.1 引言 (2)
第一章风力发电原理 (3)
1.1 风能的概念 (3)
1.2 风能发电的动力学原理 (3)
第二章风力发电机的组成部分及特点 (5)
2.1 叶轮 (5)
2.2 传动装置 (5)
2.3 刹车系统 (6)
2.4 偏航系统 (7)
2.5 控制系统 (7)
第三章小型风力发电机的安装 (8)
3.1 安装准备 (8)
3.2 安装工作技术规程 (8)
3.3 百瓦级小型风力发电机的安装 (9)
3.3.1 立柱拉索式支架的安装 (9)
3.3.2 回转体的安装 (9)
3.3.3 尾翼和手刹车的安装 (10)
3.3.4 机头的安装 (10)
3.3.5 竖立风机 (11)
3.3.6 电器的连接 (11)
参考文献 (12)
摘要
20世纪70年代初的能源危机推动了可再生能源的开发利用，因风能具有可再生性和无污染性的优点，所以风能是目前最有开发利用前景和技术最成熟的一种新能源和可再生能源之一。随着风能开发和利用的发展，风能技术也取得显著进步，这也意味着风力发电将在我国国民经济和新能源发展中占有重要地位。随着全球气候变暖和能源危机的不断加剧、人们环保意识增强、环保呼声日渐高涨，加上低碳经济发展的趋势增强，各国都在加紧对风能的开发与利用。江苏省苏北农村地区也顺势而动，积极利用风能，发展清洁能源技术，优化能源消费结构。风能，作为当下政府重视、国际追捧的清洁能源的重要分子，是由于地球表面大量空气流动所产生的动能，是一种可再生、无污染且储量巨大的清洁能源。对风能的利用，在当前社会主要表现为风力发电。随着全球气候变暖和能源危机的不断加剧，人们环保意识增强，环保呼声日渐高涨，各国都在加紧对风能的开发与利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，并希望通过风能利用来丰富发展清洁能源产业，走发展低碳经济之路。
关键词：风能，发电机
第一章绪论
1.1 引言
所谓能源危机，是指可供我们人类利用的能源的不充分，而不是能源本身的不足。具体有：
1、能源转化的方向性。并不是所有的能源都能够被人类利用，比如内能。
2、能源分布的不均性。可以说在地球上几乎全部的能源都来源于太阳，但是由太阳能转化成的各种能量形式在地球上的分布并不均匀。
3、日益增加的人口导致能量分配不足。由于石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源枯竭，同时新的能源生产供应体系又未能建立而在交通运输、金融业、工商业等方面造成的一系列问题统称能源危机。
根据经济学家和科学家的普遍估计，到本世纪中叶，也即2050年左右，石油资源将会开采殆尽，其价格升到很高，不适于大众化普及应用的时候，如果新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球，尤以欧美极大依赖于石油资源的发达国家受害为重。最严重的状态，莫过于工业大幅度萎缩，或甚至因为抢占剩余的石油资源而引发战争。
在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧对风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们赖以生存的地球。。
风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式，其中又以风力发电为主，以风能作动力，就是利用风来直接带动各种机械装置，如带动水泵提水等这种风力发动机的优点是：投资少、工效高、经济耐用。利用风力发电，以丹麦应用最早，而且使用较普遍。在自然界的能源中，风能是极其丰富的。据粗略估计，近期可以利用的风能总功率约为106～107兆瓦，这个数值比全世界可以利用的水力资源大10倍。但是，这笔巨大的自然财富还有待人类去大力开发。
第一章风力发电原理
1.1 风能的概念
风能：空气因为太阳能辐射，造成压力差，而发生运动的动能称为“风能”,风能的计算公式为：
E＝0.5ρsV3
式中: E－风能（W）
ρ－空气密度（kg/m3）
S－气流截面积（m2)
V－风速（m/s)
风能密度（W）：单位时间内通过单位面积的风能，W＝0.5ρV3。
有效风能密度：指风机可利用的风速范围内的风能密度（对应的风速范围大约是 3～25m/s)。
1.2 风能发电的动力学原理
风力发电采用空气动力学原理，并非风推动叶轮叶片，而是风吹过叶片形成叶片正反面的压力差，这种压力差会产升力，令叶轮旋转并不断横切风流。该原理类似于飞机上升时的原理，空气通过机翼，产生向上的升力和向前的阻力。如果将一块薄板放在气流中，则在沿气流方向将产生一正面阻力F D和一垂直于气流方向的升力F L其值分别由下式确定L：
F D=0.5CdρSV2
F L=0.5C LρSV2
式中：CD－阻力系数
C－升力系数
L S－薄板的面积
ρ－空气的密度阻力型叶轮
V －气流速度
如果把薄片当作叶片，将其装在轮毂上组成叶轮，那么风的作用力旋转中心
线就会使叶轮转动。由作用于叶片上的阻力FD而使其转动的叶轮， 称为阻力型 叶轮；而由升力FL而使其转动的叶轮，称为升力型叶轮。目前为止现代风力机绝 大多数采用升力型叶轮。
第二章风力发电机的组成部分及特点
2.1 叶轮
叶轮是将风能转化为动能的机构，风力带动风车叶片旋转，再通过齿轮箱将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电机通常有２片或３片叶片，叶尖速度50～70ｍ／ｓ，具有这样的叶尖速度，3 叶片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2 叶片叶轮仅降低 2～3％效率。对于外形很均衡的叶片，叶片少的叶轮转速就要快些，这样就会导致叶尖噪声和腐蚀等问题。3叶片叶轮上的受力更平衡，轮毂可以简单些。
对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于５米，选择材料通常关心的是效率而不是重量、硬度和叶片的其它特性。对于大型风机，叶片特性通常较难满足，所以对材料的选择更为重要。世界上大多数大型风力机的叶片是由GRP制成的。
2.2 传动装置
风力机的传动机构一般包括低速轴、高速轴、齿轮箱、联轴节和制动器等。但不是每一种风力机都必须具备所有这些环节。有些风力机的轮毂直接连接到齿
轮箱上,不需要低速传动轴。也有一些风力机(特别是小型风力机) 设计成无齿轮 箱的,风轮直接连接到发电机。齿轮箱是传动装置的主要部件。齿轮箱主要功用是将叶轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通常叶轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。如将很低的叶轮转速（600千瓦的风机通常为27转/分）变为很高的发电机转速（通常为1500转/分），使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。根据机组的总体布置要求，有时将与叶轮轮毂直接相连的传动轴（俗称大轴）与齿轮箱合为一体，也有将大轴与齿轮箱分别布置，其间利用涨紧套装置或联轴节连接的结构，为了增加机组的制动能力。
2.3 刹车系统
风力发电制动分两部分，气动制动与机械制动。风的速度很不稳定，在大风 的作用下，叶轮会越转越快，系统就可能被吹跨，常常在齿轮箱的输入端或输出 端设置刹车装置，配合叶尖制动（定浆距叶轮）或变浆距制动装置共同对机组传 动系统进行联合制动。
2.4 偏航系统
偏航系统可以使叶轮扫掠面积总是垂直于主风向。中小型风机可用舵轮作为对风装置，其工作原理大致如下：当风向变化时，位于风轮后面两舵轮（其旋转平面与风轮旋转平面相垂直）旋转，并通过一套齿轮传动系统使风轮偏转，当风轮重新对准风向后，舵轮停止转动，对风过程结束。大中型风力机一般采用电动的偏航系统来调整风轮并使其对准风向。偏航系统一般包括感应风向的风向标，偏航电机，偏航行星齿轮减速器，回转体大齿轮等。其工作原理如下：风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机的控制回路的处理器里，经过比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏航时的陀螺力矩，电机转速将通过同轴联接的减速器减速后，将偏航力矩作用在回转体大齿轮上，带动风轮偏航对风，当对风完成后，风向标失去电信号，电机停止工作，偏航过程结束。
2.5 控制系统
控制系统是现代风力发电机的神经中枢。现代风机是无人值守的。就兆瓦级 风机而言，一般在4米/秒左右的风速自动启动，在14米/秒左右发出额定功率。 然后，随着风速的增加，一直控制在额定功率附近发电，直到风速达到25米/
秒时自动停机。现代风机的存活风速为60-70 米/秒，也就是说在这么大的风速 下风机也不会被吹坏。通常所说的12级飓风，其风速范围也仅为32.7-36.9米/ 秒。风机的控制系统，要在这样恶劣的条件下，根据风速、风向对系统加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网。并监视齿轮箱、发电机的运行 温度，液压系统的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停机。
第三章小型风力发电机的安装
3.1 安装准备
（1）安装小型风力发电机装箱清单对准备安装的风力机逐一进行清点验收，清点验收合格后可进行下步工作。
（2）安装前仔细阅读小型风力发电机使用说明书，熟悉图纸，掌握有关安装尺寸和全部技术要求。
（3）千瓦以上风机的安装应聘请生产厂方技术人员或有关技术人员予以指导。必要时成立安装小组，一切安装、施工活动，由安装组长统一指挥。
（4）按使用说明书的要求准备安装器材和必要的物资(如水泥、杉本、牵引绳等)。
（5）安装时应严格按照使用说明书的要求和程序进行。
安装完后要组织验收，经全面检查，认为符合安装要求和标准后，才能进行试运转，并投入使用。
3.2 安装工作技术规程
小型风力发电机的安装分百瓦级风机和千瓦级风机的安装。百瓦级风机因结构小巧，重量也轻，一般3-5人便能竖起。千瓦级风机因结构重量较大，安装时需用起吊滑轮和绞盘。为使安装工作安全地顺利进行，特制定以下技术规程。
（1）安装塔架所使用的杉木，质地要结实。绳索的强度要符合要求，安全系数一定要大，其长度要有适当的余量。起吊操作时要规定信号，做到统一指挥。
（2）风力发电机主要零部件的安装(如起吊零部件等)要听从统一指挥。操作人员不准站在塔身下或正在举升的零部件下面，以防意外。
（3）在上塔架顶部安装时，操作人员必须系好安全带或加装其他保护装置。另外，不许手中或身上携带工具或零部件，以免不慎落下打伤人或造成损坏，塔架上部操作人员所使用的工具和零件，应统一用绳索吊上。
（4）安装风力发电机的工作，只能在风速不超过4m／s(三级风)的情况下进行，以保证操作安全。
（5）用绞盘起吊时，应一圈挨一圈地均匀地盘绕，否则外圈绳索容易从内圈滑下，致使吊件突然下落。起重绳绕在绕盘上时，也不要使绳做纵向扭曲，因为绳子扭曲后，一是通过滑轮时不容易通过，二是会降低其抗拉强度。
（6）安装风轮时，必须事先用绳索将风轮叶．片牢固地绑在塔身上，以免风轮被风吹动旋转而碰伤安装操作人员。
（7）风力发电机安装好并检查无误后，可进行试运转。试运转前，塔架上的人员必须下来并离开塔架，以免风向变化时，风轮旋转或发生意外事故。
3.3 百瓦级小型风力发电机的安装
百瓦级小型风力发电机安装一般包括：立柱拉索式支架的安装、回转体的安装、尾翼和手刹车的安装、机头的安装、竖立风机、电器连接等内容。
3.3.1 立柱拉索式支架的安装
具体安装步骤如下：
第一步，立柱本身的安装。考虑到便于运输，立柱制造时一般都设置三节。其连接方法一种是45°角插接，另一种是法兰盘对接。安装时打开包装箱，如是45°角的插接杆，将插头处涂上防腐油，逐个插好，如是法兰盘对接杆，将每组杆法兰盘对准上好螺栓，放好弹簧垫拧紧即可。
第二步，选择风机安装的中心位置。IOOW和200W风机只将风机底座放在中心位置上，并用两个铁钎将底座钉牢即可．300W和750W风机底座的安装必须挖地基并浇灌混凝土，基础坑尺寸为0.4×0.4×0.5；混凝土比例为水泥：砂子：石子=1：2：3。底座螺栓应高于底座上平面30-35mm，螺扣要予以保护。灌注后凝固24h方可进行安装。
第四步，有手刹车的机型，此时应将手刹车部件(如绞轮、钢丝绳等)安装好，钢丝绳由中立柱长孔处穿入立柱中心并从上立柱端穿出固定好。
3.3.2 回转体的安装
具体安装步骤如下：
（1）带有外滑环和手刹车机型回转体的安装：
第一步，将立柱上端的光轴位置涂上黄油脂，并将压力轴承放在顶端轴承座内涂好油。
第二步，将外滑环套接在回转体长套的下端止口处，并用螺钉固定好，然后将上好外滑环的回转体的长套从下口套入上立柱的光轴上，套接时同时将刹车钢丝绳也穿入回转体长套里，并从上端中心孔取出固定好。此时注意压力轴承的位置，保证使压力轴承在立柱的上端轴承座与回转体上端轴承盖上的轴承座相吻合，使压力轴承压接在两轴承座中间并运转自如。
不带外滑环和手刹车机型回转体的安装：
第一步，同上。
第二步，将输电线（防水胶线）穿入回转体中心孔（导线穿孔），然后把回转体套在上立柱的光轴上。根据机型不同，有的回转体上装有限位螺丝或限位弯板，其作用示防止回转体在立柱上窜动。安装时注意防止限位螺丝钉拧紧，应保证限位的同时，能够在立柱光轴上灵活转动。
3.3.3 尾翼和手刹车的安装
尾翼出厂时，尾翼板和尾翼杆已经作为一个整体连接在一起，安装时应检查一下其各连接部位的螺丝钉是否紧固。检查好后，将尾翼杆前端长轴套放入回转体尾翼连接耳内，对准销孔并插入尾翼销轴，销轴下部穿好开口销，使其转动灵活。
手刹车的安装。在立柱拉索式支架安装的第四步已经完成了手刹车下部绞轮的安装，此时主要是上部的安装，即将刹车绳从回转体上端引出。一种机型(如FD2-100型)在回转体上平面用压夹固定一个较长的弯形弹簧运动轨道，弹簧轨道固定好后，再将手刹车钢丝绳从弹簧里穿过去与尾翼杆上的连接螺丝钉相连接，如图4·11a所示，另一种机型(FD2．1-0．2／8型)在回转体出口处和上平面右边角处安装二组瓷套作为钢丝绳的运动轨道，然后再将手刹车钢丝绳从瓷套里穿过去与尾翼杆上的连接螺钉相连接，如图4-llb所示。另外，小型风机刹车机构还有一种为抱闸摩擦式刹车，如FD1．5-100型风机为此种刹车，安装时主要是保证刹车带与刹车毂的间隙，并在竖机后检查并保证刹车动作灵活。
3.3.4 机头的安装
机头的安装内容有发电机的安装和风轮的安装。
（1）发电机的安装。发电机在出厂时已经是装配好的整体，安装时只需把发电机放在回转体上平面上对准四个螺栓孔，上好螺栓加弹簧垫圈拧紧，并把发电机引出线插头与外滑环引出接线插座对接牢固，外滑环弓1出线与输电线(防水胶线)插接好。如没有外滑环的机型须将发电机的引出线与输电线．(防水胶线)按正负极连接好即可。
（2）风轮的安装。小型风力发电机风轮一般分两类，二类是定桨距风轮，另一类是变桨距风轮。
定桨距风轮的安装：如果风轮为两片分开的叶片，安装时只把两叶片桨杆轴部插入轮毂上的安装孔中，对准键槽孔，放好弹簧垫，拧紧螺母即可，如FDl．5-100型风机。但要注意两片分开的叶片出厂时都是选配好的，安装时不可与其他风叶混淆，以防破坏风轮平衡。
如果两个叶片为整体式或安装好的总成件，安装时只需把风轮轴孔套在发电机轴上，然后放好弹簧垫，拧紧螺母即可。一般电机轴都带有1：10锥度，所以不会装错，如FD2-100型风机为整体叶片。
如果是三叶片风轮，风抡出厂时，叶片和前、后夹片为散件包装，三个叶片都是选配好的，每个叶片根部(柄部)有三个螺栓孔，安装时只需与前后夹板相应的三孔对准螺栓并放好弹簧垫拧紧。风轮夹板(轮毂)设有1，10的锥套，套在发电机轴上，放好弹簧垫，用螺母拧紧即可。
变桨距风轮：目前使用的变桨距风轮出厂时均为装配好的整体。在安装时不要拆卸，只需把风轮的锥形轴套套在发电机轴上，上好弹簧垫，拧紧螺母即可。注意变桨距风轮在安装时应检查叶片是否有卡滞现象，方法是分别扭动两只叶片，如果叶片活动平稳即符合要求。
3.3.5 竖立风机
以上内容全部安装完毕，应做一次认真的检查：看固定部位是否拧紧、转动部位是否灵活、刹车杆件和各连接部位是否可靠。输电线(防水胶线)正负极是否接好，做好标记。目前，制造厂将输电线接全部采用插接的方式连接，只要插进去，正负极就不会搞错。以上全部无误后，即可立机，立机的方法和步骤如下：（1）100W，200W机型立机，只要两人拉牵引绳(四根拉索的其中一根)，另外两个人，一人在下扛机身，另一个人用双手举机身，这样四人共同协作，便能很顺利地将风机立起，如图4-12所示。
（2）300W，750W机型立机，三根拉索上部与风机上立柱连接好，下边先将两根拉索与地锚连接固定，另一根作牵引绳，牵引时可用人拉(4-5人)，也可用小型拖拉机拉，然后再用4-5人支撑机身。边牵引边扶立，直至立起为止。
风机立起后，调整拉索紧线器，使风机立柱保持铅直位置，并使每根拉索均处于拉紧状态。
3.3.6 电器的连接
（1）发电机输电线连接：输电线用压夹固定在立柱上，固定好之后，从立柱底部将输电线架起并引进用户家中。
（2）输电线与配电箱插接：配电箱一般都设有发电机输电线插座，连接时，将输电线插头插入配电盘上的发电机输电线插座里即可。
（3）蓄电池的连接：蓄电池的连接应严格遵守发电机的电压制。小型风力发电机的电机有的设计为28V，有的则为42V和110V。每台风机有两块电池为一组，也有三块以上为一组。连接时应按照使用说明书的要求进行。蓄电池一般为
串联连接，如100W和200W风机，大多为28V 电压制。两块60AH的蓄电池应串联连接。
（4）用电器的连接：目前小型风力发电机的用电器主要有灯泡、电视机、收录机.小型冰箱和洗衣机等。一般风机配电箱上都设有直流12V、24V和交流220V 电压制插座，在使用用电器时应严格按照用电器所要求的电压制选用配电箱上的相应插座，不能插错。
参考文献
1，黄素逸，能源科学导论，中国电力出版社，1999
2，张焕芬，喜文华，先进国家的风力发电现状及前景，甘肃政策研究，1997 3，张广盛，风能的利用，青海科技，1997
4，郭继高，小型风能发电及发电机，1999
5，朱兆瑞，风压计算的研究，科学出版社，1976
附 件
家用小型风力发电机的功能介绍 一，小型风力发电机的使用条件 小型风力发电机一般应在风力资源较丰富的地区使用。即年平均风速在3m／s以上，全年3-20m／s有效风速累计时数3000h以上；全年3-20m／s 平均有效风能密度lOOW／m2以上。在选择使用风力发电机时，要做到心中有数，避免盲目性，这样才能充分地利用当地的风力资源，最大限度地发挥风力发电机的效率，取得较高的经济效益。 应该指出的是，在风力资源丰富地区，最好选择风机额定设计风速与当地最佳设计风速相吻合的风力发电机。如能做到这一点无论是从风力机的选择上，还是利用风力资源的经济意义上都有重要的意义。风洞试验证明，风轮的转换功率与风速的立方成正比，也就是说，风速对功率影响最大。例如，在当地最佳设计风速为 6m／s的地区，安装一台额定设计风速为8m／s的风力发电机，结果其年额定输出功率只达到原设计输出功率的42％，也就是说，风力发电机额定输出功率较设计值降低了58%。若选用的风力发电机额定设计风速越高，那么其额定功率输出的效果就越加不理想。但也必须指出，风力发电机额定设计风速偏低，其风轮直径、电机相对要增大，整机造价相应也就加大．从制造和产品的经济意义上考虑都是不合算的。 二，小型风力发电执使用的一般要求 目前，小型风力发电机都采用蓄电池贮能，家用电器的用电都由蓄电池提供。所以，用电时总的原则是，蓄电池放电后能及时由风力发电机给以补充。也就是说，蓄电池充入的电量和用电器所需消耗的电量要大致相等(一般以日计算)。下面举一例说明这一问题：某地区使用了一台风力发电机，额定风速输出功率为IOOW, 假设，该地区某日相当于额定风速的风力吹刮时数连续为4h，则该风机日输出并贮存到蓄电池里的能量为400Wh。考虑到铅蓄电池的转换效率为70%，则用户用电器实际可利用的能量280Wh。如果该用户使用的电器有： (1)15W灯泡两只，使用4h，耗能为120Wh； (Z)35W电视机一台，使用3h，耗能为105Wh； (3)15W收录机一台，使用4h，耗能为60Wh。 以上总耗能为285Wh。 这样，用电器日总耗能比风力发电机所能提供的能量超出了5Wh，也就是出现了所谓的“入不付出”用电；这种入不付出的用电，将会使蓄电池处在亏电的状态下工作。如果经常长时间地这么用电，将会使蓄电池严重亏电而损坏，缩短其使用寿命。 上例，是假定风力发电机在额定风速状击下的用电情况，而实际上，由于风的多变性，间歇性，风既有大小的不同(风速)又有吹刮时间长短的不同(风频)。所以，在使用用电器时要做到风况好时可适当多用电，风况差时少用电。这就需要用户在使用时认真总结经验。 另外，有条件的地区和用户可备一台千瓦级的柴油发电机组，当风况差的时候给蓄电池补充充电，做到蓄电池不间断地供电。 三，小型风力发电机的合理配套 小型风力发电机发出的电能首先经过蓄电池贮存起来，然后再由蓄电池向用电器供电。所以，必须认真科学地考虑，风力发电机功率与蓄电池容量的合理匹配和静风期贮能等问题。目前，小型风力发电机与蓄电池容量一般都是按照输入和输出相等，或输入大于输出的原则进行匹配的。即：100W风力发电机匹配120Ah蓄电池(60Ah2块)；200W风力发电机匹配120-180Ah蓄电池(60或90Ah2 块)；300W风力发电机匹配240Ah蓄电(120Ah2块)；750W 风力发电机匹配240Ah蓄电池(120Ah2块)；1000W风力发电机匹配 360Ah蓄电池（120Ah3块）。
第一章 概述 1.1 风力发电机概况 风能的利用有着悠久的历史。 近年来, 资源的短缺和环境的日趋恶化使世界各国开始重 视开发和利用可再生、 且无污染的风能资源。自80年代以来, 风能利用的主要趋势是风力发 电。风力发电最初出现在边远地区, 应用的方式主要有: 1) 单独使用小型风力发电机供家 庭住宅使用; 2) 风力发电机与其它电源联用可为海上导航设备和远距离通信设备供电; 3) 并入地方孤立小电网为乡村供电。 随着现代技术的发展, 风力发电迅猛发展。以机组大型化(50kW～ 2MW )、集中安装和 控制为特点的风电场(也称风力田、风田) 成为主要的发展方向。20 年来, 世界上已有近30 个国家开发建设了风电场(是前期总数的3 倍) , 风电场总装机容量约1400 万kW (是前期总 数的100 倍)。目前, 德国、美国、丹麦以及亚洲的印度位居风力发电总装机容量前列, 且 未来计划投资有增无减。美国能源部预测2010 年风电至少达到国内电力消耗的10%。欧盟5 国要在2000～ 2002 年达到本国总发电量的10%左右, 丹麦甚至计划2030 年要达到40%。 中国是一个风力资源丰富的国家, 风力发电潜力巨大。据1998 年统计, 风力风电累计 装机22.36万kW , 仅占全国电网发电总装机的0.081% , 相对于可开发风能资源的开发率仅 为0.088%。 中国第一座风力发电场于1986 年在山东荣成落成, 总装机较小, 为3×55kW。到1993 年我国风电场总装机容量达17.1MW , 1999 年底, 我国共建了24 个风力发电场, 总装机 268MW。我国风力发电场主要分布在风能资源比较丰富的东南沿海、西北、东北和华北地区, 其中风电装机容量最多的是新疆已达72.35kW。在未来2～ 3 年内, 我国计划新增风电场装 机容量将在800MW 以上, 并且将会出现300～ 400MW 的特大型风力发电场。 1.2 风力发电机的研究现状 1.2.1 国外风力发电机的研制情况 美国从1974年起对风能进行系统的研究，能源部对风能项目的投资累计已达到25亿美 元。许多著名大学和研究机构都参加了风能的研究开发，目前己安装了8个巨型风力发电机 组。到19%年末，风力发电总装机容量己达到170x 4 10 kw，所提供的电力占全美电力需求量 的10%，居世界之首位，主要集中在加利福尼亚州。美国国会己通过了能源政策法，在能源 部的规划下， 将会改变风力发电集中于加利福尼亚的局面，在年平均风速达5.6m/s的中西部 12个州将建风力电站。据能源部预测，在未来15年内，风电将增加6倍。在今后2年内，在怀 俄明、伊阿华、明尼苏达、得克萨斯、佛蒙特、缅因州等修建大型风电场，这些风电场将使 美国风力发电能力再增加40x 4 10 kw， 预计到2010年， 风力发电总装机容量将达到630x 4 10 kw， 可满足全美电力需求量的25%。 德国是欧洲风力发电增长最快的国家，近年风力发电量急增，尤其沿海各州，风力发电 发展迅速，己超过丹麦，成为世界第二。到1995年己建成1035座风力发电装置，装机容量 49.4x 4 10 kw，1996年新装机约950座，装机容量为48x 4 10 kw，到19%年底德国己拥有4500座 风力发电装置，总装机容量达到约160x 4 10 kw，1997年估计可增加5x 4 10 kw，可为20多万个 家庭提供日常用电。这些风力发电装置中的1600个是政府投资建设的。装机容量超过1OO0kW 的风电场有250个，300OkW的最大风电场已投入使用，发电能力63x 4 10 kw，西部5x 4 10 kw风
2015年度本科生毕业论文（设计） 家用小型风力发电系统的初步设计 院－系：工学院 专业：电气工程与其自动化 年级：2011级 学生姓名： 学号： 导师与职称： 2015年6月
2015 Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate The preliminary design of small household wind power generation system Department:Electrical Engineering and Automation Major:Institute of Technology Grade:2011 Student’s Name:Xu Yun Dong Student No.:2 Tutor:The lecturer Hua Jing Finished by June, 2015
摘要 风能作为一种清洁的可再生能源正逐渐受到了人们的重视，风力发电也成为了时下的朝阳产业。本论文详细阐明了小型独立风力发电系统的设计方案，对风力发电机组的结构和电能的变换与继电控制电路做了初步的研究。 本论文首先介绍了课题的目的和意义，综述了国内外风力发电的发展概况，简要概括了风力发电相关技术的发展状况，论述了常见小型风力发电系统的基本组成和各部分的作用，同时对本论文的系统方案做了简要的概括，着重分析了整流电路与Buck降压电路的配合，蓄电池充放电继电保护以与电能输出的有效性等。还引入了市电切换电路，作为在发电机故障或蓄电池电量不足的情况下为负载供电。为了使能量的利用达到最大化，本系统还引入了并网电路。所以本论文设计的小型风力发电机组不但适合偏远的地区，也适合市区家庭使用。 本文提出的解决方案为：风力传动装置带动三相永磁交流发电机，然后通过AC—DC—DC—AC变换为交流电，并且考虑到风力的不稳定性，在系统中并入蓄电池组和稳压器，通过继电控制电路的监控以实现系统的自动控制，同时并入市电投切，保证系统在风能充足时可蓄能，在风能不充足时亦可为负载供电。系统的运行状况采用继电控制电路监控和切换。 本论文的重点在于继电控制电路的设计，并对各种不同风力情况下系统的运行状况进行了全面而严谨的分析。 关键词：小型风力发电机组；整流：逆变；继电控制：蓄电池
小型风力发电机介绍 一，小型风力发电机的使用条件 小型风力发电机一般应在风力资源较丰富的地区使用。即年平均风速在3m／s以上，全年3-20m／s有效风速累计时数3000h以上；全年3-20m／s平均有效风能密度lOOW／m2以上。在选择使用风力发电机时，要做到心中有数，避免盲目性，这样才能充分地利用当地的风力资源，最大限度地发挥风力发电机的效率，取得较高的经济效益。 应该指出的是，在风力资源丰富地区，最好选择风机额定设计风速与当地最佳设计风速相吻合的风力发电机。如能做到这一点无论是从风力机的选择上，还是利用风力资源的经济意义上都有重要的意义。风洞试验证明，风轮的转换功率与风速的立方成正比，也就是说，风速对功率影响最大。例如，在当地最佳设计风速为6m／s的地区，安装一台额定设计风速为8m／s的风力发电机，结果其年额定输出功率只达到原设计输出功率的42％，也就是说，风力发电机额定输出功率较设计值降低了58%。若选用的风力发电机额定设计风速越高，那么其额定功率输出的效果就越加不理想。但也必须指出，风力发电机额定设计风速偏低，其风轮直径、电机相对要增大，整机造价相应也就加大．从制造和产品的经济意义上考虑都是不合算的。 二，小型风力发电执使用的一般要求 目前，小型风力发电机都采用蓄电池贮能，家用电器的用电都由蓄电池提供。所以，用电时总的原则是，蓄电池放电后能及时由风力发电机给以补充。也就是说，蓄电池充入的电量和用电器所需消耗的电量要大致相等(一般以日计算)。下面举一例说明这一问题：某地区使用了一台风力发电机，额定风速输出功率为IOOW,假设，该地区某日相当于额定风速的风力吹刮时数连续为4h，则该风机日输出并贮存到蓄电池里的能量为400Wh。考虑到铅蓄电池的转换效率为70%，则用户用电器实际可利用的能量280Wh。如果该用户使用的电器有： (1)15W灯泡两只，使用4h，耗能为120Wh； (Z)35W电视机一台，使用3h，耗能为105Wh； (3)15W收录机一台，使用4h，耗能为60Wh。 以上总耗能为285Wh。 这样，用电器日总耗能比风力发电机所能提供的能量超出了5Wh，也就是出现了所谓的“入不付出”用电；这种入不付出的用电，将会使蓄电池处在亏电的状态下工作。如果经常长时间地这么用电，将会使蓄电池严重亏电而损坏，缩短其使用寿命。 上例，是假定风力发电机在额定风速状击下的用电情况，而实际上，由于风的多变性，间歇性，风既有大小的不同(风速)又有吹刮时间长短的不同(风频)。所以，在使用用电器时要做到风况好时可适当多用电，风况差时少用电。这就需要用户在使用时认真总结经验。 另外，有条件的地区和用户可备一台千瓦级的柴油发电机组，当风况差的时候给蓄电池补充充电，做到蓄电池不间断地供电。 三，小型风力发电机的合理配套
第一章概述 1.1课题研究的目的和意义 数千年来，风能技术发展缓慢，也没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。 当前，全球都面临着能源枯竭、环境恶化、气温升高等问题，日益增长的能源需求、能源安全问题受到世界各国广泛关注。风能是一种可再生能源，它资源丰富，是一种永久性的本地资源，可为人类提供长期稳定的能源供应;她安全、清洁，没有燃料风险，更不会在使用中破坏环境。为此，世界各国都在加快风力发电技术的研究，以缓解越来越重的能源与环境压力，中国也不例外。 中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，能源利用以煤炭为主。在当前以石化能源为主体的能源结构中，煤炭占73.8%，石油占18.6%，天然气占2%，其余为水电等其它资源。在电力的能源消费中，也是以煤炭为主，燃煤发电量占总发电量的80%。但是，能为人类所用的石化资源是有限的，据第二届环太平洋煤炭会议资料介绍，按目前的技术水平和采掘速度计算，全球煤炭资源还可开采200年。此外，石油探明储量预测仅能开采34年，天然气约能开采60年。随着人口的增长和经济的发展，能源供需矛盾加剧，如果不趁早调整以石化能源为主体的能源结构，势必形成对数亿年来地球积累的生物石化遗产更大规模的挖掘、消耗，由此将导致有限的石化能源趋于枯竭，人类生态环境质量下降的恶性循环，不利于经济、能源、环境的协调发展。电力部己制定“大力发展水电，继续发展火电，适当发展核电，积极发展新能源发电”的基本原则，把风力发电作为优化我国电力工业结构跨世纪的战略发展目标①。 表1-1 1996-2005年世界风电市场增长 从表1-1可以看出，世界上的风电能源增长的非常迅速，10年平均增长率达到了29.77。截止2005年底，全世界并网运行的风力发电机总装机容量达到59237 MW ,是1996年装机容量的9.76倍②。
小型家用风力发电市场可行性报告 1．过去 八十年代中后期，我国的小型风力发电机形成了规模化生产的能力，在内蒙古等偏远地区推广中小型风力发电机近二十万台， 中小型风力发电机所面对的自然环境极为恶劣，由于风受地面粗糙度和障碍物的影响很大，离地面高度越高，风速越稳定。而中小型风机受安装高度限制，而且不能远离用电者居住的地方，所以中小型风机是工作在风的紊流区域，风速风向的无规则频繁变化对风机的破坏性很大。 中小型风力发电机所能提供的能源有限，考虑到单位功率成本的因素，好的材料和先进的控制技术无法采用，可选择的材料和技术手段有限。长期以来，我国的小风机研制缺乏对小风机使用环境的研究，比较注重风机的性能测试数据，缺乏对风机在不同环境下进行运行考核的要求。 虽然我国的小型风力发电机技术标准做了调整和修改，但在对小风机的产品要求上还是按八十年代所订的风机标准来要求，一个最显著的特点就是要求风机的额定风速在6～8m/s，这是极不合理的。因为小型风力发电机受技术手段的限制，只能采用定浆距叶片，当风速大于额定风速时，风机的限速机构必须开始动作，否则就可能会烧毁发电机。风机限速后，输出功率急速下降，从而大大缩小了风机的有效工作风速范围。 以年平均风速4～5m/s的地区为例（这也是我国西北部偏远地区较普遍的风资源条件），下图为该地区全年风速的时表分布图和风能密度分布图。 相对于国际上通行的做法（将风机的额定风速定在10～13m/s的范围以体现对风能利用最大化的原则），我国的小风机额定风速定得低，主要是希望风机的有效工作时间长，较长时间满足用户的用电需求。这种考虑是有局限性的。风能和太阳能一样，是随机性很强的能源，而且能量密度低，希望风力发电机在任何条件下都能满足用户的用电要求是不现实的，要尽可能满足用户的用电要求，最好的办法是采用风光互补发电系统，而不是降低风机的额定风速。 中小型风机的额定风速定得低，主要有以下几方面问题：1）降低了风机的利用率：风力发电机的效率本来就不高，如果我们再把风能的有效利用区域限得很窄，不利于对风能的充分利用。2）增加了风机的成本和技术难度：风能是随风速的三次方成正比的，额定风速定得低，同等功率下风机的成本要高很多（我国小风机的重量是国外同功率产品的3～5倍）。风机处于限速状态的机率大，时间长，相应的产生故障的机会大，产品生产的技术难度大。3）与国际上同类产品的技术要求不接轨，丧失了国际市场上进行产品竞争的能力：太阳能热水器、太阳能光伏都是按较高的光照强度来考核的，为什么中小型风机一定要按低风速来考核？这显然是不合理的，这对中小型风机产业的发展不利。 此外，无论风力发电系统还是风光互补系统，都由控制系统和储能系统组成等配套产业组成，发电系统、控制系统、储能系统各自分家，是整合后系统稳定性差的根本原因，也是目前改行业的技术壁垒。使最终用户衡量考察中小型风力发电及风光互补新能源发电技术产生误差。独立各个系统都是合格的，在各种恶劣的自然环境下一整合系统就是劣质的，不是控制系统不当就是储能系统和发电系统配比不适合等，体现在用户面前的不仅仅是单一发电系统的发电效率、低风速启动、低风速储能、抗大风保护等，还涉及到控制系统的智能控制、低
民用小型风力发电机宣传语 广告语，民用小型风力发电机宣传语 1、随风而动，绿色银凤！ 2、做绿色能源，服务人类社会。 3、银风能源，世界动力。 4、银风风车，迎风招展。 5、风能发电，倡导绿色消费，共筑和谐家园。 6、风能无限，电通四海。 7、银风发电，风光无限。 8、风随我动，自得“银”心。 9、银风能源，你我的绿色源泉。 10、银风，美的开始，科技的开始。 11、宁波银风能源，保卫我们唯一的家园。 12、银风发电，环保万年。 13、银风——让世界更宜人。 14、银风精神，由风推动！银风，秉承双赢之风。 15、长江之水，黄河之浪；银风能源，永远难忘！ 16、银风动力，风行天下。 17、宁波银风，让风为我聚能量 18、风力节能，银风先行。 19、银风进万家，家家顶刮刮。 20、银风新能源，21世纪的最佳选择。 21、银风，争做环保先锋！ 22、挖掘绿色能源，创享绿色生活。 23、银风吹又吹，能源绿又绿。 24、宁在心灵，波舞世界。银龙驿动，风随我行。 25、疾风之，电吹向世界。 26、民风动，世界动。环保世界，银风助力。
27、风动自然存——银风能源！ 28、绿色能源，环保无污染，就在银风能源。 29、银风科技，吹绿人间满眼春！ 30、银风旋转，能力无限。 31、银风，点亮万家灯火。 32、借银风，净四海，动八方。 33、银风所至，光明打开。 34、银风能源，环保源泉！ 35、借银风，护环境。 36、银风一展，电光闪闪！ 37、电煤河水可以做到的，银风同样可以做到。 38、万事具备，只欠银风！ 39、中国吹银风，世界添绿能。 40、银风到万家，发电无废渣！ 41、银风能源，风力无限！ 42、银风能源动力源，环保动力生活美。 43、绿色环保在银风。 44、风的事业，丰的收获！ 45、吹净世间烟尘，鼓起创业风帆。 46、自然，自创，自强。 47、只兴风，不作浪。 48、银风新能源，让世界轻松起跑。 49、风有多少能量，我们就有多少能量！ 50、引领洁能新风尚。 51、聚万物之源，开百业之能。 52、银风，“吹”向世界的洁净能源！ 53、任尔东南西北风，我自从容笑纳。 54、银风，引领世纪新能源。 55、银风给你能量和惊喜。
小型垂直轴风力发电系统设计 [摘要]本文介绍了一种小型垂直轴风力发电系统的设计方案，本系统主要面向沿海高层建筑或边远地区用户。经过查阅大量文献资料结合必要的理论计算，系统采用四片NACA0012型叶片构成H型达里厄风力机，利用永磁直驱同步发电机将机械能转化为电能，经过电力电子电路对蓄电池进行充电。文中对主要支撑件和传动件进行了必要的结构校核，对所用的两个角接触球轴承进行了使用寿命校核。最后以垂直轴风轮和永磁直驱发电机为主要对象，用solidworks软件建立三维模型，设计风力发电系统主要零部件，并简要介绍其控制电路、选择蓄电池型号。 [关键字] 垂直轴风力发电机达里厄 NACA0012翼型
Design of the Vertical Axis Wind Turbine [Abstract]This is a design of a kind of vertical axis wind turbine which was used in removed rural area or highrise in seaside city based on related theories. By consulting reference sources and necessary mathematical operation,four NACA0012 air-foil blades were used as the compoments of the H-type Darrieus. The lead-acid bettery was charged by the electrical energy which was generated by a permanent magnet synchronous motor with the operation of power electronic circuits. In this article,some constructures such as the main suppoting parts and the angular contact ball bearings were vertified on the intensity and life. By using of the solidworks2006 software,every important part has a 3D model. We also design a control circuit and bettery breifly. [Keywords] Vertical axis Wind turbine Darrieus NACA0012 air-foil
哈尔滨工业大学 《交流永磁同步电机理论》课程报告题目：永磁同步风力发电机的设计 院 (系) 电气工程及其自动化 学科电气工程 授课教师 学号 研究生 二〇一四年六月
第1章小型永磁发电机的基本结构 小型风力发电机因其功率低，体积小，一般没有减速机构，多为直驱型。发电机型式多种多样，有直流发电机、电励磁交流发电机、永磁电机、开关磁阻电机等。其中永磁电机因其诸多优点而被广泛采用。 1.1小型永磁风力发电机的基本结构 按照永磁体磁化方向与转子旋转方向的相互关系，永磁发电机可分为径向式、切向式和轴向式。 （1）径向式永磁发电机径向式转子磁路结构中永磁体磁化方向与气隙磁通轴线一致且离气隙较近，漏磁系数较切向结构小，径向磁化结构中的永磁体工作于串联状态，只有一块永磁体的面积提供发电机每极气隙磁通，因此气隙磁密相对较低。这种结构具有简单、制造方便、漏磁小等优点。 径向磁场永磁发电机可分为两种：永磁体表贴式和永磁体内置式。表贴式转子结构简单、极数增加容易、永磁体都粘在转子表面上，但是，这需要高磁积能的永磁体（如钕铁硼等）来提供足够的气隙磁密。考虑到永磁体的机械强度，此种结构永磁电机高转速运行时还需转子护套。内置式转子机械强度较高，但制造工艺相对复杂，制造费用较高。 径向磁场电机用作直驱风力发电机，大多为传统的内转子设计。风力机和永磁体内转子同轴安装，这种结构的发电机定子绕组和铁心通风散热好，温度低，定子外形尺寸小；也有一些外转子设计。风力机与发电机的永磁体外转子直接耦合，定子电枢安装在静止轴上，这种结构有永磁体安装固定、转子可靠性好和转动惯量大的优点，缺点是对电枢铁心和绕组通风冷却不利，永磁体转子直径大，不易密封防护、安装和运输[1]。表贴式和径向式的结构如图1-1 a)所示。 a)径向式结构 b)切向式结构
小型风力发电机基本常识 1.小型风力发电机一般都由那几部分组成的？ 小型风力发电机部件很多，但一般都是由5部分组成的： 一是风轮，由二个或多个叶片组成，安装在机头上，是把风能转化为机械能的主要部件。 二是机头，主要是发电机和安装尾翼的支座等，它能绕塔架中的竖直轴自由转动。 三是尾翼，它一般装于机头之后，是用来保证在风向变化时，使风轮正对风向，现在也有不带尾翼的垂直轴发电机。 四是塔架，是支撑机头的构架，它把风力发电机架设在不受周围障碍物影响的空中。 五是控制系统，是用来控制发电机的输入输出和发电机工作状态的。 2.如何选购一台真正适合自已使用的风力发电机？ 如何选购一台真正适合自已使用的风力发电机，其中是大有学问。首先，要看生产风力发电机的厂家。目前国内许多所谓的风力发电机生产厂家只是采购一些部件进行简单的组装，各部件之间根本不配套，故发电效率相对较小，故障也比较多，缺乏必要的科研能力，产品很难更新换代，还有一些厂家为了追求高利润.不惜偷工减料.其生产的发电机很难达到其标定的功率.更有一些产品经销商偷梁换柱.所以消费者在先购风力发电机时,一定要找正规的生产厂家.一般有能力有规模的生产厂家其产品大都配套齐全.其有较强的研发能力，其产品质量也都符合国家标准。
特别要查对电机的参数：（最好是拿几个厂家的对比就会很明显） 主要技术参数包括：起动风速，额定风速，额定电压，最大功率，额定功率，额定转速等。 其次用户要根据自已的使用要求和风力条件。选择相对应的风力发电机.比如在内地,由于风较小,更应选择一些功率小的发电机,因为他更容易被小风量带动而发电,特续不断的风,会比一时狂风更能供给较大的能量,而大功率的发电机.在小风的环境下动很难高效率的发电，甚至根本就无法发.这样,如果用户用电量大.可以选购几台小功率的发电机并联使用.其效果较购一台大功率的发电机效果好得多或者使用太阳板构成风光互补供电系统效果更稳定。同时,用户在选购风力发电机时还要注意以下几点：查看装箱单，数数配件是否齐全；用手转动一下各个转动部分,看是否转动灵活。 3.发电机的具体安装地点？ 小型风力发电机安装场址的选择非常重要。性能很高的风力发电机，假如没有风，它也不会工作，而性能稍差一些的风力发电机，如果安装场址选择得好，也会使它充分发挥作用。关于小型风力发电机的选址条件包含着非常复杂的因素，原则上，在一年之中极强风及紊流少的地点应算最好，但有时很难选出这样的地点。 一般本着这样的原则： 第一风能丰富，年平均风速越大越好，其大体上数字是：年平均风速3m／s以上，3-20m／s有效风速累计时效3000h以上，全年3一20m ／s平均有效风能密度100W／m2以上。只要能满足这个条件，小型
小型家用风力发电机毕 业设计 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
摘要风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到人们的重视，风力发电也逐渐成为了时下的朝阳产业。本论文详细阐明了小型独立风力发电系统的设计方案，对风力发电机组的结构和电能的变换及继电控制电路做了深入的研究。 本文提出的解决方案为，风力发电机组带动单相交流发电机，然后通过AC—DC—AC 变换为用户需要的标准交流电，并且考虑到风力的不稳定性，在系统中并入蓄电池组，通过控制电路的监控实现系统的控制，保证系统在风能充足时可蓄能，在风能不充足时亦可为负载供电。系统的运行状况采用继电控制电路监控和切换。 本论文的重点在于继点控制电路的设计，并对各种不同风力情况下系统的运行状况进行了全面而严谨的分析，最后电气控制部分进行了系统仿真。 关键词：风力发电机组；整流——逆变；继电控制 目录
引言 随着世界工业化进程的不断加快，使得能源消耗逐渐增加，全球工业有害物质的排放量与日俱增，从而造成气候异常、灾害增多、恶性疾病的多发，因此，能源和环境问题成为当今世界所面临的两大重要课题。由能源问题引发的危机以及日益突出的环境问题，使人们认识到开发清洁的可再生能源是保护生态环境和可持续发展的客观需要。可以说，对风力发电的研究和进行这方面的毕业设计对我们从事风力发电事业的同学是有着十分重大的理论和现实意义的，也是十分有必要的
第一章绪论 风能是一种清洁的、储量极为丰富的可再生能源，它和存在于自然界的矿物质燃料能源，如煤、石油、天然气等不同，它不会随着其本身的转化和利用而减少，因此可以说是一种取之不尽、用之不竭的能源。而矿物质燃料储量有限，正在日趋减少，况且其带来的严重的污染问题和温室效应正越来越困扰着人们。因此风力发电正越来越引起人们的关注。 风力发电概述 1.1.1风力发电现状与展望 全球风能资源极为丰富，技术上可以利用的资源总量估计约53×106亿kWh /年。作为可再生的清洁能源，受到世界各国的高度重视。近20年来风电技术有了巨大的进步，发展速度惊人。而风能售价也已能为电力用户所承受：一些美国的电力公司提供给客户的风电优惠售价已达到2～美分/kWh，此售价使得美国家庭有25%的电力可以通过购买风电获得。 2004年欧洲风能协会和绿色和平组织签署了《风力12——关于2020年风电达到世界电力总量的12%的蓝图》的报告，“风力12%”的蓝图展示出风力发电已经成为解决世界能源问题的不可或缺的重要力量。按照风电目前的发展趋势，预计2008～2012年期间装机容量增长率为20%，以后到2015年期间为15%，2017～2020年期间为10%。其推算的结果2010年风电装机亿KW，风电电量×104亿kWh，2020年风电装机亿KW，风电电量×104亿kWh，占当时世界总电消费量×104亿kWh的%。 世界风电发展有如下特点：
小型风力发电机毕业设计 摘要 基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义，本论文对风力发电机的特性作了简要的介绍，且对风力发电机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。在此基础上，对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。首先，对风力发电机的总体机械结构进行了设计，并且设计了限速控制系统。本课题设计的是一种新型的立式垂直轴小型风力发电机，由风机叶轮、立柱、横梁、变速机构、离合装置和发电机组成。这种发电机有体积小、噪音小、使用寿命长、价格低的特点，适合在有风能资源地区的楼房顶部，供应家庭用电，例如照明：灯泡,节能灯；家用电器:电视机、收音机、电风扇、洗衣机、电冰箱。 关键词：风力发电限速控制系统小型风力发电机
Abstract Exploiting wind energy resources is of great significance in improving energy structure. In the discourse，the characters of wind generator are introduced briefly，while parameters and types of wind generators are also narrated. Base on these，the theory and constitution of the wind generator are meticulously analyzed. Firstly，Has carried on the design to wind-driven generator's overall mechanism, And has designed the regulating control system. What I design is one kind of new vertical axis small wind-driven generator, by the air blower impeller, the column, the crossbeam, the gearshift mechanism, the engaging and disengaging gear and the generator is composed. This kind of generator has the volume to be small, the noise is small, the service life is long, the price low characteristic, suits in has the wind energy resources area building crown, the supply family uses electricity, For example illumination: The light bulb, conserves energy the lamp; Domestic electric appliances: Television, radio, electric fan, washer, electric refrigerator. Key words：Wind power generation, Regulating control system, Small wind-driven generator
怎样利用风力来发电呢? 我们把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能，这就是风力发电。风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵） 风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。 风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V 市电，才能保证稳定使用。 通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用，获得500W甚至1000W乃至更大的功率出。 小型风力发电机介绍 一，小型风力发电机的使用条件 小型风力发电机一般应在风力资源较丰富的地区使用。即年平均风速在3m／s以上，全年3-20m／s有效风速累计时数3000h以上；全年3-20m／s平均有效风能密度lOOW／m2以上。在选择使用风力发电机时，要做到心中有数，避免盲目性，这样才能充分地利用当地的风力资源，最大限度地发挥风力发电机的效率，取得较高的经济效益。 应该指出的是，在风力资源丰富地区，最好选择风机额定设计风速与当地最佳设计风速相吻合的风力发电机。如能做到这一点无论是从风力机的选择上，还是利用风力资源的经济意义上都有重要的意义。风洞试验证明，风轮的转换功率与风速的立方成正比，也就是说，风速对功率影响最大。例如，在当地最佳设计风速为6m／s的地区，安装一台额定设计风速为8m／s的风力发电机，结果其年额定输出功率只达到原设计输出功率的42％，也就是说，风力发电机额定输出功率较设计值降低了58%。若选用的风力发电机额定设计风速越高，那么其额定功率输出的效果就越加不理想。但也必须指出，风力发电机额定设计风速偏低，其风轮直径、电机相对要增大，整机造价相应也就加大．从制造和产品的经济意义上考虑都是不合算的。 二，小型风力发电执使用的一般要求 目前，小型风力发电机都采用蓄电池贮能，家用电器的用电都由蓄电池提供。所以，用电时总的原则是，蓄电池放电后能及时由风力发电机给以补充。也就是说，蓄电池充入的电量和用电器所需消耗的电量要大致相等(一般以日计算)。下面举一例说明这一问题：某地区使用了一台风力发电机，额定风速输出功率为IOOW,假设，该地区某日相当于额定风速的风力吹刮时数连续为4h，则该风机日输出并贮存到蓄电池里的能量为400Wh。考虑到铅蓄电池的转换效率为70%，则用户用电器实际可利用的能量280Wh。如果该用户使用的电器有： (1)15W灯泡两只，使用4h，耗能为120Wh； (Z)35W电视机一台，使用3h，耗能为105Wh； (3)15W收录机一台，使用4h，耗能为60Wh。
家用风力发电机项目整体方案
《市场营销》课程实验报告 学院: 旅游学院 专业年级: 07级饭店管理 实验名称: 家用风力发电机项目整体方案任课教师: 马芳 小组名单: 组员: 陈璐熙学号: 3489 汤滢3511 曾圆圆3524 张凤3525 年 6月 目录
第一章可行性分析 一、市场概况 (4) 1、市场潜力大 2、品牌集中度不高 二、市场特征 (4) 1、受地域限制影响大的特征 2、无优势品牌与无序经营的特征 3、市场上产品科技含量不高的特征 4、无强势厂家介入和垄断市场的竞争特征 5、营销渠道不健全和销售方式落后的营销特征 三、消费者需求特征及趋势 (5) 1、由单一功能向多种功能产品发展的需求 2、由高噪音向低噪音发展的需求 3、由结构复杂向结构简单发展的需求
四、波特模型分析家用风力发电机市场的吸引力 (6) 1、供应商讨价还价能力 2、消费者讨价还价能力 3、新进入者的威胁 4、替代品的威胁 5、行业内已有对手的威胁 五、项目可行性 (8) 第二章目标市场营销战略 六、目标市场营销战略 (8) 1、目标市场战略 2、市场定位战略 第三章市场计划及行动方案
七、营销组合策略 (9) 1、产品策略 2、定价策略 3、渠道策略 4、促销策略 八、行动方案 (11) 第一章可行性分析 一、市场概况 1、市场潜力大中国较大规模地开发和应用风力发电机,特
别是小型风力发电机,始于７０年代,当时研制的风力提水机用于提水灌溉和沿海地区的盐场,研制的较大功率的风力发电机应用于浙江和福建沿海,特别是在内蒙古地区由于得到了政府的支持和适应了当地自然资源和当地群众的需求,小型风力发电机的研究和推广得到了长足的发展。对于解决边远地区居住分散的农牧民群众的生活用电和部分生产用电起了很大作用。 进入下半年以来,受国际宏观形势影响,中国经济发展速度趋缓。为有力拉动内需,保持经济社会平稳较快发展,政府加大了对交通、能源领域的固定资产投资力度,支持和鼓励可再生能源发展。作为节能环保的新能源,风电产业赢得历史性发展机遇。为全面推动经济社会发展,部分仍存在缺点、无电居民的地区加快小型风电发展步伐,加大了解决边远地区群众供电难问题的投资力度,有力推动了小型风电的进一步推广。 中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔,预计未来很长一段时间都将保持快速发展。随着中国风电设备的国产化,风光互补系统等新型技术的日渐成熟,小型风力发电的成本可望再降,经济效益和社会效益提升,小型风力发电市场潜力巨大。小型风电机组相关设备制造、小型风电技术研发、风电路灯等领域成为投资热点,市场前景看好。 2、品牌集中度不高由于家用风力发电机产品刚起步不久, 当前市场上家用风力发电机品牌并不多, 缺乏全国性的领导品牌和强势品牌。据收集到的资料, 当前在市场上销售的家用风力发电机品牌有十来种左右, 主要有哈尔滨贝尔、青岛风王、上海思源致远、安徽蜂鸟、南通紫琅、杭州申乐、深圳天力等品牌, 但其年销量都不大。虽然家用风力发电机是一种新兴的产品, 但厂家、商家长时间都没有认识到投资此行业的前景, 规模投入与开发的效益都不大; 而大部分消费者对于清洁能源发电的意义认识也不足。由于这种情况, 谁也做不大, 谁也没有做好, 对此市场的整体发展
小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机＋充电器＋数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。 风力发电机因风量不稳定，故其输出的是１３～２５Ｖ变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流２２０Ｖ市电，才能保证稳定使用。 通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台300W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用，获得500W甚至3000W乃至更大的功率出。 使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电，其节约的程度是明显的，一个家一年的用电只需２０元电瓶液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进，以前只是在少数边远地区使用，风力发电机接一个１５Ｗ的灯泡直接用电，一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步，采用先进的充电器、逆变器，风力发电成为有一定科技含量的小系统，并能在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯；高速公路可用它做夜晚的路标灯；山区的孩子可以在日光灯下晚自习；城市小高层楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机，不但可以防止停电，而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区，风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务，使人们看电视及照明用电与城市同步，也能使自