風(fēng)能是大自然中取之不盡且最接近商業(yè)化的新能源,得到了全球能源研究機(jī)構(gòu)的青睞。針對(duì)目前的常規(guī)風(fēng)電機(jī)組,液壓蓄能型風(fēng)電機(jī)組因機(jī)艙只布置液壓泵及附件,其機(jī)艙內(nèi)部的重量會(huì)大幅減少,對(duì)吊裝十分有利,液壓馬達(dá)及發(fā)電機(jī)等放置在地面,運(yùn)行維護(hù)更為方便。機(jī)組由液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)電,省去了傳統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組的齒輪箱和整流逆變?cè)O(shè)備。引入了液壓蓄能器作為蓄能裝置,實(shí)現(xiàn)了在風(fēng)不穩(wěn)定或短期無(wú)風(fēng)情況下持續(xù)發(fā)電,提高了風(fēng)能的利用率。本文針對(duì)液壓蓄能型風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特性展開研究,首先對(duì)無(wú)蓄能裝置的液壓型風(fēng)電機(jī)組工作原理進(jìn)行了介紹,之后根據(jù)蓄能裝置作用于機(jī)組的不同位置進(jìn)行了分析,選取了合適的蓄能裝置配置方式,并提出了液壓蓄能型風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行區(qū)間。以液壓蓄能型風(fēng)電機(jī)組作為研究對(duì)象,建立了機(jī)組各組成部分的數(shù)學(xué)模型。對(duì)液壓蓄能型風(fēng)電機(jī)組各組成元件進(jìn)行了計(jì)算及選型。分析了加入蓄能裝置后,整個(gè)機(jī)組的控制策略,并通過(guò)AMESim軟件搭建了機(jī)組的仿真模型。最后介紹了本課題的研究項(xiàng)目:600k W液壓蓄能型風(fēng)電試驗(yàn)樣機(jī),證明液壓傳動(dòng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可行性。本文具體分析了蓄能壓力對(duì)機(jī)組運(yùn)行特性的影響,在AMESim軟件中首先對(duì)無(wú)蓄能裝置時(shí),液壓型風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了仿真模型計(jì)算與搭建的正確性。然后切入不同壓力的蓄能裝置,對(duì)主傳動(dòng)液壓系統(tǒng)壓力、風(fēng)輪運(yùn)行特性、發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性、蓄能裝置運(yùn)行特性進(jìn)行了仿真研究。根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行分析,總結(jié)不同壓力蓄能裝置切入后,液壓蓄能型風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特性。在風(fēng)大而電力需求小時(shí),機(jī)組應(yīng)當(dāng)切入壓力較小的蓄能裝置,這樣即能夠滿足電力需求,又能夠?qū)⒍嘤嗟娘L(fēng)能轉(zhuǎn)化為液壓能儲(chǔ)存起來(lái);在風(fēng)小而電力需求大時(shí),機(jī)組應(yīng)當(dāng)切入壓力較大的蓄能裝置,提高機(jī)組的發(fā)電功率以滿足電力需求;在無(wú)風(fēng)或者極端風(fēng)速下,可直接切入大壓力蓄能裝置作為單獨(dú)動(dòng)力源,實(shí)現(xiàn)機(jī)組在一定時(shí)間內(nèi)的持續(xù)發(fā)電。本文的研究結(jié)果不僅為該機(jī)組的推廣提供了理論支持,也為大容積蓄能器在容積調(diào)速回路中的其他應(yīng)用提供了參考。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM315
【部分圖文】：

（a） 機(jī)組概念圖 （b） 液壓系統(tǒng)原理圖圖 1.1 查普驅(qū)動(dòng)公司風(fēng)力發(fā)電機(jī)組示意圖2009 年，阿托斯公司受到國(guó)家項(xiàng)目基金的資助，設(shè)計(jì)并搭建了 1.5MW 液壓型風(fēng)電機(jī)組的試驗(yàn)樣機(jī)[29]，其示意圖如圖 1.2 所示。該公司采用數(shù)字定量泵-數(shù)字變量馬達(dá)傳動(dòng)形式，其中定量泵采用閥配流柱塞缸形式。風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，68 個(gè)柱塞配合工作吸入低壓油排出高壓油，高壓油驅(qū)動(dòng)兩個(gè)變量馬達(dá)，拖動(dòng)勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電[30]。

（a） 機(jī)組概念圖 （b） 液壓系統(tǒng)圖 1.1 查普驅(qū)動(dòng)公司風(fēng)力發(fā)電機(jī)組示意圖阿托斯公司受到國(guó)家項(xiàng)目基金的資助，設(shè)計(jì)并搭建試驗(yàn)樣機(jī)[29]，其示意圖如圖 1.2 所示。該公司采用數(shù)形式，其中定量泵采用閥配流柱塞缸形式。風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)低壓油排出高壓油，高壓油驅(qū)動(dòng)兩個(gè)變量馬達(dá)，拖網(wǎng)發(fā)電[30]。

（a）機(jī)組模型圖 （b）液壓系統(tǒng)原理圖圖 1.3 單泵-多馬達(dá)多級(jí)控制的風(fēng)電機(jī)組示意圖美國(guó)加州理工大學(xué)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）于 2012 年發(fā)表了一種新型風(fēng)力機(jī)中試報(bào)告[31]。它利用一種高壓泵將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為高壓液體的能量，將高壓液體輸送到地面儲(chǔ)存并發(fā)電。但這是一種小型實(shí)驗(yàn)室方案，不是風(fēng)輪驅(qū)動(dòng)，是靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室方案，從 JPL 的試驗(yàn)可以看出，利用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可以有效實(shí)現(xiàn)能量傳遞和驅(qū)動(dòng)，配合較好的控制系統(tǒng)其效率可以與目前所用的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)媲美。目前的試驗(yàn)研究已經(jīng)表明，機(jī)組的主傳動(dòng)液壓系統(tǒng)傳動(dòng)效率已超過(guò)85%。由以上可以看出，國(guó)外的研究主要是針對(duì)液壓型風(fēng)電機(jī)組本身，并沒有過(guò)多的研究加入蓄能技術(shù)對(duì)于液壓型風(fēng)電機(jī)組的影響。國(guó)內(nèi)在液壓蓄能型風(fēng)電機(jī)組上也做了一定的研究，但目前國(guó)內(nèi)的研究?jī)H限于理論和模型化及概念研究，無(wú)大機(jī)組研發(fā)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。2009 年，王延忠、陳燕、海錦濤在發(fā)明專利提出了一種液壓傳動(dòng)型風(fēng)電機(jī)組，由風(fēng)輪帶動(dòng)液壓變量泵，通過(guò)容積調(diào)速回路調(diào)節(jié)液壓定量馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，也將蓄能器加入到了容積調(diào)速回路中。2009 年，蘭州車輛研究所有限

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 嚴(yán)崢嶸;吳先用;張河宜;;變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳距建模與仿真[J];通信電源技術(shù);2016年01期

2 楊國(guó)來(lái);鄧龍;王建忠;張東東;;液壓風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真[J];機(jī)床與液壓;2015年21期

3 李立元;;煤炭膠帶輸送機(jī)液壓伺服張緊系統(tǒng)的研究[J];技術(shù)與市場(chǎng);2015年09期

4 艾超;孔祥東;陳文婷;廖利輝;;液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)速控制研究[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2014年09期

5 ;2014年全球風(fēng)電行業(yè)發(fā)展特征與趨勢(shì)分析[J];玻璃鋼;2014年03期

6 王存堂;王奉秒;謝方偉;張先俊;;液壓儲(chǔ)能新型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性分析[J];液壓與氣動(dòng);2014年06期

7 田德;錢家驥;;液壓技術(shù)在風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J];風(fēng)能;2014年05期

8 李娜;許評(píng);;變速變槳距雙饋風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究[J];機(jī)械制造與自動(dòng)化;2014年01期

9 付明曉;李守智;;變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能追蹤的控制[J];電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào);2013年01期

10 莊偉卿;劉震宇;;信息能源危機(jī)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)聯(lián)性分析——基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法[J];科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理;2013年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 李富柱;雙調(diào)節(jié)短期儲(chǔ)能液壓變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究[D];江蘇大學(xué);2015年

2 艾超;液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速控制和功率控制研究[D];燕山大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 楊旭東;雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)槽配合研究[D];天津大學(xué);2016年

2 陳文婷;液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速與功率優(yōu)化控制研究[D];燕山大學(xué);2015年

3 胡娟;路面液壓發(fā)電裝置中蓄能器性能研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2014年

4 胡婷;大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行頻率穩(wěn)定與控制策略研究[D];華北電力大學(xué);2014年

5 婁霄翔;液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];燕山大學(xué);2012年

6 吳婷;永磁電機(jī)式機(jī)械彈性儲(chǔ)能機(jī)組建模與儲(chǔ)能運(yùn)行控制[D];華北電力大學(xué);2013年

7 張高峰;液壓傳動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速特性研究[D];大連理工大學(xué);2012年

8 韓利坤;基于能量液壓傳遞的風(fēng)力機(jī)“變速恒頻”技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2012年

9 吳良建;海上風(fēng)電場(chǎng)及雙饋式風(fēng)電機(jī)組的仿真分析[D];天津大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2828636