风力发电噪音论文参考文献

【简介】目前国内国际市场上常用的几种兆瓦级风力发电机（水平轴）降噪技术浅析，如锯齿尾缘、扇区管理等。 风力发电机的噪音分为两个部分：一种是【空气动力学噪音】，由发电机/涡轮机的叶片​转动时切割空气而产生的噪音，会发出类似于“嗡嗡嗡”的声音；一种是【机械噪音及结构噪音】，与机械有关。风力发电机的工作原理是，通过涡轮叶片转动来带动齿轮进行机械性转动，从而产生电力。但是齿轮在彼此咬合的过程中，会产生巨大的震动，从而产生的巨大噪音，这是不可避免的。而机械噪音就是滋扰居民的最主要因素。因此风力发电机的降噪主要围绕这两个部分进行噪声减弱。       目前国际上较为先进的风力发电机整机制造商Vestas的2WM以上机型在不采用任何降噪措施之前，可以将风力发电机的安全噪音距离（小于50dB（二类环境噪声限值）的最小距离）降至300m以内，国内第一的风力发电机整机制造商Goldwind的2MW以上机型在不采用任何降噪措施之前，可以将风力发电机的噪音安全距离降至400m以内。 切片：声压级（DB）表面：声压级（DB）       一、空气动力学噪音的降噪技术       水平轴风轮的尖速比一般早5~7左右，在这样的高速下，叶片切割气流将产生很大的气动噪音（空气动力学噪音以下简称气动噪音），​同时，很多的鸟类在这样的高速叶片下也很难幸免。另外从空气动力学上分析，物体速度越快，外形对流场的影响越大，所产生的声噪也越大。当风力发电机在户外运行时，叶片上不可避免的收到污染，这种污染实际上是改变了叶片的外形，即使这种变化很微小，但是也会成为影响气动噪音的因素之一。 降噪技术       1）锯齿尾缘        现代风力机朝着单机容量大型化方向发展,叶片变得越来越长,叶尖速度也越来越高 ，大量研究表明在风力发电机的叶片尾缘加装锯齿尾缘能够显著降低辐射到远场的噪声，即在叶片尾缘部分设置不同形状的锯齿，该方法启发于大自然鸟类翅膀尾缘或鲸鱼鱼鳍尾缘，属于一种仿生方法。尾缘锯齿会使流动在尾缘处形成一列反向旋转的涡对,改变了尾涡结构,减弱了下游尾迹区的展向相关性,减小了噪声的远场辐射。同时加装锯齿尾缘的叶片在典型的变速变桨控制策略下气动效率高于原叶片,在不同的年平均风速下的年发电量都有所提高,在整个风力机运行的风速区域内,叶尖速度都要小于原叶片。       缺点：       1、锯齿尾缘大部分都是粘贴在原有叶片上的，因此对锯齿尾缘的加工工艺和安装工艺要求特别高，因为叶片是高速转动的，一旦离心力大于锯齿尾缘与原叶片的粘贴力，轻则就会造成锯齿尾缘甩落，叶片撕扯性损伤，重则造成人员伤亡。       2、如果叶片在生产时就直接设计成锯齿尾缘，使其生产一次成型，这样虽然可以避免锯齿尾缘的脱落，但是成本增加较大。 锯齿尾缘 2）扇区管理        扇区管理技术，可对某机位在某时间段、风向段、风速段实施停机或减速或偏航（减小切入角）操作，减速某个风向上特殊风况对风机的影响，降低风机的载荷，以降低发电量为代价，确保气动噪声的降低。        缺点：损失发电量，降低投资收益率，投资回报周期较长。       3）夜间降噪运行模式        夜间降噪运行模式，是扇区管理技术的特例。白天因为有各种声音影响，噪音基本可以忽略不计。当寂静的夜晚来临，风力发电的噪音就另当别论。例如目前国家对白天风机噪音控制在50db以下，夜间需控制在45db以下是可以令人接受的。 缺点：损失发电量，降低投资收益率，投资回报周期较长。二、机械噪音及结构噪音的降噪技术 1、机械噪音及结构噪音主要分为以下几类：       1）齿轮噪音       啮合的齿轮对或齿轮组，由于互撞和摩擦激起齿轮体的振动，而通过固体结构辐射齿轮噪音。       2）轴承噪音       由轴承内相对运动元件之间的摩擦和振动及转动部件的不平衡或相对运动元件之间的撞击引起振动辐射产生噪音。       3）周期作用力激发的噪音       由转动轴等旋转机械部件产生周期作用力激发的噪声。       4）电机噪音       不平衡的电磁力使电机产生电磁振动，并通过固体结构辐射电磁噪音。       5）设备噪音       散热器、风冷设备（也叫通风机）等辅助设备产生的噪音。 2、降噪技术       机械噪音及结构噪音是风力发电机组的主要噪音来源，也是对人的烦扰度最大。这部分噪音是能够控制的，其主要途径是避免或减少撞击力、周期力、摩擦力。 从噪音的声源处进行降噪：       1）加工、施工工艺和运营维护的精益管理       提高加工工艺和安装精度，同时做好运营维护管理，使齿轮和轴承保持良好的润滑。在风力发电机安装和运行过程中，由于安装精度或者运营维护的欠缺，齿轮和轴承的摩擦会产生铁屑增加摩擦系数，进而提高噪音分贝；       2）采用弹性连接       为减小机械部件的振动，可在接近力源的地方切断振动传递的途径，如用弹性连接替代刚性连接，       3）采用高阻尼材料或增加消音装置       采用高阻尼材料吸收机械部位的振动能，以降低振动噪音，如：       ◆机舱外壳采用高阻尼才会和更加吸音的材料； ◆在发电机散热风扇及变流器散热器等辅助设备处安装消音装置；       4）XI Engineering Consultants的聚合物瓦片 XI Engineering Consultants公司已经基于风力涡轮机塔架的自由层阻尼开发了噪声缓解解决方案。他们提出了一个案例研究，其中振动测量结合有限元（FE）模型表明，音调噪声的主要辐射源是塔壁。聚合物瓦片粘附到风力涡轮机塔架的壁上，从而增加它们的阻尼特性。这种自由层阻尼解决方案降低了负责放大音调噪声的共振振幅。验证IEC 61400测量表明，音调的可听度显着降低，并且安装也导致宽带声功率降低。       从噪音的接收处进行降噪：       1）乡村文化墙       兆瓦级的风力发电机主要集中于空旷的地区，因为大部分位于农村等偏远地区。在村民生活的地方，建造文化墙，这样既美观了农村面貌，做好了宣传，又从噪音的接收处进行了降噪。         2）居民房屋改造或房屋拆迁       居民对风力发电机的噪音滋扰主要是夜晚，所以可以通过对居民的房屋进行消音改造或者彻底搬离声噪区，进而实现降低或消除风力发电机噪音。普遍不会采用此种方案，因为涉及费用巨大，因为一旦为任意一户居民进行了房屋改造或拆迁，就意味着需要多全村的所有房屋进行改造或拆迁，因此在国内很少采用此种方案。       3）风机移机       如果以上方案均没有办法实现的情况下，只有舍弃该风力发电机机位，重新选址和测算发电量、投资回报率等各项数据，综合考量新的机位是否符合公司的投资回报效益和国家的相关政策法规等。

随着科技的不断进步与发展，风电技术越来越受到企业及研究人员的重视，下面我整理了风力发电机技术论文，欢迎阅读!

风电储能技术分析与研究

[摘 要]本文首先概述了风力发电储能技术，然后详细阐述了风力发电储能技术的具体应用。随着我国对于能源需要的不断增大，风能的作用也就显得越来越重要了。因此，研究风力发电系统中储能技术就具有非常重大的现实意义。

[关键词]风力;发电系统;储能技术;

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2015)15-0376-01

一、前言

随着科技的不断进步与发展，风电储能技术越来越受到企业及研究人员的重视，本文着重就该部分内容进行了研究。

二、风力发电储能概述

能源是整个世界经济发展的重要基础，人类社会的发展与能源开发利用是息息相关的，人类历史上每次使经济产生质的飞跃都是从新型能源的利用开始的。经济的发展对能源的需求量越来越多，而今使用的传统化石能源消耗速度远远大于自然自身补给速度，从而导致传统能源逐渐趋于枯竭，同时由于能源的不合理开法和利用所排放的有害气体导致环境破坏日益严重。从社会的可持续发展战略来看，开发和利用可再生能源替代传统化石能源是能源结构调整的重要发展方向。因此，世界各国必须寻求一种可再生能源来代替日益匮乏的传统化石能源，在过去的半个多世纪，储量丰富、分布广泛、无污染、使用便利的风能已经受到极大的关注，并被确认为最有前途的替代能源。随着人类对风能的开发和利用，风力发电市场迅速发展起来，进入 20 世纪九十年代以来，世界各国掀起了风力发电应用的新浪潮，风力发电在全球范围内得到前所未有的发展。

我国风能资源丰富、分布广泛，主要分布在新疆、内蒙古等北部地区和东部沿海地区及附近岛屿，这些地区工业污染和能源紧缺问题也比较严重，风电并网的开发利用成为解决这一问题的重要策略之一。但是由于风能的间歇性和随机性，风电功率随着风速大小变化而随机波动，尽管大电网允许一定容量波动的风电功率并网，一旦超过一定容量，其功率的波动就影响电网运行的稳定性，随之带来谐波污染、闪变等影响电能质量，为保证电网运行的可靠性和电能质量的优质性，电网不能接纳超过一定容量的风电电能，从而导致无法并网的风电被舍弃，这一状况严重阻碍了我国风电的大规模发展。据国家电监会公布的《风电、光伏发电情况监管报告》和电科院关于电网接纳风电能力的论证报告，可知目前我国大规模风电并网和电网接纳的矛盾日益突出。

三、风电储能技术

现有的储能技术主要包括物理储能、化学储能、电磁储能和相变储能等四种类型。物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等，电磁储能包括超导磁储能(SMES)和超级电容储能等，化学储能包括铅酸电池、锂离子电池和钠硫电池等，相变储能包括冰蓄冷储能和相变建筑材料储能等。各种储能的功率/能量特性及其适应范围不同。需要说明的是，与其他储能方式相比，相变储能并非以电能形式释放存储的电能，且其功率/能量等级涉及的因素很复杂，因而此处不予讨论。但是，随着智能电网的推进，其将在需求侧管理(DSM)方面发挥重要作用。

根据不同储能方式的能量/功率等级、响应速度、经济性等特点，其可应用于电力系统的削峰填谷、调频/调峰、稳定控制、改善电能质量乃至紧急备用电源等不同场合。

四、风力发电储能技术的具体应用

1、利用储能系统增强风电稳定性

增强电力系统稳定性的根本措施是改善系统平衡度，储能系统能够快速吸收或释放有功及无功功率，改善系统的有功、无功功率平衡水平，增强稳定性。针对电压稳定性问题，储能系统改善电压稳定性并增加系统的风电接入容量问题，但该文仅对储能系统做了理想的假设，缺乏有效的动态仿真及理论分析。利用超导储能和超级电容储能系统增强风电稳定性的问题，设计了相应的控制策略，结果显示，超导储能和超级电容储能系统均能有效降低风电并网PCC的电压波动，平滑风电机组的有功输出，增强系统稳定性。频率稳定性问题的研究主要集中在储能系统平滑风电输出功率方面。研究表明采用超导储能系统改善频率稳定性问题，仿真结果表明，超导储能系统在文中既定的条件下使得系统的最大频率偏差从降为，有效改善了系统的频率稳定性，且超导储能系统容量越大系统频率偏差越小。

2、利用储能系统增强风电机组LVRT功能在风电机组比例较高的电力系统中，LVRT是影响系统稳定性的关键因素之一。通过对有、无LVRT功能的风电机组在故障情况下的电网电压恢复情况的比较，结果显示，有LVRT功能的风电机组并网能够有效解决风电并网所产生的电压稳定性问题，有利于系统稳定性的增强。

3、利用储能系统增加风电穿透功率极限

不同电网，限制WPP水平的主导因素不同，采用的储能系统也不同。很多研究人员探讨了采用飞轮储能、电池储能和超导储能系统增加WPP的问题，结果表明，这3种储能系统都能有效增加系统的WPP，并能改善PCC的电压波动性，在冬季大方式和夏季小方式两种极端工况下，频率偏移和线路功率约束是限制WPP的主要因素。

4、利用储能系统优化风电经济性

随机波动的间歇性风电接入电网，将导致系统备用容量增加，系统运行经济性降低。合适的储能系统能够有效解决这一问题，实现电网与风电场的双赢。此外，在电力市场环境下，风电的竞争力较差，采用储能系统配合风电场运行，能够实现风电效益最大化。

五、风电储能展望

受自然条件限制，可再生能源发电具有很大的随机性，直接并入电网会对系统造成一定的冲击，增加系统不稳定的因素。因此，通过研发高效储能装置及其配套设备，与风电、光伏发电机组容量相匹配，支持充放电状态的迅速切换，确保并网系统的安全稳定已成为可再生能源充分利用的关键。

储能技术将在平抑、稳定风能发电或太阳能发电的输出功率和提升新能源的利用价值方面发挥重要作用。风电、光伏等可再生能源发电设备的输出功率会随环境因素变化，储能装置可以及时地进行能量的储存和释放，保证供电的持续性和可靠性。在风力发电中，风速的变化会使原动机输出机械功率发生变化，从而使发电机输出功率产生波动而使电能质量下降。应用储能装置是改善发电机输出电压和频率质量的有效途径，同时增加了分布式发电机组与电网并网运行时的可靠性。分布式发电系统可以与电网连接，实现向电网的馈电，并可以提供削峰、紧急功率支持等服务。而一些可再生能源分布式发电系统，受环境因素的影响较大，因此无法制订特定的发电规划。

针对变速风电机组设计了附加频率控制环节进行研究，分别通过对转子和风轮机的附加控制，使得DFIG对系统的一次调频有所贡献。针对这些控制方案将降低风电机组效率的缺陷，采用飞轮储能系统辅助风电机组运行，通过对飞轮储能系统的充放电控制，实现平滑风电输出功率、参与电网频率控制的双重目标，并通过仿真验证了方案的可行性。

六、结束语

加强对风电储能技术的研究，可以使风电储能更加完善，使风能发电更加实用，是非常具有现实意义的研究。

参考文献

[1] 王涛.浅析风电储能技术[J].清洁能源.2013(3)：166-168.

[2] 盛文仲.浅谈风电储能技术[J].电力系统保护与控制.2012(3)：16-18.

[3] 王文鹏.风电储能技术分析[J].电网与清洁能源.2013(6)：66-69.

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