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風(fēng)力發(fā)電報告總結(jié)篇一
一,、對調(diào)峰、調(diào)頻與備用的影響
大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的重要制約因素是電網(wǎng)可為風(fēng)電提供的調(diào)峰能力,,必須利用全網(wǎng)的調(diào)峰,、調(diào)頻能力進(jìn)行統(tǒng)一平衡,時,,常規(guī)機(jī)組減少出力為風(fēng)電提供空間,。電接入電網(wǎng)功率。風(fēng)電的反調(diào)峰特性,,例如,,東北電網(wǎng)受冬季火電機(jī)組供熱影響,,反調(diào)峰特性,使得系統(tǒng)調(diào)峰異常困難,,進(jìn)入制風(fēng)電出力,,最多時限制近
二、對電壓與無功功率控制的影響風(fēng)電機(jī)組類型不同,,無功功率特性差異很大,。早期的風(fēng)電場多采用的是固定轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組—異步發(fā)電機(jī),吸收系統(tǒng)無功且無功不可控,,功控制。風(fēng)機(jī)的無功功率不可控,,必然導(dǎo)致電壓忽高忽低,,無功補(bǔ)償裝置頻繁投切。風(fēng)電對系統(tǒng)的電壓要求很高(電壓偏差不得超過應(yīng)用的變速風(fēng)電機(jī)組—雙饋異步電機(jī)和直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組在1.0,,不向系統(tǒng)吸收無功,,解決了部分無功電壓問題,但不具備恒電壓調(diào)節(jié)能力,。區(qū)域性無功電壓調(diào)節(jié)問題還需要通過安裝svc等動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,、輸電通道動態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備以及頻繁投切的低容低抗來實現(xiàn)。[5]風(fēng)電功率波動影響主網(wǎng)潮流分布,,同時電壓波動使無功補(bǔ)償設(shè)備頻繁投切,。風(fēng)電場的利用小時數(shù)很低一般在電場送出線路長時間會處于輕載狀態(tài),電壓必然偏高,,低抗將長時間投入運行,。
三、對電能質(zhì)量的影響有相當(dāng)一部分風(fēng)電機(jī)組直接并入配電網(wǎng),,由此帶來的電能質(zhì)量問題尤為突出,。電壓波動和閃變:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大多采用軟并網(wǎng)方式,但是在啟動時仍會產(chǎn)生較大的沖擊電流,。當(dāng)風(fēng)速超過切出風(fēng)速時,,乎同時動作,這種沖擊對配電網(wǎng)的影響十分明顯,。都會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出力的波動,,而其波動正好處在能夠產(chǎn)生電壓閃變的頻率范圍之內(nèi)(低于hz),因此,,風(fēng)機(jī)在正常運行時也會給電網(wǎng)帶來閃變問題,,影響電能質(zhì)量。電給系統(tǒng)帶來諧波的途徑主要有兩種,。接和電網(wǎng)相連的固定轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組,,定的諧波,,不過過程很短,發(fā)生的次數(shù)也不多,,通??梢院雎浴5菍τ谧兯亠L(fēng)電機(jī)組則不然,,變速風(fēng)電機(jī)組通過整流和逆變裝置接入系統(tǒng),,諧波的范圍內(nèi),則會產(chǎn)生很嚴(yán)重的諧波問題,,逐步得到解決,。另一種是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并聯(lián)補(bǔ)償電容器可能和線路電抗發(fā)生諧振,行中,,曾經(jīng)觀測到風(fēng)電場出口變壓器的低壓側(cè)產(chǎn)生大量諧波的現(xiàn)象,。才能保證全額接受風(fēng)電和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。風(fēng)電功率具有不確定性,,將導(dǎo)致負(fù)荷峰谷差增大,,使得系統(tǒng)調(diào)峰異常困難?;痣姍C(jī)組固有的調(diào)峰能力大為下降,,2008 年冬季以后,多次因低谷調(diào)峰問題被迫限400 mw,。[6]
需后期改造以配備相應(yīng)的補(bǔ)償裝置來進(jìn)行無10%),,但它本身就是一個無功干擾源。目前普遍—永磁同步機(jī)能夠保證風(fēng)機(jī)功率因數(shù)avc 等系統(tǒng)手段來實現(xiàn),。風(fēng)電場提高電壓控制手段一般通過2 100~2 400 h,,機(jī)組出力小于額定功率
如果整個風(fēng)電場所有風(fēng)機(jī)幾不但如此,風(fēng)速的變化和風(fēng)機(jī)的塔影效應(yīng)一種是風(fēng)力發(fā)電機(jī)本身配備的電力電子裝置,。軟啟動階段要通過電力電子裝置與電網(wǎng)相連,,如果電力電子裝置的切換頻率恰好在產(chǎn)生隨著電力電子器件的不斷改進(jìn),當(dāng)風(fēng)電功率增加5%的概率最大,,所以風(fēng)[6]諧波污染:風(fēng)這一問題也在[4][2]
[5]25 對于直會產(chǎn)生一在實際運系統(tǒng)調(diào)峰裕度必須大于風(fēng)加之風(fēng)電的風(fēng)機(jī)會從額定出力狀態(tài)自動退出運行,。
四、對發(fā)電計劃與調(diào)度的影響
風(fēng)能的不可控性使得對風(fēng)電不可能像對其他傳統(tǒng)電源一樣可以進(jìn)行可靠預(yù)測,。風(fēng)電場并 網(wǎng)以后,,電網(wǎng)的可用調(diào)峰容量減去用于平衡負(fù)荷波動的備用容量后,剩余的可用調(diào)峰容量都能夠用于為風(fēng)電調(diào)峰,,但如果整個電網(wǎng)可用于風(fēng)電的調(diào)峰容量有限,,則風(fēng)電場的實際運行就會受到一定的限制,在電網(wǎng)無法完全平衡風(fēng)電場的功率波動時,,需要限制風(fēng)電注人電網(wǎng)的功率,。[4]由于當(dāng)前我國電網(wǎng)中風(fēng)電的比例不高,,因此在電網(wǎng)調(diào)度工作中一般不把風(fēng)電納入電網(wǎng)調(diào)度.且由于尚未開展風(fēng)電功率預(yù)測的研究與應(yīng)用,因此風(fēng)電功率的波動對于電網(wǎng)而言完全是隨機(jī)的,,最嚴(yán)重的情況就等于整個風(fēng)電裝機(jī)容量大小的風(fēng)電功率在短時間內(nèi)的波動,,雖然發(fā)生這種情況的概率較小,但是在實際運行中仍無法排除發(fā)生這種情況的可能性由于系統(tǒng)需要有與風(fēng) 電場額定容量相當(dāng)?shù)膫溆萌萘?,在風(fēng)停時替代風(fēng)電場,,這使得風(fēng)電上網(wǎng)成本增加。目前,,我國相關(guān)省區(qū)電網(wǎng)調(diào)度根據(jù)風(fēng)由各省自行平衡,,基本上不安排風(fēng)電的發(fā)電調(diào)度計劃。
結(jié)語
隨著氣候的變遷,,環(huán)境的惡化資源的短缺發(fā)展新的清潔可再生能源已成為一種趨勢合理地開發(fā)和利用風(fēng)能成為解決矛盾的一種方法,,的成果,對我國電網(wǎng)進(jìn)一步的改造和開發(fā)新技術(shù)以支撐風(fēng)電的大規(guī)模并網(wǎng).的快速穩(wěn)步發(fā)展,。
參考文獻(xiàn):
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只要結(jié)合我國的實際情況,[j] 新能源 [d].長春[j] 科技創(chuàng)新導(dǎo)報[j] 中國電力教育[j ]宣稱供電公司[d].北京 :國家電力監(jiān)管委員會借鑒國外已有以支持國民經(jīng)濟(jì) 第11期
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2010,,2005. 36期 2009.
電場實際發(fā)電出力對網(wǎng)內(nèi)其他電廠出力進(jìn)行調(diào)整,年第,,
風(fēng)力發(fā)電報告總結(jié)篇二
風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理
是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動力機(jī)械,,又稱風(fēng)車。廣義地說,,它是一種以太陽為熱源,,以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)動機(jī)。風(fēng)力發(fā)電利用的是自然能源,。相對柴油發(fā)電要好的多,。但是若應(yīng)急來用的話,還是不如柴油發(fā)電機(jī),。風(fēng)力發(fā)電不可視為備用電源,,但是卻可以長期利用,。力發(fā)電的原理:是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn),再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升,,來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電,。
現(xiàn)狀:風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮,風(fēng)力發(fā)電在芬蘭,、丹麥等國家很流行,;我國風(fēng)能資源十分豐富,我國也在西部地區(qū)大力提倡,管理滯后影響風(fēng)電“進(jìn)步”首先,,我國對風(fēng)能資源的普查,、評價、規(guī)劃管理嚴(yán)重滯后,,資源分散,,缺少整合,沒有形成全國統(tǒng)一的國家級風(fēng)電產(chǎn)業(yè)研機(jī)機(jī)構(gòu),,缺少對產(chǎn)業(yè)資源的集中和整合,。
其次,單位kw造價高,,火電平均4500元/kw,,風(fēng)電平均每8000~9000元/kw,平均造價高于火電,?;痣娖骄妰r0.36元/千瓦時,風(fēng)電平均電價為0.56元/千瓦時,,在我國南方地區(qū)電價,,還要略高于北方地區(qū),。影響電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電的積極性,。第三,,目前市場和產(chǎn)業(yè)化基本上沒有形成,,風(fēng)電機(jī)組和系統(tǒng)設(shè)計技術(shù),、設(shè)備性能,、效率以及技術(shù)工藝水平與歐洲相比存在很大差距,。國產(chǎn)風(fēng)電關(guān)鍵部件,,如液壓系統(tǒng),、聯(lián)合器,、電控等可靠性差,技術(shù)不夠成熟,。
改善“環(huán)境”加快風(fēng)電步伐
前景:它的優(yōu)勢不需要燃料,、不占耕地、沒有污染,,運行成本低,。,;風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景非常廣闊,為風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題,,也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染,。
我國風(fēng)能資源十分豐富,它是一種干凈的可再生能源,;風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景非常廣闊,,優(yōu)缺點:它的優(yōu)勢不需要燃料、不占耕地,、沒有污染,,運行成本低,我國風(fēng)力資源豐富,缺點,效率低,造價昂貴,技術(shù)有待改進(jìn),管理不夠完善
風(fēng)力發(fā)電的原理,是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn),,再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升,,來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù),,大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度(微風(fēng)的程度),,便可以開始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮,,因為風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題,,也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。風(fēng)力發(fā)電在芬蘭,、丹麥等國家很流行,;我國也在西部地區(qū)大力提倡,。小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)效率很高,,但它不是只由一個發(fā)電機(jī)頭組成的,而是一個有一定科技含量的小系統(tǒng):風(fēng)力發(fā)電機(jī)+充電器+數(shù)字逆變器,。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由機(jī)頭,、轉(zhuǎn)體、尾翼,、葉片組成,。每一部分都很重要,各部分功能為:葉片用來接受風(fēng)力并通過機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能,;尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能,;轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能;
機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體,,定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能,。風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定,故其輸出的是13~25v變化的交流電,,須經(jīng)充電器整流,,再對蓄電瓶充電,,使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護(hù)電路的逆變電源,,把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220v市電,,才能保證穩(wěn)定使用。機(jī)械連接與功率傳遞水平軸風(fēng)機(jī)槳葉通過齒輪箱及其高速軸與萬能彈性聯(lián)軸節(jié)相連,將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機(jī)的傳動軸,此聯(lián)軸節(jié)應(yīng)按具有很好的吸收阻尼和震動的特性,,表現(xiàn)為吸收適量的徑向,、軸向和一定角度的偏移,并且聯(lián)軸器可阻止機(jī)械裝置的過載,。另一種為直驅(qū)型風(fēng)機(jī)槳葉不通過齒輪箱直接與電機(jī)相連風(fēng)機(jī)電機(jī)類型
風(fēng)力發(fā)電報告總結(jié)篇三
風(fēng)力發(fā)電
風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源,,越來越受到世界各國的重視。風(fēng)很早就被人們利用--主要是通過風(fēng)車來抽水,、磨面等,,而現(xiàn)在,人們感興趣的是如何利用風(fēng)來發(fā)電,。風(fēng)是一種潛力很大的新能源,,十八世紀(jì)初風(fēng)力發(fā)電圖,橫掃英法兩國的一次狂暴大風(fēng),,吹毀了四百座風(fēng)力磨坊,、八百座房屋、一百座教堂,、四百多條帆船,,并有數(shù)千人受到傷害,二十五萬株大樹連根拔起,。人估計過,,地球上可用來發(fā)電的風(fēng)力資源約有100億千瓦,幾乎是現(xiàn)在全世界水力發(fā)電量的10倍,。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量,,只有風(fēng)力在一年內(nèi)所提供能量的三分之一。因此,,國內(nèi)外都很重視利用風(fēng)力來發(fā)電,,開發(fā)新能源。利用風(fēng)力發(fā)電的嘗試,,早在二十世紀(jì)初就已經(jīng)開始了,。三十年代,丹麥,、瑞典,、蘇聯(lián)和美國應(yīng)用航空工業(yè)的旋翼技術(shù),成功地研制了一些小型風(fēng)力發(fā)電裝置。這種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī),,廣泛在多風(fēng)的海島和偏僻的鄉(xiāng)村使用,,它所獲得的電力成本比小型內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電成本低得多。不過,,當(dāng)時的發(fā)電量較低,,大都在5千瓦以下
風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置,稱作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,,大體上可分風(fēng)輪(包括尾舵)、發(fā)電機(jī)和鐵塔三部分,。
優(yōu)點
1,、清潔,環(huán)境效益好,;
2,、可再生,永不枯竭,;
3,、基建周期短;
4,、裝機(jī)規(guī)模靈活,。
缺點
1、噪聲,,視覺污染,;
2、占用大片土地,;
3,、不穩(wěn)定,不可控,;
4,、目前成本仍然很高,。
5,、影響鳥類。
風(fēng)力發(fā)電報告總結(jié)篇四
國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù) 的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
風(fēng)能是一種可再生的清潔能源,。近30年來,,國際上在風(fēng)能的利用方面,無論是理論研究還是應(yīng)用研究都取得了重大進(jìn)步,。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日臻完善,,并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)額定功率最大已經(jīng)到5mw,葉輪直徑達(dá)到126m。截止2005年世界裝機(jī)容量已達(dá)58,982mw,,風(fēng)力發(fā)電量占全球電量的1%,。中國成為亞洲風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要推動者之一,其總裝機(jī)容量居世界第8位,,2005年新增裝機(jī)容量居世界第6位,。今后,國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度將明顯加快,。引
言
風(fēng)是最常見的自然現(xiàn)象之一,,是太陽對地球表面不均衡加熱而引起的“空氣流動”,流動空氣具有的動能稱之為風(fēng)能,。因此,,風(fēng)能是一種廣義的太陽能。據(jù)世界氣象組織(wmo)和中國氣象局氣象科學(xué)研究院分析,,地球上可利用的風(fēng)能資源為200億kw,,是地球上可利用水能的20倍。中國陸地10m高度層可利用的風(fēng)能為2.53億kw,,海上可利用的風(fēng)能是陸地上的3倍,,50m高度層可利用的風(fēng)能是10m高度層的2倍,風(fēng)能資源非常豐富,。
風(fēng)能是一種技術(shù)比較成熟,、很有開發(fā)利用前景的可再生能源之一[1]。風(fēng)能的利用方式不僅有風(fēng)力發(fā)電,、風(fēng)力提水,,而且還有風(fēng)力致熱、風(fēng)帆助航等,。因此,,開發(fā)利用風(fēng)能對世界各國科技工作者具有極強(qiáng)的魅力,從而喚起了世界眾多的科學(xué)家致力于風(fēng)能利用方面的研究,。在本文中,,將對國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行論述。風(fēng)力發(fā)電基本知識
2.1 風(fēng)能的計算公式
空氣運動具有動能,。風(fēng)能是指風(fēng)所具有的動能,。如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪的斷面積為a,則當(dāng)風(fēng)速為v的風(fēng)流經(jīng)葉輪時,,單位時間風(fēng)傳遞給葉輪的風(fēng)能為
(1)
其中:單位時間質(zhì)量流量m=ρa(bǔ)v
(2)
在實際中,,式中:
pw—每秒空氣流過風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪斷面面積的風(fēng)能,即風(fēng)能功率,,w,;
(3)cp—葉輪的風(fēng)能利用系數(shù),;
?m—齒輪箱和傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率,一般為0.80—0.95,,直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)為1.0,; ?e—發(fā)電機(jī)效率,一般為0.70—0.98,; ?—空氣密度,,kg/m3;
a—風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)一周所掃過的面積,,m2,; v—風(fēng)速,m/s,。
2.2 貝茨(betz)理論
第一個關(guān)于風(fēng)輪的完整理論是由德國哥廷根研究所的a·貝茨于1926年建立的,。
貝茨假定風(fēng)輪是理想的,也就是說沒有輪轂,,而葉片數(shù)是無窮多,,并且對通過風(fēng)輪的氣流沒有阻力。因此這是一個純粹的能量轉(zhuǎn)換器,。此外還進(jìn)一步假設(shè)氣流在整個風(fēng)輪掃掠面上的氣流是均勻的,,氣流速度的方向無論在風(fēng)輪前后還是通過時都是沿著風(fēng)輪軸線的。
通過分析一個放置在移動空氣中的“理想”風(fēng)輪得出風(fēng)輪所能產(chǎn)生的最大功率為
—空氣密度,,kg/m3,;
(4)
式中:pmax—風(fēng)輪所能產(chǎn)生的最大功率;
a—風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)一周所掃過的面積,,m2,; v—風(fēng)速,m/s,。
這個表達(dá)式稱為貝茨公式,。其假定條件是風(fēng)速與風(fēng)輪軸方向一致并在整個風(fēng)輪掃掠面上是均勻的[2]。將(4)式除以氣流通過掃掠面a時風(fēng)所具有的動能,,可推得風(fēng)力機(jī)的理論最大效率
(5)
(5)式即為有名的貝茲(betz)理論的極限值,。它說明,風(fēng)力機(jī)從自然風(fēng)中所能索取的能量是有限的,,其功率損失部分可以解釋為留在尾流中的旋轉(zhuǎn)動能,。
能量的轉(zhuǎn)換將導(dǎo)致功率的下降,它隨所采用的風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的型式而異,,因此,,風(fēng)力機(jī)的實際風(fēng)能利用系數(shù)cp<0.593[3]。
2.3 溫度,、大氣壓力和空氣密度
通過溫度計和氣壓計測試出實驗地點的環(huán)境溫度和大氣壓,由下式計算出空氣密度。
(6)
式中:ρ—空氣密度,,kg/m3,; h—當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ琾a,; t—溫度,,℃。
從空氣密度公式可以看出,,空氣密度的大小與大氣壓力,、溫度有關(guān)。
2.4 風(fēng)力機(jī)的主要組成
1)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)
小型水平軸風(fēng)力機(jī)主要組成部分有:風(fēng)輪,、發(fā)電機(jī),、塔架、調(diào)向機(jī)構(gòu),、蓄能系統(tǒng),、逆變器等。(1)風(fēng)輪 風(fēng)輪是風(fēng)力機(jī)從風(fēng)中吸收能量的部件,,其作用是把空氣流動的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能,。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪是由1~3個葉片組成的。葉片的結(jié)構(gòu)形式多樣,,材料因風(fēng)力機(jī)型號和功率大小而定,,如木心外蒙玻璃鋼葉片、玻璃纖維增強(qiáng)塑料樹脂葉片等,。
(2)發(fā)電機(jī)
在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中,,已采用的發(fā)電機(jī)有3種,即直流發(fā)電機(jī),、同步交流發(fā)電機(jī)和異步交流發(fā)電機(jī),。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多采用同步或異步交流發(fā)電機(jī),發(fā)出的交流電通過整流裝置轉(zhuǎn)換成直流電,。
(3)塔架
塔架用于支撐 發(fā)電機(jī)和調(diào)向機(jī)構(gòu)等,。因風(fēng)速隨離地面的高度增加而增加,塔架越高,,風(fēng)輪單位面積捕捉的風(fēng)能越多,,但造價、安裝費等也隨之加大,。
(4)調(diào)向機(jī)構(gòu)
垂直軸風(fēng)力機(jī)可接受任何方向吹來的風(fēng),,因此不需要調(diào)向機(jī)構(gòu)。對于水平軸風(fēng)力機(jī),,為了得到最高的風(fēng)能利用效率,,應(yīng)用風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)面經(jīng)常對準(zhǔn)風(fēng)向,,需要對風(fēng)裝置。常用的調(diào)向機(jī)構(gòu)主要有尾舵,、舵輪,、電動對風(fēng)裝置。
(5)限速機(jī)構(gòu)
當(dāng)風(fēng)速高于風(fēng)力機(jī)的設(shè)計風(fēng)速時,,為了防止葉片損壞,,需要對風(fēng)輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。(6)貯能裝置
貯能裝置對獨立運行的小型風(fēng)力機(jī)是十分重要的,。其貯能方式有熱能貯能,、化學(xué)能貯存。(7)逆變器
用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電,,以滿足交流電氣設(shè)備用電的要求,。2)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)
大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由兩大部分組成:氣動機(jī)械部分和電氣部分。氣動機(jī)械部分包括風(fēng)輪,、低速軸,、增速齒輪箱、高速軸,,其功能是驅(qū)動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,,將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。電氣部分包括異步發(fā)電機(jī),、電力電子變頻器,、變壓器和電網(wǎng),其功能是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為頻率恒定的電能,。近年來,,又研制成功了直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(無增速齒輪箱)。風(fēng)力機(jī)與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)
3.1 風(fēng)力機(jī)與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展史
風(fēng)能,,是人類最早使用的能源之一,。遠(yuǎn)在公元前2000年,埃及,、波斯等國已出現(xiàn)帆船和風(fēng)磨,,中世紀(jì)荷蘭與美國已有用于排灌的水平軸風(fēng)車。我國是世界上最早利用風(fēng)能的國家之一,,早在距今1800年前,,我國就有風(fēng)力提水的記載。1890年丹麥的p·拉庫爾研制成功了風(fēng)力發(fā)電機(jī),,1908年丹麥已建成幾百個小型風(fēng)力發(fā)電站,。自二十世紀(jì)初至二十世紀(jì)六十年代末,一些國家對風(fēng)能資源的開發(fā),,尚處于小規(guī)模的利用階段[4],。
隨著大型水電,、火電機(jī)組的采用和電力系統(tǒng)的發(fā)展,1970年以前研制的中,、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因造價高和可靠性差而逐漸被淘汰,,到二十世紀(jì)六十年代末相繼都停止了運轉(zhuǎn),。這一階段的試驗研究表明,,這些中、大型機(jī)組一般在技術(shù)上還是可行的,,它為二十世紀(jì)七十年代后期的大發(fā)展奠定了基礎(chǔ),。
1980年以來,國際上風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)日益走向商業(yè)化,。主要機(jī)組容量有300kw,、600kw、750kw,、850kw,、1mw、2mw,。1991年丹麥在vindeby建成了世界上第一個海上風(fēng)電場,,由11臺丹麥bonus 450kw單機(jī)組成,總裝機(jī)4.95mw,。隨后荷蘭,、瑞典、英國相繼建成了自己的海上風(fēng)電場,。
目前,,已經(jīng)備離岸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備商業(yè)生產(chǎn)能力的廠家,主要有丹麥的vestas(包括被其整合的neg-micon),,美國的ge風(fēng)能,,德國的nordex、repower,、pfleiderer/prokon,、bonus和德國著名的enercon公司。單機(jī)額定功率覆蓋范圍從2mw,、2.3mw,、3.6mw、4.2mw,、4.5mw到5mw,。葉輪直徑從80m、82.4m,、100m,、110m,、114m、116m到126m,。
3.2 風(fēng)力機(jī)的種類
風(fēng)力發(fā)電機(jī)是把風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置,,鑒于風(fēng)力發(fā)電機(jī)種類繁多,因此分類法也是多種,。按葉片數(shù)量分,,單葉片,雙葉片,,三葉片,,四葉片和多葉片;按主軸與地面的相對位置分,,水平軸,、垂直軸(立軸)式;按槳葉工作原理分,,升力型,、阻力型。目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)三葉片水平軸類型居多,。
水平軸風(fēng)力機(jī),,風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行,如圖1所示,;垂直軸風(fēng)力機(jī),,風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或氣流方向,如圖2所示,。國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀
4.1 世界風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀
目前,,中、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已在世界上40多個國家陸地和近海并網(wǎng)運行,,風(fēng)電增長率比其它電源增長率高的趨勢仍然繼續(xù),。如表1所示,截止2005年12月31日世界裝機(jī)容量已達(dá)58,982mw,,年裝機(jī)容量為11,310mw,,增長率為24%;風(fēng)力發(fā)電量占全球電量的1%,,部分國家及地區(qū)已達(dá)20%甚至更多,。2005年世界風(fēng)電累計裝機(jī)容量最多的十個國家見表2,前十名合計51750.9mw,,約占世界總裝機(jī)容量的87.7%,。
2005年國際風(fēng)電市場份額的分布多樣化進(jìn)程呈持續(xù)發(fā)展趨勢:有11個國家的裝機(jī)容量已高于1,000mw,其中7個歐洲國家(德國、西班牙,、意大利,、丹麥、英國,、荷蘭,、葡萄牙),3個亞洲國家(印度,、中國,、日本),還有美國,。亞洲正成為發(fā)展全球風(fēng)電的新生力量,,其增長率為48%[5],。
2002年歐洲風(fēng)能協(xié)會(ewea)與綠色和平組織(greenpeace international)發(fā)表了一份標(biāo)題為“風(fēng)力 12(wind force 12)”的報告,,勾畫了風(fēng)電在2020年達(dá)到世界電量12%的藍(lán)圖。報告聲明這份文件不是預(yù)測,,而是從世界風(fēng)能資源,、世界電力需求的增長和電網(wǎng)容量、風(fēng)電市場發(fā)展趨勢和潛在的增長率,、與核電和大水電等其他電源技術(shù)發(fā)展歷程的比較以及減排co2等溫室氣體的要求,,論證了風(fēng)電達(dá)到世界電量12%的可能性。報告還指出中國2020年風(fēng)電裝機(jī)有可能達(dá)到1.7億千瓦[6],、[7],。
國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀
根據(jù)國家氣象科學(xué)院的估算[8],我國陸地地面10米高度層風(fēng)能的理論可開發(fā)量為32億kw,,實際可開發(fā)量為2.53億kw,。海上風(fēng)能可開發(fā)量是陸地風(fēng)能儲量的3倍。內(nèi)蒙古 實際可開發(fā)量
0.618億kw 西藏
實際可開發(fā)量
0.408億kw 新疆
實際可開發(fā)量
0.343億kw 青海
實際可開發(fā)量
0.242億kw 黑龍江
實際可開發(fā)量
0.172億kw
2005年中國除臺灣省外新增風(fēng)電機(jī)組592臺,,裝機(jī)容量50.3萬kw,。與2004年當(dāng)年新增裝機(jī)19.8萬kw相比,2005年當(dāng)年新增裝機(jī)增長率為254%,。
截至2005年底,,中國除臺灣省外累計風(fēng)電機(jī)組1864臺,裝機(jī)容量126.6萬kw,,風(fēng)電場62個,。分布在15個省(市,、自治區(qū),、特別行政區(qū)),它們按裝機(jī)容量排序如表3所示,。與2004年累計裝機(jī)76.4萬kw相比,,2005年累計裝機(jī)增長率為65.6%,。2005年風(fēng)電上網(wǎng)電量約15.3億kw.h[9]。
中國“十一五”國家科技支撐計劃重大項目“大功率風(fēng)電機(jī)組研制與示范”支持1.5~2.5mw,、2.5mw以上雙饋式變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的研制,;1.5~2.5mw、2.5mw以上直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的研制,;1.5mw以上風(fēng)電機(jī)組葉片,、齒輪箱、雙饋式發(fā)電機(jī),、直驅(qū)式永磁發(fā)電機(jī)的研制及產(chǎn)業(yè)化,;1.5mw以上雙饋式風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)及變流器、直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)及變流器的研制及產(chǎn)業(yè)化,;近海風(fēng)電場建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)的研究,;近海風(fēng)電機(jī)組安裝及維護(hù)專用設(shè)備的研制;大型風(fēng)電機(jī)組相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定及風(fēng)電技術(shù)發(fā)展分析等16個課題的研究[10],?!笆晃濉蹦覈L(fēng)電技術(shù)的自主研發(fā)能力將接近世界前沿水平,。
4.3小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)
4.3.1小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀
作為農(nóng)村可再生能源主要支柱之一的小型風(fēng)力發(fā)電行業(yè)在2005年度得到長足的發(fā)展,,從事小型風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的開發(fā)、研制,、生產(chǎn)單位達(dá)到70家,。據(jù)23個生產(chǎn)企業(yè)報表統(tǒng)計,2005年共生產(chǎn)30kw以下獨立運行的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組共33,253臺,,比上年增長34.4%,,其中200w、300w,、500w機(jī)組共生產(chǎn)24,123臺,,占全年總產(chǎn)量的72.5%;15個單位共出口小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組5,884臺,,比上年增長40.7%,,創(chuàng)匯282.7萬美元,主要出口到菲律賓,、越南等24個國家和地區(qū),。并且,由于汽油,、柴油,、煤油價格飛漲,且供應(yīng)渠道不暢通,內(nèi)陸,、江湖,、漁船、邊防哨所,、部隊,、氣象站和微波站等使用柴油發(fā)電機(jī)的用戶逐步改用風(fēng)力發(fā)電機(jī)或風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。
4.3.2 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)行業(yè)發(fā)展趨勢
1)由于廣大農(nóng)牧民生活水平提高,、用電量不斷增加,,因此小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)功率在繼續(xù)提高,50w機(jī)組不再生產(chǎn),,100w,、150w機(jī)組產(chǎn)量逐年下降,而200w,、300w,、500w和1kw機(jī)組逐年增加,占總年產(chǎn)量的80%,。
2)由于廣大農(nóng)民迫切希望不間斷用電,,因此“風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)”的推廣應(yīng)用明顯加快,并向多臺組合式發(fā)展,,成為今后一段時間的發(fā)展方向。
3)隨著國家《可再生能源法》及《可再生能源產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄》的制定,,相繼還會有多種配套措施及稅收優(yōu)惠扶植政策出臺,,必將提高生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)積極性,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。
4)目前我國尚有2.8萬個村,、700萬戶、2,800萬人口沒有用上電,,且分散居住在邊遠(yuǎn)山區(qū),、農(nóng)牧區(qū)、常規(guī)電網(wǎng)很難達(dá)到,,有關(guān)專家分析700萬無電用戶中,、300萬戶可用微水電解決用電,而400萬戶可以用小型風(fēng)力發(fā)電或風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電,,滿足農(nóng)牧民用電需要[11],。4.3.3濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)
濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)新能源技術(shù)研究所研制,已獲得中國實用新型專利(專利號:zl94244155.9),。該型風(fēng)電機(jī)組將稀薄的風(fēng)能經(jīng)濃縮風(fēng)能裝置加速,、整流和均勻化后驅(qū)動葉輪旋轉(zhuǎn)發(fā)電,從而提高了風(fēng)能的能流密度,降低了自然風(fēng)的湍流度,,改善了風(fēng)能的不穩(wěn)定等弱點,,提高了風(fēng)能品位,降低了風(fēng)電度電成本,。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有的切入風(fēng)速低,、發(fā)電量大、噪音低,、安全性高,、壽命長、度電成本低等特點,。濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)可獨立運行,、風(fēng)光互補(bǔ)運行、多機(jī)聯(lián)網(wǎng)運行和并入低壓電網(wǎng)運行?,F(xiàn)已研制開發(fā)的系列產(chǎn)品有200w,、300w、600w,、1kw,、2kw等機(jī)組。濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)過中試后,,可以向中,、大型機(jī)組發(fā)展。這種新型風(fēng)電技術(shù)在中國和世界的應(yīng)用,,將有效地提高風(fēng)電系統(tǒng)的供電水平和質(zhì)量,,有效地利用低品位的風(fēng)能,提高風(fēng)電商品競爭力,,具有重要的經(jīng)濟(jì)益和生態(tài)環(huán)保效益[12],。結(jié)
論
在今后的20年內(nèi),國際上風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)將是增長速度最快的產(chǎn)業(yè),,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也將進(jìn)入快速發(fā)展的黃金時期,;在中國,并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量增長速度將明顯加快,,令世界矚目,,離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)展的地域廣、潛力大,,裝機(jī)總?cè)萘孔罱K將超過并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,。
田德,吉林松原人,,1958年8月生,。內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)教授,,華北電力大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,。1985年赴日本留學(xué),,1992年9月獲得日本明星大學(xué)電氣工程學(xué)博士學(xué)位。現(xiàn)任中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會理事,、中國太陽能學(xué)會理事,、《太陽能學(xué)報》編委、全國“百千萬人才工程”第一,、二層次人選,。享受國務(wù)院政府特殊津貼。省級中青年突貢專家,。省級優(yōu)秀留學(xué)回國人員,。主持完成的項目獲內(nèi)蒙古自治區(qū)科技進(jìn)步一等獎1項,已獲得中國實用新型專利1項,。正申請國家發(fā)明專利3項,。發(fā)表研究論文50余篇,多篇被ei收錄,。主持完成和正在主持的科研項目有:3項國家自然科學(xué)基金資助項目,、3項國際合作項目、1項國家“十一五”科技攻關(guān)項目,、9項省部級項目,、3項橫向項目。現(xiàn)從事離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),、并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和可再生能源利用的研究,。
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