风力发电提水机组应用研究
利用风能提水曝气与加强水力循环的探讨

较 好 的 区域 包 括 内蒙 古 、 肃 、 海 等地 , 甘 青 年均 风 速 4
~
6m s3—2 / 风 速年 累计 40 0~ 0 。这类 / , 0m s 0 50 0h
地 区大 多 为草原 牧 区 , 口分 散 , 网建设 困难 , 人 电 因此 , 主要采 用 高扬程 小 流量 深 井 风 力 提 水 机 组 , 牧 民 和 为
农 田灌 溉 、 产养 殖 和 制盐 等 低 扬 程 大 流 量 提 水作 业 水 需要 , 扬程 风力 提 水装 置得 到开 发应 用 , 扬程 一般 低 其
向的风 频大 于 4 % 等 。 因此 , 0 风速 是 风力 提水 的限 制 因子 。另外 , 力提 水机 的启 动风 速也 至关 重要 , 风 一般
第4 2卷 第 1 7期 2 0 1 年 9 月 1
人 民 长 江
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Vo . 1 42. .1 No 7
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2 1 01
文 章 编 号 :0 1— 19 2 1 )7—09 0 10 4 7 (0 1 1 0 5— 4
牲 畜提 供饮 水或 小 面积 草 场 灌 溉 , 于 改 善 当地牧 民 对 的生活 、 产条 件 具有 明显 的社 会 意 义 。其 扬 程 一般 生
为 1 1 6m, 量为 0 5~ . h 0~ 4 流 . 50m / 。
我 国适 合风 力 提水 的 区域 辽 阔 , 展 风 力 提水 是 发
人工 曝气 复氧技 术 的研究 在 国外 已经 开展 了 4 0多年 , 在水 质净 化 研 究 中 占有 重 要 位 置 。德 国在 F la河 、 ud T h w河 和 E shr , 国在 密西 西 比河 Minsd eo m ee 河 美 u eo a 码头 附近 安装 了曝 气设备 , 得 了明显 的治 理效 果 , 取 有 效地 控制 了水体 异 味和 藻类 的过量 繁殖 。韩 国为迎接 18 9 6年亚 运会 和 1 8 9 8年 夏 季 奥 运 会 , 水 萦 江 河 口 在
风电和抽水蓄能电站联合运行系统的效益研究

风电和抽水蓄能电站联合运行系统的效益研究摘要:本文重点介绍了风电和抽水蓄能电站两种分布式能源的发展情况和问题所在,阐明了联合运行系统的相关理论,以及抽水蓄能电站的削峰填谷作用和消纳风电分析,通过对风电和抽水蓄能电站的联合运行系统进行仿真模拟,验证了模型的有效性,并对联合运行系统的经济性进行了研究分析。
关键词:联合运行、效益研究1.风力发电场据数据估计,大气中可利用的风能总功率可达MW,相当于可利用的水能的10倍,而我国可利用的风能约有kW。
近十多年来,世界的风电装机规模得到了跨越式的发展,而我国目前已成为世界上风电装机容量最大的国家。
风速影响着风力发电机的输出功率,所以导致风电的波动性很大,且当风速在工作区间的边界条件处发生反复改变时,风机会不停地改变启停的工作状态。
所以,以上的特性使得风电并网对电网的稳定性产生了极大影响。
2.抽水蓄能电站从结构上来看,抽水蓄能电站由上水库、下水库、输水系统、厂房、抽水蓄能机组等组成。
上水库和下水库一般利用天然湖泊或已建水库,或者可利用河流海洋等。
输水系统包含了输水的管道系统和输水的动力系统,负责将水资源在整个抽水蓄能电站的上水库、下水库等环节间传输转移。
现代的抽水蓄能电站一般采用将水轮机和水泵合二为一的可逆式水泵水轮机组,以及可以电动机和发电机两用的可逆式电机,二者同轴组成运行系统。
相比传统火电机组只能再装机容量能力范围内改变负荷单向调峰,抽水蓄能电站可以吸收多余风电,是双向调峰,对于消纳风电而言,灵活性能远优于火电机组。
抽水蓄能电站并未改变风力发电机组和火力发电机组的出力特性,而是在整个循环的过程中,将电出力在时间上进行平移,在时间上重新分配。
且抽水蓄能电站的调峰作用,取代了小型火力发电机组的角色,可以降低系统的煤耗量,改善火力发电机组负荷的稳定性,提高运行效率,降低煤耗率,减少污染物的排放,同时产生环保效益。
3.案例分析为了研究含风力发电和抽水蓄能电站的联合运行系统模型,结合作者所在的地区电网,本文将以实际电源结构比例作为基础进行简化以及仿真分析,在满足系统电负荷和各个约束条件的前提下,将含风力发电和抽水蓄能电站的联合运行系统,与无抽水蓄能电站只含有风电场单独运行的系统,进行对比分析,来验证系统的经济效益,及抽水蓄能电站对消纳弃风的有效性。
风力发电和风力提水

风力发电和风力提水概论风力发电风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。
其蕴量巨大,全球的风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面等,而现在,人们感兴趣的是如何利用风来发电。
一、简介风是一种潜力很大的新能源,十八世纪初,横扫英法两国的一次狂暴大风,吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船,并有数千人受到伤害,二十五万株大树连根拔起。
仅就拔树一事而论,风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦;一马力等于0.75千瓦)的功率!有人估计过,地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的10倍。
目前全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一。
因此,国内外都很重视利用风力来发电,开发新能源。
利用风力发电的尝试,早在二十世纪初就已经开始了。
三十年代,丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术,成功地研制了一些小型风力发电装置。
这种小型风力发电机,广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用,它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。
不过,当时的发电量较低,大都在5千瓦以下。
目前,据了解,国外已生产出15,40,45,100,225千瓦的风力发电机了。
1978年1月,美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机,其叶片直径为38米,发电量足够60户居民用电。
而1978年初夏,在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置,其发电量则达2000千瓦,风车高57米,所发电量的75%送入电网,其余供给附近的一所学校用。
1979年上半年,美国在北卡罗来纳州的蓝岭山,又建成了一座世界上最大的发电用的风车。
这个风车有十层楼高,风车钢叶片的直径60米;叶片安装在一个塔型建筑物上,因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力;风力时速在38公里以上时,发电能力也可达2000千瓦。
风能的四大主要应用

风能的四大主要应用1、风力提水风力提水自古至今一直得到较普遍的应用。
至20世纪下半时,为解决农村、牧场的生活、灌溉和牲畜用水以及为了节约能源,风力提水机有了很大的发展。
现代风力提水机根据用途可以分为两类。
一类是高扬程小流量的风力提水机,它与活塞泵相团提取深井地下水,主要用于草原、牧区,为人畜提供饮水。
另一类是低扬程大流量的风力提水机,它与螺旋泵相配,提取河水。
湖水或海水,主要用于农田灌溉、水产养殖或制盐。
风力提水机在我国用途广阔,如“黄淮河平原的盐碱改造工程”就可大规模采用风力提水机来改良土壤。
2、风力发电利用风力发电已越来越成为风能利用的主要形式,受到世界各国的高度重视,而且发展速度最快。
风力发电通常有三种运行方式。
一是独立运行方式,通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力,它用蓄电池蓄能,以保证无风时的用电。
二是风力发电与其他发电方式(如柴油机发电)相结合,向一个单位或一个村庄或一个海岛供电。
三是风力发电并人常规电网运行,向大电网提供电力;常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机,这是风力发电的主要发展方向。
3、风帆助航在机动船舶发展的今天,为节约燃油和提高航速,古老的风帆助航也得到了发展。
航运大国日本已在万吨级货船上采用电脑控制的风帆助航,节油率达15%。
4、风力致热随着人民生活水平的提高,家庭用能中热能的需要越来越大,特别是在高纬度的欧洲、北美取暖,煮水是耗能大户。
为解决家庭及低品位工业热能的需要,风力致热有了较大的发展。
“风力致热”是将风能转换成热能。
目前有三种转换方法。
一是风力机发电,再将电能通过电阻丝发热,变成热能。
虽然电能转换成热能的效率是100%,但风能转换成电能的效率却很低,因此从能量利用的角度看,这种方法是不可取的。
二是由风力机将风能转换成空气压缩能,再转换成热能,即由风力机带动一离心压缩机,对空气进行绝热压缩而放出热能。
三是将风力机直接转换成热能。
显然第三种方法致热效率最高。
风力提水装置应用与研究

收稿 日期 :2 0 1 3一l 1— 2 4 :修 回 日期 :2 0 1 4一 O 1— 0 9
作者 简介 :刘敏 ( 1 9 5 8 ) ,男 ,工学博士 ,教授 级高工 ,武汉 大学硕 士研究生 导师 ,主要从 事水利 量测 、仪 器仪表 、自 动控制及安全监测的技术设计 、咨询 、检测 、施工及研发工作 。 广东省水利科技计 划项 目:风能提水装置研究与应用 ( 编号 2 0 0 6— 0 8 )
关 键 词 :风 能 ;风 力 机 ;提 水装 置 ;应 用研 究 中 图分 类 号 :T K 8 3 文献 标 志 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 8— 0 1 1 2 ( 2 0 1 4 ) 0 1— 0 0 0 4— 0 4
1 项 目背景
2 0 0 6年 5月 2 0 日,广 东 省 水 利 厅 科 技 计 划 项 目
东省 尤其 是水 利行 业 未 闻风 力 提水 机 的应 用 报道 ,作
《 风能提水装置研究与应用》 获得批 准立项。2 0 0 7年 6 月1 0 日,厅农 电局 委托雷 州市水 利水 电建 筑工 程公 司
在 雷州市 南 兴镇 开展 风 力 提水 项 目试 点 ,至 此 《 风 能 提水 装置研 究 与应 用 》 项 目正 式 启 动 ,并 进 行 选 点 和
广 东省 风能资 源非 常丰 富 ,全 省有 逾 4 3 0 0 k m 海 岸 线和上 千 个 岛屿 均 拥 有 得 天 独 厚 的风 能 资 源 优 势 。 将 风能转 换 为能够 利 用 的能 量 时 ,最 普 通 和最 有 效 的 方 法就是 发 电和提 水 ,利 用 风力 提 水更 比风力 发 电容 易 实现 ,因为风力 提水 只 是 依靠 天 然 风 资 源完 成 向上 提水 的作 业 ,机械 结构 简 单 、成 本 低 廉 、操 纵 和 维 护 方便 ,所 以 ,风力 提水机 很 容 易 得 到 广 泛 的应 用 。广
风力提水机组在城市供水系统中的应用与优化

风力提水机组在城市供水系统中的应用与优化随着城市化进程的加快和人口的不断增长,城市对水资源的需求也日益增加。
因此,如何科学高效地利用水资源,确保城市供水系统的可持续运行变得尤为重要。
在这一背景下,风力提水机组作为一种绿色环保的供水设备,受到了越来越多的关注和应用。
风力提水机组通过利用风能将地下水提升到地面,为城市供水系统提供了一种可行的解决方案。
其主要由风能转换装置、泵浦和控制系统组成。
风能转换装置是核心部件,通过转化风能为机械能来驱动泵浦,进而提升地下水。
风力提水机组以其低能耗、零排放的特点,被广泛应用于城市供水系统的提升环节。
在城市供水系统中,风力提水机组的应用主要体现在以下几个方面:1. 提升地下水资源城市供水系统依赖于地下水和地表水资源,其中地下水是不可或缺的重要组成部分。
然而,由于深层地下水的蓄积,其开采成本相对较高。
风力提水机组通过利用风能,能够将深层地下水提升到地面,实现地下水资源的高效利用和可持续开发。
2. 减少能耗和碳排放相比于传统的电动提水设备,风力提水机组具有低能耗、零排放的特点。
传统的电动提水设备需要消耗大量的电力来驱动泵浦,而风力提水机组则利用风能驱动泵浦,减少了对传统能源的依赖。
这不仅能够降低城市供水系统的运行成本,还有效减少了对环境的污染,提高了城市供水的可持续性。
3. 提高供水系统的安全性和可靠性风力提水机组在供水系统中发挥着重要的作用,特别是在紧急情况下。
由于其不受电力供应的限制,风力提水机组能够在断电情况下继续工作,保证城市供水系统的正常运行。
这对于保障城市居民的日常生活和应对突发水源中断的情况具有重要意义。
尽管风力提水机组在城市供水系统中的应用具有许多优势,但也面临着一些挑战和问题。
首先,由于风能的不稳定性,机组的供水量会存在波动,这对于供水系统的稳定性提出了一定的要求。
其次,机组的维护和运营需要专业技术和人员,以确保机组的稳定运行和延长使用寿命。
此外,对于风力提水机组的布局和选择也需要根据城市的地理条件和水资源情况进行合理规划。
风力提水机组在农村发电中的应用与经济效益评估

风力提水机组在农村发电中的应用与经济效益评估随着农村电力需求的增加和环境保护意识的提高,风力发电被视为一种可持续、清洁的能源选择。
风力提水机组作为一种利用风能提供农村用水的解决方案,不仅满足了农村地区的用水需求,还为农村地区带来了经济效益。
本文将从应用案例和经济效益两个方面来评估风力提水机组在农村发电中的应用情况。
首先,风力提水机组的应用在农村地区得到了广泛的推广和应用。
以中国为例,中国农村地区分布广泛,尤其是一些偏远地区缺乏稳定的供水系统。
风力提水机组作为一种基于风能供水的可行解决方案,得到了政府和农民的支持。
在中国西北地区的甘肃省敦煌市,政府组织了多个风力提水机组的试点项目。
通过安装风力发电机组,并与水泵形成联动工作,成功实现了用风能提供农村用水的目标。
这个项目不仅解决了当地农村地区的用水问题,还减少了对传统燃煤发电的依赖,减少了环境污染。
其次,风力提水机组在农村地区的应用具有较高的经济效益。
传统的供水系统需要投入较大的资金进行建设和维护,而风力提水机组则具有较低的建设和运维成本。
风力发电机组的初次投资包括风力发电机组设备、水泵、输水管道等,这些设备成本相对较低。
而运维成本主要包括定期维护和零部件更换,相对于传统发电系统的维护成本而言也较低。
此外,风力提水机组还可以通过出售多余的发电量以及用风力泵水所获取的收益来弥补成本。
例如,在中国的农村地区,一些农民将风力提水机组用于灌溉农田。
当风力提水机组提供的水超过农田需求时,农民可以将多余的水卖给附近的农户,从而获得额外的收入。
这些收入可以用于抵消发电机组的投资成本,并带来经济效益。
然而,风力提水机组在农村地区的应用也存在一些挑战。
首先是风能资源的不稳定性。
风能的产生与风速有直接关系,而风速在农村地区常常受到地理和气候等因素的影响,导致风力发电机组的发电量也不稳定。
在使用风力提水机组的过程中,需要选择合适的设备和提取水源,以充分利用风能资源。
其次是设备的可靠性和维护难度。
风能的应用

风能的应用风能是一种可再生的清洁能源,具有很大的开发利用潜力。
风能的应用主要集中在风力发电、风力泵、风能干燥、风能制冷、风能提水、风能粉碎、风能运输等领域。
以下是风能应用的具体内容:1. 风力发电风力发电是风能最重要的应用之一,通过风力发电机组将风能转化为电能。
风力发电具有清洁、可再生、无污染、低碳环保等优点,在全球范围内得到了广泛的应用。
风力发电的原理是,利用风力带动风车叶片旋转,再通过增速机将旋转的速度提升,从而驱动发电机发电。
根据风力发电机组的不同,风速、风向等条件的不同,风能发电的效率也有所不同。
2. 风力泵风力泵是一种利用风能进行灌溉的设备,适用于缺水地区。
风力泵将风能转化为机械能,再通过机械传动将水输送到需要灌溉的地区,从而实现灌溉的目的。
风力泵具有节能、环保、操作简便等优点,因此在一些缺水地区得到了广泛的应用。
3. 风能干燥风能干燥是一种利用风能进行干燥的技术,适用于农业领域。
风能干燥具有节能、环保、干燥效率高等优点,因此得到了广泛的应用。
风能干燥的原理是,利用风吹过物体表面时,带走物体表面的水分,从而实现干燥的目的。
4. 风能制冷风能制冷是一种利用风能进行制冷的技术,适用于建筑领域。
风能制冷的原理是,利用温差效应和热力学原理,通过自然通风和热交换等方式,实现建筑物的制冷。
风能制冷具有节能、环保、舒适度高等优点,因此在一些建筑领域得到了广泛的应用。
5. 风能提水风能提水是一种利用风能进行提水的技术,适用于缺水地区。
风能提水的原理是,利用风力带动涡轮机旋转,再通过传动装置将水提取到需要的地方。
风能提水具有节能、环保、操作简便等优点,因此在一些缺水地区得到了广泛的应用。
6. 风能粉碎风能粉碎是一种利用风能进行粉碎的技术,适用于一些工业领域。
风能粉碎具有节能、环保、粉碎效果好等优点,因此得到了广泛的应用。
风能粉碎的原理是,利用风吹过物料表面时,通过高速气流将物料粉碎。
7. 风能运输风能运输是一种利用风能进行运输的技术,适用于一些特定场景。
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中 图分 类 号 - K 3 T 8
文献标识码 : B
文 章 编 号 :1 0 - 1 2 0 7 O -0 4 3 0 80 1 I 0 ) 1 8 - 2 0 0
前 言
水机 组 的产 品品 种上 , 国 已基 本 形成 南 方 型低 扬程 大 我 流量 风力 提水 机 组 和 北 方 型 高 扬 程 小 流量 风 力 提 水 机 组两 大 系列 , 有 1 约 0多 种 产 品 型 号 。经 过 严 格 的生 产
考核 运行 和 多年 的实 际应 用 , 些 机组 的产 品质 量基 本 这 可靠 , 些 机 组 的 水 平 达 到 或 处 于 国 际 领 先 地 位 。因 有 此 , 国现有 推广 使 我 用 。根 据提 水方 式 的不 同 , 现代 风 力提 水 机 可分 为 风力
风 力发 电是 当今 世 界 最 具 发 展 前 景 的 新 能 源 发 电 技术 之一 , 风力 发 电技 术 已 日趋 成 熟 , 可 再 生 的绿 色 在 能源开 发 领域 中 占有 突 出的地位 , 有 重要 的开 发 利用 具 价 值 。我 国 的风能 资 源丰 富 , 论 储 量 约 为 1 理 6亿 k , W
调速 。
电量较 大 , 常规 能 源 贫 乏 , 分 电网 通 达 的 地 方 缺 电也 部
较严 重 。在农 田灌溉 、 产养 殖 和盐 场制 盐 等 需要 大 量 水
1 2 中扬 程 中流 量型 风力 提水 机组 . 这是 由高 速 桨叶 匹配 容积式 水 泵组 成 的提水 机组 , 主要 用来 提 取地 下 水 。这 类 提 水 机 组 的 风 轮 直 径 一 般 为 5~ 扬 程为 1 2 流量为 1 8m, 0~ 0m, 5~2 h。 中 5m / 扬程 中 流量提 水 机 适 用 范 围广 , 配套 微 滴 灌 系统 , 可 用 于天 然 草场 和饲 料 基 地 的灌 溉 。这 类 风 力 提 水 机 一 般
( 东省 水利 水 电科 学研 究院 , 东 广 州 5 0 1 ) 广 广 1 6 0
摘 要 :该 文介 绍 了 风 力 发 电提 水 机 组 的 主 要 组 成 部 分 和 应 用 前 景 , 用 C 0 1高性 能 、 速 单 片 机 技 术 , 发 出 高可 靠 采 85 高 开
性 、 于 P—D 现 场 总 线 的 智 能 控 制 系 统 , 基 实现 风 能发 电机 组 的 最 优 化 运 行 , 高风 能 利 用率 。 提
直 接提 水 和风力 发 电提水 两 大类 , 力提 水 机 又可 分 为 风 高 扬程 小 流量 型 、 中扬程 中流量 型和 低扬 程大 流量 型 。 1 1 高扬 程小 流量 型风 力 提水机 组 . 高 扬程 小 流量 提水机 多 采用 于往 复 式 水泵 , 由低速
实际 可利 用 2 5亿 k , 有 巨大 的发展 潜力 。 . W 具
的提 水作 业 。作 为能 源短 缺大 省 , 发展 清洁 及可 再 生 将 能 源作 为长 期 政 策 , 实 现 可 持续 发 展 有着 重要 意 义 。 对
广 东是 经济 发展 大 省 , 能 资 源丰 富 , 必要 推 广 应 用 风 有 风 力提 水机 组 。它 的应 用将 对广 东 的农 业 、 业 和副 业 渔 生 产 的发展 具 有重要 的意义 。
维普资讯
第1 期 20 0 7年 2月
广 东 水 利 水 电
GUANGD0NG ATER W RES 0URCES AND HYDROPOW ER
No 1 . FEB 20D 7
风 力发 电提 水 机组 应 用 研 究
张 巍 , 王 琳
多 叶片 立 轴 风 力 机 与 活 塞 水 泵 相 匹 配 组 成 提 水 机 组 。 这 类机 组 的风 轮 直 径 一 般 都 在 6 m 以下 , 程 为 2 扬 0~
10m, 0 流量 为 0 5~5 m / , 要 用 于 提 取 深 层 地 下 . h 主
备开 发条 件 的可装 风 机容 量超 过 3 0万 k 。同 时 , 0 W 广 东沿 海滩 涂 资源 广 阔 , 通条 件 优 越 , 风 力 发 电 提 供 交 为 了廉 价 和广 阔 的用地 , 地 的综合 利用 率 高 。 土
广东 沿 海地 区风 能 资 源较 丰 富 , 平 均 风 速 为 6— 年 7m s有 效发 电时 间约 75 0 h 占全 年 的 8 % 。 由于 /, 0 , 5 广 东经 济发 展速 度 较 快 , 特别 是 乡镇 工 业 发 展 迅 速 . 用
水 , 用于 北方 地 区 。这 类 提水 机是 通 过 曲柄 连杆 机 构 适 把 风 轮轴 的旋 转 运 动 变 为 活塞 泵 的往 复 直 线 运 动 进 行 提水作 业 的 。风 轮 的 对 风一 般 都 是 通 过 尾 翼 来 自动 调 整的, 并采 用风 轮 偏置一 尾 翼挂 接轴 倾 斜方 法 进行 自动
地 处 东南 沿海 的广 东 , 是我 国风 能 最 丰 富 的地 区之
一
。
从 18 9 9年 起 , 在广 东沿 海 33 0 k 的海 岸 线 布设 0 m
了1 8个风 能测 试 点 。多 年 的 观 察 资 料 表 明 : 东 沿海 广
有效 风 能 密 度 大 于 2 0 W/ 风 速 时 数 超 过 60 0 h 0 m , 0 , 沿海 可利 用 建风 电场 面积 为 5 9 k 沿 海 地 区 风 能 总 3 m , 储量 约 为 90 0 万 k 估 计 风 力 发 电装 机 容 量 达 6 0 0 W, 0 万 k , W 与全 省 水 电资 源 可 开 发 量 相 近 , 中 近期 可 具 其