风电文献综述报告
风电文献综述报告

文献综述报告( 2015届本科)学院:工程学院专业:电气工程及其自动化班级:电气2班*****学号:***********:**2015年 6 月小型风力发电系统研究与设计前言:随着近年来地球温室效应加重,传统化石燃料供应愈发紧张,人们开始进行新能源的寻找和开发。
而风能作为一种无污染的可再生能源,其利用简单、取之不尽用之不竭的特点使其在新能源领域脱颖而出.据研究,如果全球风能总量的1%被利用,那么世界3%的能源就可以被节省下来。
风能的利用在未来也许会取代传统化石燃料以及核能等能源方式。
世界各国均把风力发电作为应对能源短缺、大气污染、节能减排等问题的有效解决措施。
而小型发电系统在日常生活中如何应用也受到越来越多的关注。
1 风力发电研究的背景和意义风力发电是电力可持续发展的最佳战略选择。
清洁、高效成为能源生产和消费的主流,世界各国都在加快能源发展多样化的步伐.从 20 世纪 90 年代开始,世界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气,而是太阳能发电、风力发电等可再生能源。
世界各地都在通过立法或不同的优惠政策积极激励、扶持发展风电技术,而中国是风能资源较丰富的国家,更需要开发利用风电技术。
技术创新使风电技术日益成熟。
目前,在发达国家风电的年装机容量以 35.7%高速度增长。
一个重要原因是各国积极以科学的发展观,采取技术创新,使风电技术日益成熟。
目前单机容量 50kW、600kW、750kW 的风电机组已达到批量商业化生产的水平,并成为当前世界风力发电的主力机型,兆瓦级的机组也已经开发出来,并投入生产试运行.同时,在风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料,风电控制系统和保护系统广泛应用电子技术和计算机技术,有效地提高风力发电总体设计能力和水平,而且新材料和新技术对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。
技术进步使风电成本具有市场竞争能力。
长期以来,人们以风电电价高于火电电价为由,一直忽视风电作为清洁能源对于能源短缺和环境保护的意义,忽视了风电作为一项高新技术产业而将带来的巨大前景。
文献综述:风电并网存在问题分析

风电并网的不利影响及分析一、风电并网的不利影响案例分析1、加拿大阿尔塔特电力系统截至2008 年,加拿大的阿尔伯塔电力系统(AIES)共有装机约280 台,总容量12 368 MW。
其中,煤电5 893 MW,燃气发电4 895 MW(热电联产约3 000MW),水电869 MW,风电523 MW,生物质等其他可再生能源214 MW。
阿尔伯塔的风电开发意向已达到11 000 MW,几乎与目前系统的装机容量相当,这在给AIES 带来巨大机遇的同时也带来了挑战。
因为,大规模的风电接入会增加系统发电出力的不稳定性,降低系统维持供需平衡的能力。
AIES 的装机以火电为主,且调节能力有限,系统备用容量也有限,电力市场的可调发电出力的灵活性不高,对外联络线的潮流交换能力相对有限。
因此,系统需要增强调节及平衡能力和事故响应能力,否则难以应对风电出力变化给系统带来的巨大压力。
电力生产和使用必须同时完成的特点决定了系统运行必须维持每时每刻的供需平衡。
供需失衡会引起发输电设备跳闸、负荷跳闸甚至系统崩溃等事故。
因此,维持系统的实时平衡是一个非常艰巨的任务,而大规模的风电并网,会从以下4 个方面影响系统供需平衡:(1)能否准确预测供需走势。
预测是实施供需平衡调节的基础。
供需差可能来源于负荷、潮流交换、间歇性电源等的变化。
供需走势的预测对于系统运行至关重要。
预测越准确,相关的运行决策越准确,运行人员越容易维持系统稳定。
而目前的风电预测,远不能达到系统运行对预测精度的要求,给大规模风电并网的系统运行带来很大隐患。
(2)需要足够的系统调节平衡资源来提升系统应对风电出力变化和不确定的能力。
系统调节平衡资源是指能被随时调度的、能维持系统平衡的调节备用容量、负荷跟踪服务等运行备用。
由于风电出力变化和不确定,导致系统必须维持很高的系统调节资源以作备用,降低了系统资源的利用率。
否则,系统将无法应对风电出力变化和不确定性,影响系统的安全可靠运行。
风力发电技术研究文献综述

风力发电技术研究文献综述伴随着经济的快速发展和全球工业化进程的加快,常规能源如煤、石油、天然气等不可再生能源有限,经过过去的几百年来无节制的开采和滥用,这些不可再生能源已面临枯竭。
风力发电既不会产生任何污染物,也不会造成太多的内部能量损耗,是一种取之不尽用之不竭的绿色能源,世界各国都有较大的蕴藏量,是目前最具大规模开发利用前景的能源。
随着电力电子技术的飞速发展,风能开始展现自身的优势,现阶段风电成本不断下降,已接近煤炭发电成本,成为一个有发展前途的新兴产业,年增幅高于27%,对风力发电进行深入研究有着重要的现实意义。
1.风力发电的原理风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,驱动发电机发电。
最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成。
空气流动的动能作用在叶轮上,推动叶轮旋转,将动能转换成功、机械能,叶轮的转轴与发电机的转轴相连,带动发电机发电。
20 世纪,现代风机增加了齿轮箱、偏转系统、液压系统、刹车系统和控制系统等。
齿轮箱可以将很低的风轮转速变为很高的发电机转速,同时也使得发电机易于控制,实现很稳定的频率和电压输出。
偏航系统可以使风轮扫掠面总是垂直于主风向,风轮沿水平轴旋转,以便产生动力。
在变桨距风机,组成风轮的叶片要围绕根部的中心旋转,以便适应不同的风况。
在停机时,叶片尖部甩出,以便形成阻尼,液压系统就是在调节叶片桨距、阻尼、停机、刹车等状态下使用。
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:风机的控制系统根据风速、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,对出现的任何异常进行报警,必要时停机。
2.风力发电的现状目前,中、大型风力发电机组已在世界上40多个国家陆地和近海并网运行,风电增长率比其它电源增长率高的趋势仍然继续。
风电事业的蓬勃发展,带动风力发电技术快速进步,其表现如下:(l)单机容量不断增加,1.5MW和2MW风电机组已成主流机型,5MW己经进人商业化运行阶段,8MW的风电机组正在研制或挂机试验运行。
文献综述

文献综述----风力发电机组齿轮传动前言充分利用风能资源,减少常规能源的消耗,符合国家能源改革的方向。
而且风能又是可再生能源(即在同一地点相距6~8倍风轮高度的距离后风能又达到原值)。
取之不尽,用之不竭。
风力发电场对比同规模使用燃煤电厂其向大气排放的污染物为零,实现固体、气体零排放。
风力发电厂比燃煤电厂可节省大量淡水资源,减少水环境污染。
特别是对缺少淡水资源的沿海及干旱地区更重要。
在沿海及旅游区风力机群也是一道风景线,可在一定程度上反映经济、文化、环境相融洽的程度。
通过实物教育,可增强公众开发自然资源、保护环境的意识。
建设风力电场对发展沿海经济有重大意义。
一、风力发电的发展现状“十五”期间,中国的并网风电得到迅速发展。
2006年,中国风电累计装机容量已经达到2600兆瓦,成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。
2007年以来,中国风电产业规模延续暴发式增长态势。
2008年中国新增风电装机容量达到7190兆瓦,新增装机容量增长率达到108%,累计装机容量跃过13000兆瓦大关。
内蒙古、新疆、辽宁、山东、广东等地风能资源丰富,风电产业发展较快。
二、风力发电的发展趋势1 风力发电从陆地向海面拓展海面的广阔空间和巨大的风能潜力使得风机从陆地移向海面成为一种趋势.目前只有少数国家建立了海上风电场,但预计从2006 年开始,欧洲的海上风力发电将会大规模地起飞.2 单机容量进一步增大自MW级风力机出现后,风力机的尺寸和发电机组的单机容量增长速度加快.截至2003年,商品化的风力机风轮直径达到120m,单机容量达到4.5MW.随着各项技术的成熟,更大容量的风力发电机组将从实验室走向工业应用.3 新方案和新技术不断被采用在功率调节方式上,变速恒频技术和变桨距调节技术将得到更多的应用;在发电机类型上,控制灵活的无刷双馈型感应发电机和设计简单的永磁发电机将成为风力发电的新宠;在励磁电源上,随着电力电子技术的发展,新型变换器不断出现,变换器性能得到不断的改善;在控制技术上,计算机分布式控制技术和新的控制理论将进一步得到应用;在驱动方式上,免齿轮箱的直接驱动技术将更加吸引人们的注意.三、风力发电机组齿轮传动的技术的发展大型风力发电机组主要由风轮、机械传动系统、发电设备和控制系统组成,其中机械传动系统是将风轮吸收的风能以机械的方式传送到发电机的中间装置,包括传动轴系、联轴器、齿轮箱、离合器和制动器等,为了便于捕获风能和适应机组性能控制需要,机组还必须配置偏航传动、变桨距传动以及阻尼、制动等辅助装置大型风电机组的特殊环境和使用工况条件,对传动装置提出了不同寻常的要求,而大量的不确定因素,如图2 所示的外部动载荷和变化多端的风轮、电网异常载荷的作用、机舱刚性不足引起的强烈振动、只能通过估算和模拟的载荷谱和极限载荷分布等,都是传动装置必须考虑的重大问题。
文献综述——风电机组联网运行对谐波污染的影响

风电机组联网运行对谐波污染的影响近些年来,风力发电技术迅猛发展,发电成本大幅下降,同时风力发电不消耗化石燃料、不排放温室气体、不会带来环境污染问题,风电已成为可再生能源中发展最快的、最具有规模和发展前景的一种发电方式。
目前中国正在大力发展风电,因此分析风电机组的并网问题很有必要。
一. 风力发电机组的并网同步发电机在运行中,由于它既能输出有功功率,又能提供无功功率,周波稳定,电能质量高,已被电力系统广泛采用。
然而,把它移植到风力发电机组上使用却不甚理想,这是由于风速时大时小,随机变化,作用在转子上的转矩极不稳定,并网时其调速性能很难达到同步发电机所要求的精度。
并网后若不进行有效的控制,常会发生无功振荡与失步问题,在重载下尤为严重。
这就是在相当长的时问内,国内外风力发电机组很少采用同步发电机的原因。
但近年来随着电力电子技术的发展,通过在同步发电机与电网之问采用变频装置,从技术上解决了这些问题,采用同步发电机的方案又引起了人们的重视。
目前国内外大量采用的是交流异步发电机,其并网方式根据电机的容量不同和控制方式不同而变化。
风力发电机组并网方法有:(1)直接并网。
这种并网方法要求在并网发电机的相序与电网的相序相同,当发电机转速接近同步转速时,即可自动并入电网,自动并网的信号由测速装置给出,而后通过自动空气开关完成并网过程。
(2)降压并网。
这种并网方法是通过在异步电机与电网之间通过串接电阻、电抗器、自耦变压器等方式,从而降低并网合闸瞬间冲击电流幅值及电网电压下降的幅度。
由于电阻、电抗器等元件消耗功率,在发电机并网后,进入稳定进行状态时,必须将其迅速切除。
(3)通过晶闸管软并网。
这种并网方法是在异步发电机定子与电网之间每相串入一只双向晶闸管连接起来,从而使发电机并网瞬间的冲击电流,得到一个平滑的暂态过程。
风力发电机组常用的并网运行方式如下:(1)恒速恒频方式。
风力机组的转速不随风速的波动而变化,始终维持恒转速运转,从而输出恒定频率的交流电,但具有简单可靠的优点,但是风能利用率较低。
风力发电机文献综述

毕业设计文献综述题目:立轴风力发电机学生姓名:李春鹏学号:090501224专业:机械设计制造及其自动化指导教师:刘恩福2013年2月27日一、摘要风能利用技术的快速发展已使风能成为目前最重要的一种可再生资源。
现有的风能转化系统大部分将风能通过风力机装置转化为机械能,然后通过电机转化为电能,通常风力机按风轮旋转轴在空间的方向,分为水平轴风力机(HorizontalAxis Wind Turbine简称为HAWT)和立轴风力机(Vertical Axis Wind Turbine简称为VAWT)两大类,达里厄型(Darrieus)风力机为立轴风力机的典型机型。
立轴风力机由于其结构和气动性能的独特优势,越来越被人们重视。
变速风力机可以在很大的风速范围内工作,而且能最大限度的捕获风能,提高风力发电机的效率,而成为当前该领域的研究热点。
本文以大型变速立轴风力机为研究对象,风力机为典型的达里厄型风力机,直接驱动永磁同步电机发电。
通过建立风力机气动性能评估模型、传动系统模型、电机以及控制系统的模型,并在MATLAB/SIMULINK进行仿真模拟,得到风力机在各种工况下的运行情况,并实现了最大风能追踪的算法。
变速风力发电机提高了风能利用率,但增加了控制系统的难度,本文对最大风能追踪策略的理论进行分析研究。
分析了达里厄型风力机的气动性能评估模型,该模型是基于叶素动量理论的双多流管模型,考虑了达里厄型风力机旋转时叶片对风轮下盘面流动干涉的特性,以及翼型动态失速、气动阻力的影响,对1MW达里厄型风力机进行计算分析,得到了该风力机的气动性能,如风力机在各风速下的气动转矩与转速的关系,以及在各风速下的气动功率与转速的关系,为仿真模拟提供基础。
根据仿真的需要分别建立了风力机传动系统模型、永磁同步电机模型、最大功率跟踪算法等模型。
永磁同步发电机在同步旋转轴下建立,并对同步电机的解耦控制做了分析,最大功率跟踪算法采用尖速比控制方法。
直驱式风力发电与并网文献综述

直驱式风力发电与并网文献综述直驱式风力发电系统及并网关键技术文献综述学院:学号:姓名:专业:指导老师:目录1.1风力发电发展历史1.2中国能源现状1.3各国风力发电概况1.4风力发电特点及优点2.1风力发电原理2.2直驱式风力发电技术现状2.3直驱式永磁风力发电系统结构2.4直驱式永磁风力发电系统控制3.1并网运行关键技术3.2永磁同步电机控制3.3并网变流器控制3.4低电压穿越技术4.1未来风力技术发展趋势4.2中国风能资源分布及发展前景1.1风力发电发展历史Charles F. Brush(1849-1929)是美国电力工业的奠基人之一。
1887-1888年冬,Brush安装了一台被现代人认为是第一台自动运行的且用于发电的风力机。
它是个庞然大物——叶轮直径是17米,有144个由雪松木制成的叶片。
这台发电机仅为12千瓦。
这是因为低转速风机效率不可能太高。
丹麦人Poul la Cour(1846-1908)是一名气象学家同时也是现代风力发电机的先驱。
他建了一个属于他自己的风洞来实验风力发电机,随后发现了快速转动、叶片数少的风力机,在发电时比低转速的风力机效率高得多。
1918年,丹麦约有120个地方公用事业拥有风力发电机,通常的单机容量是20-35kW,总装机约3MW。
这些风电容量当时占丹麦电力消耗量的3%。
在二次世界大战期间,丹麦工程公司F.L.Smidth(现在是水泥机械制造商)安装了一批两叶片和三叶片的风机。
所有这些风机发的是直流电。
1951年,这些直流发电机被35kW的交流异步发电机取代。
在1973年第一次石油危机后,在丹麦,电力公司立即把目标放在的制造大型风力发电机上,德国、瑞典、英国和美国也紧跟其后。
1979年,他们安装了两台630KW风力发电机,一台是桨矩控制的,另一台是失速控制的。
1980~1981年,55KW风力发电机的诞生是现代风力发电工业和技术的突破,这种风力发电机使风力发电每千瓦时的成本下降了约50%。
文献综述

风力发电综述能源短缺、环境污染是人们目前面临的两个紧迫问题。
风能是一种清洁的可再生能源,风力发电是风能利用的主要形式,它在减轻环境污染、解决偏远地区居民用电问题等方面起着突出作用。
下面我将结合我查找的,从以下几个方面说明一下我对风力发电的认识。
一、风力发电的发展史。
风能用于发电只有100多年的时间。
19世纪末,丹麦首先研制了风力发电机,采用蓄电池充放电方式供电。
20世纪30年代到60年代末,西方国家开始大力研发技术发杂的大、中型风力发电机组,当时的机组多采用木制叶片、固定的轮毂的侧尾舵调速,科技工作者也对风电并网问题进行了初步研究。
在此时期,丹麦的Gedser 200 kW风力发电机组意义重大,它采用了异步发电机、定桨距风轮和叶片端部有制动翼片等设计。
到了20世纪70年代,风力发电进入了迅猛发展阶段。
20世纪90年代,丹麦维斯塔公司生产了一台55\11kW的风力发电机组,其技术先进,可靠性高。
由于选用了两种不同的功率电机,在低风速和高风速时,风能资源都能得到充分利用,被称为现代风力发电机的雏形。
二、风力发电的特点及其存在的问题。
风电的突出优点是环境效益好,不排放任何有害气体和废弃物。
风力发电厂的建设工期短,单台风力发电机组的安装仅需几周,从土建、安装到投产,1万千瓦级的风力场建设期只需要半年到一年的时间。
此外风力发电还具有投资规模灵活,可靠性高,运行维护简单等优点。
目前,风力发电存在的问题有:(1)发电成本高。
成本高的主要原因是风力发电机生产成本较高及风力发电机在运行时的维护费用较高。
(2)风力发电机尚存在一些质量问题。
如风力发电机的寿命还难以达到20~30年,叶片断裂、控制系统失灵等事故还有发生。
(3)风力发电机组运行时抗干扰性有待解决。
(4)其它待解决的问题。
如提高风力发电质量以及机用蓄电池的攻关等问题。
三、风力发电机原理及结构简介。
风力发电机是一种将风能转换为电能的能量转换装置,它包括风力机和发电机两个部分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
文献综述报告(2015届本科)学院:工程学院专业:电气工程及其自动化班级:电气2班姓名:张越学号:1127226指导教师:谢嘉2015年 6 月小型风力发电系统研究与设计前言:随着近年来地球温室效应加重,传统化石燃料供应愈发紧张,人们开始进行新能源的寻找和开发。
而风能作为一种无污染的可再生能源,其利用简单、取之不尽用之不竭的特点使其在新能源领域脱颖而出。
据研究,如果全球风能总量的1%被利用,那么世界3%的能源就可以被节省下来。
风能的利用在未来也许会取代传统化石燃料以及核能等能源方式。
世界各国均把风力发电作为应对能源短缺、大气污染、节能减排等问题的有效解决措施。
而小型发电系统在日常生活中如何应用也受到越来越多的关注。
1 风力发电研究的背景和意义风力发电是电力可持续发展的最佳战略选择。
清洁、高效成为能源生产和消费的主流,世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。
从 20 世纪 90 年代开始,世界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气,而是太阳能发电、风力发电等可再生能源。
世界各地都在通过立法或不同的优惠政策积极激励、扶持发展风电技术,而中国是风能资源较丰富的国家,更需要开发利用风电技术。
技术创新使风电技术日益成熟。
目前,在发达国家风电的年装机容量以 35.7%高速度增长。
一个重要原因是各国积极以科学的发展观,采取技术创新,使风电技术日益成熟。
目前单机容量 50kW、600kW、750kW 的风电机组已达到批量商业化生产的水平,并成为当前世界风力发电的主力机型,兆瓦级的机组也已经开发出来,并投入生产试运行。
同时,在风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料,风电控制系统和保护系统广泛应用电子技术和计算机技术,有效地提高风力发电总体设计能力和水平,而且新材料和新技术对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。
技术进步使风电成本具有市场竞争能力。
长期以来,人们以风电电价高于火电电价为由,一直忽视风电作为清洁能源对于能源短缺和环境保护的意义,忽视了风电作为一项高新技术产业而将带来的巨大前景。
近 10 年来,风电的电价呈快速下降的趋势,并且日趋接近常规发电的成本。
世界风力发电能力每增加一倍,成本就下降 15%。
按照这一规律计算,近几年的风电增长率一直保持在 30%以上,这就意味着每隔 30 个月左右,成本就会下降 15%。
风力发电将能迅速缓解我国能源急需和电力短缺的局面,近两年中国出现大面积的缺电,风能发电对于缓解缺电具有非同寻常的意义。
风电的诸多优势中,一个重要特点是风电上马快,不像火电、水电的建设需要按年来计算,风电在有风场数据的前提下其建设只需要以周、月来计算,即风场是可以在短时间内完成的。
世界风电正在以 33%甚至在部分国家以 60%以上的增速发展,我国完全有可能以迅速发展风电的模式来解决我国燃眉之急的电力短缺。
2 世界风电发展现状进入 21 世纪,全球可再生能源也在不断发展,而在可再生能源中风能始终保持最快的增长态势,并成为继石油燃料、化工燃料之后的核心能源,目前世界风能发电厂以每年 32%的增长速度在发展,2008 年初,全球风力发电机容量达 5000 万MW。
由此可见,风电正在以超出预期的发展速度不断增长。
如今在全球的风能发展中,欧洲风能发电的发展速度很快,预计 15 年之后欧洲人口的一半将会使用风电。
欧洲是目前全世界风力发电发展速度最快,同时也是风电装机最多的地区。
2007年底欧洲地区累计风电装机容量为 2930 万千瓦,约占全球风电总装机容量的 73%。
尽管 2007 年欧洲风电装机增长幅度有所放缓,年增幅由2006 年的 35%降为 23%,不过随着一些欧洲国家海上风电项目的发展,预计欧洲地区风电装机仍将维持快速增长的势头。
美洲地区风电装机容量达 690 万千瓦,占全球风电总装机的 17%。
亚洲地区风力发电与美欧相比还比较缓慢,除印度一支独秀以外,其它国家风电装机容量均很小。
风电累计装机容量居前五位(到 2003 年底)的国家依次是:德国(14612 MW )、西班牙(6420 MW )、美国(6361 MW )、丹麦(307 MW )和印度(2120 MW )。
到 2007 年底,全球风力发电装机容量已突破四千万千瓦,风力发电占全球电力供应的0.5%。
2007 年全球新增风电装机容量便超过 830 万千瓦,而过去 5 年来全球风电装机容量年均增长速度超过 26.3%。
目前全世界风电工业规模约为 120 亿美元,预计到2020 年可望达到 1200 亿美元。
在欧洲,德国的风电发展处于领先地位。
在近期德国制定的风电发展长远规划中指出到2025 年风电要实现占电力总用量的 25%,到 2050 年实现占总用量的 50%的目标。
其中丹麦风能产业年营业额在 30 亿欧元左右,并网发电机组达 312 万千瓦,风能发电量占全国电力总量的 22%,居全球首位;而在该国的西北部地区,这个比例甚至已经达到 100%,预计 2030 年,丹麦全国 40%的电力都将来自风能。
同时亚洲的风电也保持较快的发展势头,印度则是发展中国家的典型。
2006 年印度风力发电装机容量达 298.5 万千瓦,位居全球第五,而且建立了风电设备产业,能生产70%的风机零部件及 1000 千瓦以上级别的风机整机,风机及部件出口欧美。
印度政府积极推动风能的发展,鼓励大型企业进行投资发展风电,并实施优惠政策激励风能制造基地,目前印度已经成为世界第 5 大风电生产国。
丹麦 BTM 咨询公司 2005 年 5 月所做的市场预测报告称,全球 2005 年至 2009 年新安装机组容量年平均增长率为 16.6%;预计 2009 年的增长率高达 26%,这么高的预期值是因为美国市场和亚洲主要市场的增长;2009 年之后预计 2010-2014 年的年增长率为10.4%。
随着全球风能的快速发展,风能将会成为 21 世纪全球经济发展所需的重要能源。
同时我们相信其他可再生能源也将会持续发展并得到充分利用,以满足人类对能源的不断增长的需求。
3 我国风电发展现状中国陆地 10 米高度层实际可开发的风能储量为 2.53 亿千瓦,风能资源丰富的地区主要集中在北部、西北和东北的草原、戈壁滩以及东部、东南部的沿海地带和岛屿上。
考虑到近海风能,总储量应该不止 2.53 亿千瓦。
风电项目通常要求年利用小时数高过2000 小时,目前中国已经建成的风电场平均利用小时约 2300 小时,主要位于“三北”地区(西北、东北和华北)及东南沿海。
2003 年底,我国并网风电投产规模最大的省份依次为:辽宁(22.3%)、新疆(18.2%)、内蒙古(15.7%)、广东(15.2%)、浙江(5.9%)等。
中国风电真正开始有较大规模的发展是从 1996 年、1997 年开始的。
截至 2004 年底,中国有43 家风电场,安装 1291 台风力发电机组,并网风力发电装机容量为 76 万千瓦,名列世界第十,亚洲第三。
由于化石能源(石油、煤炭等)价格上涨、供电形势紧张、国家政策鼓励等原因,近年来我国风电建设再次加速。
2004 年全国在建、拟建项目的装机容量约 150 万千瓦,其中正在施工的约 42万千瓦,可研批复的 68 万千瓦,项目建议书批复的 45 万千瓦;其中,包括 5 个 10 万千瓦特许权项目。
类似的特许权项目,国家还将陆续推出 20 余个。
由于发展时间尚短,我国风力发电存在一些不足。
目前,我国尚未建立风资源数据库,现有的全国风资源分布图很粗,无法满足现在风电场选址的要求,迫切需要进一步细化。
我国海岸线较长,发展海上风电场也是一个方向,但目前我国尚未进行近海风资源调查。
我国对风资源的测量和分析方法不够完善,尤其是对复杂地形,在选择测风点和风资源分析方面缺少先进的技术和经验。
风电场优化设计方面技术比较落后,缺乏先进的工具和系统的方法。
我国风电场的运行和维护水平与国外风电场及国内火电生产和运行相比,也有明显的差距,缺乏对运行过程中出现的问题的详细记录和分析。
2002年,中国电科院的调查发现,我国很多风电场建成后实际年均发电量比预测值低20-30%,极少数风电场甚至低达 40%;很多风电场的年平均容量系数只有 0.21-0.24(年利用小时数 1840-2100),少于 0.3 的期望值。
原因之一即是筹建前的测量与评估时存在问题。
有的是因为在测风阶段重视不够,还有的是因为目前风能分析软件依赖进口,国外地形、气候与中国有一定差异。
虽然技术上存在着差距,但是经过一些年的迅猛发展,也取得了一定成效我国陆续研制出兆瓦级风力发电机组,并且成功在风场运行发电,海上风力发电机的研发也在有条不紊地进行。
不仅大型风力发电机发展趋势好,小型风力发电机也得到了迅猛发展。
由我国自行研制开发的小型风力发电机组具有启动风速低、低速性能好、限速可靠、具有较宽的工作范围,而且成本低,价格便宜,可在我国广大地区使用。
目前,广大农牧区内的用户已经可以通过小型风力发电机组看电视和照明。
一些边防岛均上以前用柴油发电机的用户,也逐渐改变用小型风力发电机发电。
此外,公园、别壁庭院、高速公路旁、江边等地方,也都安装了小型风力发电机组,作为一道道亮丽的风景,供人们欣赏。
4 小型风力发电机简介风力发电机种类很多,但总的来说可以分为两类。
一类是水平轴风力发电机,即风轮的旋转轴与风向平行。
大多这类风力发电机配备有偏航装置,使得风机机船能根据需要来转动。
其中,小型风力发电机一般依靠尾舵被动对风,而大型风力发电机一般通过风向传感器以及电动机来实现主动对风。
另一类是垂直轴风力发电机,即风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向。
这类风力发电机无需对风,相对于水平轴风力发电机,这是一大优点,它还有着结构设计简单等等优点。
风力发电机组由运行方式主要分为两类。
一类是独立式风力发电机组,即发电机发出的电能不并网,而通过蓄电池储存起来,负载直接从蓄电池中用电。
当风速很小或为零时,蓄电池还负责向风力发电机供电,保持控制系统正常的运行。
这种风力发电机组的单机容量很小,这一类风机一般使用在用电量很小的场合,或者混合其他能源形成互补供电系统。
另一类是并网型风力发电机组,它们和电网并联运行,即使把发出的洁净能源送到电网上去,是一种相当经济的模式。
当风速很小或为零时,风机从电网得电来保持控制系统的正常运行。
目前大型风力发电机多采用这种运行方式,既可以单台并网,也可以上百台组成风力发电厂并网,成为电网的常规能源。
并网型风力发电机组中有时还附带蓄电池,这样使得风力发电机组更加灵活,当电网故障掉电的时候,也能通过蓄电池供电保证风力发电机组的正常运行。
并网型风力发电机组的整体框图如图所示图4-1并网型风力发电机组的整体框图图中,箭头表示电能的流动方向。