国内外风力发电技术现状

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我国风力发电现状及其技术发展

我国风力发电现状及其技术发展

我国风力发电现状及其技术发展
一、我国风力发电的现状
我国风力发电是使用大气中变化的风能来发电的一种新型可再生能源。

我国风力发电的发展取得了显著的成效。

截止2024年底,全国风电装机
容量已经达到157.2GW,占我国总装机容量的5.63%,其中,大型风电机
组装机容量达到125.7GW,小型风力发电机组装机容量达到31.5GW。

截止2024年底,我国的风力发电发电量已经达到180亿千瓦时,占
全国发电量的2.59%,其中大型风力发电发电量达到146亿千瓦时,小型
风力发电发电量达到34亿千瓦时。

2024年至2024年,我国风力发电发
电量增长了近6.7%,大型风力发电发电量增长了4.7%,小型风力发电发
电量增长了23.4%。

随着发电量的增加,风力发电对新能源的贡献率不断提高,2024年
新增装机容量中风力发电比例达到39.5%,新增发电量中风力发电比例达
到31.7%,成为可再生能源发电新增装机容量和发电量的主力。

二、我国风力发电技术发展
(一)推动大型风机发展
我国大型风力发电的发展趋势主要表现在两个方面:一是大型风机发
展趋势,二是风电项目科学规划的发展趋势。

浅谈风力发电技术的现状及发展前景

浅谈风力发电技术的现状及发展前景

浅谈风力发电技术的现状及发展前景摘要:主要介绍了风力发电机的主要组成、种类、我国风力资源的分布情况、发展前景、风力发电的优越性,以及我国风力发电亟待解决的问题。

关键词:风力发电;资源分布;风机的分类;发展前景风能是一种可再生的清洁能源,近30年来,国际上在风能的利用方面,无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。

风力发电技术日臻完善,并网型风力发电机单机额定功率最大已经到5MW,叶轮直径达到126m。

今后,国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。

1 风力发电机的主要组成1.1 小型风力发电机小型水平轴风力机主要组成部分有:风轮、发电机、塔架、调向机构、蓄能系统、逆变器等。

(1)风轮风轮是风力机从风中吸收能量的部件,其作用是把空气流动的动能转变为风轮旋转的机械能。

水平轴风力发电机的风轮是由1~3个叶片组成的。

叶片的结构形式多样,材料因风力机型号和功率大小而定,如木心外蒙玻璃钢叶片、玻璃纤维增强塑料树脂叶片等。

(2)发电机在风力发电机中,已采用的发电机有3种,即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。

小型风力发电机多采用同步或异步交流发电机,发出的交流电通过整流装置转换成直流电。

(3)塔架塔架用于支撑发电机和调向机构等。

因风速随离地面的高度增加而增加,塔架越高,风轮单位面积捕捉的风能越多,但造价、安装费等也随之加大。

(4)调向机构垂直轴风力机可接受任何方向吹来的风,因此不需要调向机构。

对于水平轴风力机,为了得到最高的风能利用效率,应用风轮的旋转面经常对准风向,需要对风装置。

常用的调向机构主要有尾舵、舵轮、电动对风装置。

(5)限速机构当风速高于风力机的设计风速时,为了防止叶片损坏,需要对风轮转速进行控制。

(6)贮能装置贮能装置对独立运行的小型风力机是十分重要的。

其贮能方式有热能贮能、化学能贮存。

(7)逆变器用于将直流电转换为交流电,以满足交流电气设备用电的要求。

1.2 大型风力发电机组大型风力发电机组由两大部分组成:气动机械部分和电气部分。

风能发电技术的现状和发展趋势

风能发电技术的现状和发展趋势

风能发电技术的现状和发展趋势Introduction随着全球经济的不断发展,能源需求也在不断增加。

然而,许多传统的能源资源正逐步枯竭,因此我们需要寻找更加可持续、环保的能源。

风能发电便是这样一种被广泛认可的能源。

Main body1. 风能发电技术的现状风能发电已成为全球能源转型的关键领域。

截至2021年,全球风力发电容量已经达到了743.8吉瓦,覆盖了全球30%以上的电力需求量。

尽管如此,风能发电在技术和规模上仍处于不断发展和完善的阶段。

目前,风能发电技术主要可以分为两种类型:一种是水平轴风力发电机组,另一种则是垂直轴风力发电机组。

其中,水平轴风力发电机组是目前应用最广泛的一种。

2. 风能发电技术的发展趋势随着风能发电的不断发展,其技术也在不断升级和改进。

以下是几种可能的发展趋势:(1)更高效的风力发电设备:一些最新的研究表明,通过增加风力发电设备的叶片数量和长度,可以极大地提高风力发电的效率水平。

此外,一些公司也在探索如何利用人工智能和机器学习等技术来进一步提高发电设备的效率和可靠性。

(2)海上风电项目的发展:海上风电项目是风能发电领域的一个热点,由于其风速更高,可利用率更高。

目前,全球海上风力发电的容量已经达到了30吉瓦,而这一数字预计未来几年还将继续增长。

此外,由于海上环境的恶劣,海上风电项目需要更加耐用和可靠的风力发电设备,这也将推动风力发电技术的进一步发展。

(3)蓄能技术的发展:因为风能发电存在不稳定性,这使得蓄能技术的研究和应用越来越受关注。

目前,蓄能技术主要包括电池、压缩空气和熔盐硬盘等多种方式,这些技术可以解决风力发电在低风或无风情况下的能量存储问题,从而为风力发电的可靠性提供了更多可能性。

3. 求稳定发展,需要共同努力尽管风能发电技术的发展迅速,但仍存在一些挑战需要克服。

其中一个最显著的问题是风电场的规模太小,以至于它们无法灵活地应对需求方的不同需求。

此外,风能发电的系统集成和配套技术等附带技术还需要进一步完善。

风力发电发展现状及前景浅析

风力发电发展现状及前景浅析

风力发电发展现状及前景浅析摘要:能源产业支撑着社会经济不断向前发展,随着能源消耗的日益增长、社会环境意识的不断提升,可再生新能源的开发和利用受到了世界各国的普遍重视。

风能具有清洁、安全、可再生的特点,是重要的可再生新能源之一。

风力发电作为能源利用的重要手段,是对传统能源发电的重要补充,可以有效缓解电力行业对煤炭、石油等传统能源的依赖,实现电力行业的能源结构多样化。

再者,风力发电也有利于环境和生态的保护,不同的发电形式都会对环境造成不同程度的影响,风力发电相对于传统能源发电,空气污染近乎零,气候改变也非常低,水质污染以及野生动物等方面影响也近乎零。

鉴于此,本文主要分析探讨了风力发电发展现状及前景,以供参阅。

关键词:风力发电;发展现状;前景引言随着我国经济的不断发展,各行各业都迎来了新的发展机遇,风力发电也正是如此。

近几年来,全球气候变暖的问题越来越严重,在这样的情况下,开发并且使用清洁能源是我国发电行业主要的发展方向。

从这一方面来看,风力发电的发展前景十分可观。

风力发电的发展实际上是环保意识的重要体现,为了解决各种各样的环境问题,使用无污染的清洁能源是非常有必要的,但是就目前我国风力发电的情况来看,在很多方面都存在着问题,因此,相关工作人员应该对风力发电的发展现状进行分析,为其提供更好的发展前景。

1风力发电发展现状1.1西方国家风力发电的发展现状在全球环境恶化的同时人们把更多的关注放在了开发新能源上,自20世纪70年起,全世界范围内都在努力的寻找一种新能源,力求寻找一条同时满足发展资源环境与经济的两全之策。

因此在这种情况下,全世界一同把目光放在了这种具有巨大潜力的,优越性突出的新能源上——风能。

例如,德国和西班牙等欧洲国家采取了长期保护性电价政策,为风电和其他可再生能源开发商提供担保的上网电价,并要求电力公司与风力发电开发商签署长期购电合同;在英国和美国对风能采取了配额制政策,这一项规定要求在国家总电力供应量中,风能等可再生能源应占有一定的比重,并达到规定数量。

2024年微风发电市场发展现状

2024年微风发电市场发展现状

微风发电市场发展现状引言近年来,随着环境保护和可再生能源的重要性日益凸显,微风发电作为一种清洁能源的代表,逐渐受到人们的重视。

相比传统的火力发电和燃油发电,微风发电具有取之不尽、利用全天候等优势,因此在能源行业中呈现出了良好的发展势头。

本文将介绍微风发电市场的发展现状,并探讨未来的发展趋势。

市场规模与增长趋势根据相关数据统计显示,目前全球微风发电市场规模正在快速扩大。

2019年,全球微风发电市场规模达到XX GW,预计到2025年将超过XX GW。

这一趋势主要受到环境意识的提高和政府的支持政策的推动。

各国纷纷采取措施,鼓励开展微风发电项目,包括提供资金补贴、优惠税收政策等。

因此,微风发电市场在未来几年内将继续保持快速增长的态势。

主要市场分布情况目前,全球微风发电项目主要分布在北美、欧洲和亚洲等地。

其中,美国、中国和德国是全球微风发电市场最大的三个国家。

在美国,微风发电市场得到了各州政府的大力支持,通过引入激励措施和建立合理的发电价格机制,鼓励了企业和个人参与微风发电项目。

中国作为世界上最大的能源消费国之一,大力推动清洁能源发展,微风发电作为其中的重要组成部分,得到了广泛关注和支持。

德国则以其先进的技术和政策支持,成为欧洲微风发电市场的领导者。

技术与应用研究进展在微风发电技术方面,目前主要有传统的水平轴风力发电机和新型的垂直轴风力发电机两种主流技术。

水平轴风力发电机具有成熟、稳定的特点,广泛应用于大规模风电场。

而垂直轴风力发电机则在小规模微风发电领域有着更好的适应性。

此外,随着技术的发展,一些新型材料和结构设计也被应用于微风发电机的研制,提高了发电效率和可靠性。

微风发电的应用领域也越来越广泛。

除了大规模风电场外,微风发电技术也逐渐应用于建筑、交通和农业等领域。

例如,在城市建设中,高楼大厦的顶部和外墙可以利用微风发电技术,为建筑提供部分电力需求;在交通方面,微风发电技术可以应用于公交车站和地铁站等场所,为装备充电等提供便利。

风力发电工程行业现状分析报告及未来五至十年发展趋势

风力发电工程行业现状分析报告及未来五至十年发展趋势

风力发电工程行业现状分析报告及未来五至十年发展趋势一、引言风力发电作为一种可再生能源,正逐渐发展成为全球能源转型的重要组成部分。

本文将以业内资深精英人士的水平,对风力发电工程行业的现状进行深入分析,并展望未来五至十年的发展趋势。

二、行业现状分析市场规模不断扩大随着全球对清洁能源需求的增加和环境保护意识的提高,风力发电市场规模不断扩大。

许多国家和地区纷纷制定政策,鼓励和支持风力发电工程的建设。

同时,风力发电的成本不断降低,使其具备了更大的市场竞争力。

技术水平不断提升风力发电工程作为一项技术密集型的工程,需要各种高效、可靠的技术支撑。

随着技术的不断进步,风力发电设备的效率和可靠性不断提高。

例如,新型的风力发电机组设计和创新的叶片材料可以提高发电效率和抗风能力。

这些技术的进步推动了风力发电工程行业的发展。

市场竞争日益激烈由于风力发电市场前景广阔,吸引了众多企业进入。

市场竞争激烈,企业争夺订单和项目,并通过技术创新和成本控制来提高自身竞争力。

这种竞争不仅加剧了价格竞争,也推动了技术的不断创新和发展。

三、未来五至十年发展趋势政策支持将更加明确随着全球对可持续能源的需求增加,政府对风力发电工程的政策支持将更加明确。

政府将继续出台更多的激励政策,如补贴和税收减免等,以促进风力发电工程的发展。

同时,政府还会加强对风力发电工程的监管和管理,确保其安全、高效运行。

技术创新将进一步推动行业升级未来五至十年,风力发电工程行业将面临更多的技术创新机遇。

新型风力发电机组设计和创新的叶片材料将进一步提高风能的捕捉效率和风电机组的性能。

同时,智能化、数字化技术的应用将提高风力发电设备的运行管理效率。

海上风电发展潜力巨大海上风电发展具有巨大的潜力。

海上风力资源更加丰富且稳定,可以提供更稳定的发电量。

未来五至十年,海上风电工程将成为风力发电行业的重要发展方向。

同时,随着技术的进步和成本的降低,海上风电的商业化运行将逐渐实现。

国际合作和市场拓展助推行业发展风力发电工程行业需要加强国际合作,共同应对全球能源转型的挑战。

浅议风力发电技术现状及存在问题

浅议风力发电技术现状及存在问题近年来,随着环保理念的普及和能源需求的不断增加,风力发电技术作为可再生能源之一受到了越来越多的关注。

目前,全球范围内风力发电技术已经相对成熟,但是仍然存在一些问题。

一、技术现状对于技术现状而言,目前已经出现了多种风力发电机组类型,如水平轴、竖轴、直驱、齿轮传动等。

节能减排方面,风力发电的节能效应越来越显著。

而在风力场建设方面,我国已经取得了一定成果,尤其是在内蒙古大额的风力场建设方面。

二、存在的问题1.风电机组的稳定性问题由于风力资源的不一致性,导致风电机组的输出不稳定,严重影响了风力发电的可靠性。

目前,解决输出不稳定问题的方法通常是采用多台机组联合运行或者引入储能技术等。

2.风电场的布局问题对于风电场而言,布局是非常关键的。

若机组密密麻麻排列缺乏规律,则会造成机组之间互相影响,进而降低风电场的发电效率。

因此,在设计布局时,应该遵循最佳布局原则,保证风电机组的最大发电效益。

3.零部件的可靠性问题风电机组零部件的可靠性是影响风力发电利用率和实用价值的重要因素。

目前,我国还没有完全掌握风电机组关键零部件的核心技术,尤其是大型风机轮毂的制造等。

对于风电场而言,交通、环保亦是非常重要的问题。

目前,一些风力发电场的交通不方便,会严重影响风电场的发电效益。

另外,风电场还会带来噪音、光污染等环保问题,甚至影响邻近居民的生活质量。

5.可再生能源发电价格高昂目前,风力发电的构建、维护成本较高,致使其发电价格偏高,难以和传统发电企业竞争,这也是限制可再生能源发电领域发展的重要因素之一。

总体而言,风力发电技术已经逐渐成熟,但在实践应用中仍然存在一些问题。

未来,我们需要进一步加强风力发电技术的研究和发展,推动风力发电技术的逐步进步,推动可再生能源发电的革命。

风力发电技术现状及发展趋势

风力发电技术现状及发展趋势一、本文概述随着全球能源结构的转型和环保意识的日益增强,风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式,正逐渐在全球范围内得到广泛的关注和应用。

本文旨在全面概述风力发电技术的现状以及未来的发展趋势,从而为读者提供一个清晰、深入的理解风力发电行业发展的脉络和前景。

我们将从风力发电的基本原理出发,探讨当前风力发电技术的发展水平、主要挑战和应对策略,以及预测未来风力发电技术的创新方向和可能的市场变化。

通过对风力发电技术的深入研究和综合分析,本文旨在为读者提供一个全面、系统的视角,以期在推动风力发电技术的持续发展和优化中发挥积极作用。

二、风力发电技术现状风力发电技术,作为一种清洁、可再生的能源技术,近年来在全球范围内得到了广泛的关注和应用。

随着科技的不断进步和政策的持续推动,风力发电技术已经取得了显著的进展。

在硬件设备上,风力发电机的设计日趋成熟,单机容量不断增大,从早期的几百千瓦发展到现在的数兆瓦甚至更大。

风力发电机组的叶片材料、发电机效率、齿轮箱和轴承的耐久性等方面都有了显著提升。

同时,风电场的建设和管理也日趋规范化,风电机组的运维效率得到了极大的提高。

在技术创新方面,风力发电领域正在不断探索新的突破点。

包括智能化控制、海上风电、储能技术、电网接入等在内的多个领域都在积极开展研究和应用。

例如,智能化控制技术的应用使得风电场能够更准确地预测风速、优化运行策略,从而提高发电效率。

海上风电的发展则充分利用了海洋资源的优势,为风电行业开辟了新的发展空间。

在政策环境上,许多国家都出台了支持风力发电的政策,包括税收优惠、补贴、上网电价优惠等。

这些政策的实施为风力发电技术的发展提供了有力的保障。

随着全球气候变化和环境问题日益严重,风力发电作为清洁能源的重要组成部分,其地位和作用也日益凸显。

然而,尽管风力发电技术已经取得了显著的进展,但仍面临一些挑战和问题。

例如,风电场的选址和建设受到地理和气候条件的限制;风电场的运维成本较高,需要进一步提高运维效率;风电在电网中的接入和调度也存在一定的问题等。

2024年风电行业深度研究报告

一、行业概述风电是指利用风能将机械能转化为电能的过程。

随着全球对清洁能源需求的增加和环保意识的提高,风电行业得到了迅猛发展。

2024年,全球风电装机容量达到了486.7GW,较上年增长了14.6%。

中国是全球最大的风电装机国家,占全球总装机容量的28.8%。

二、市场规模2024年,全球风电装机市场规模达到了76.4GW,较上年增长了3.5%。

其中,中国市场规模达到了23.3GW,占据了全球总市场规模的30.5%。

中国市场的增长主要得益于政府对清洁能源的推动和政策支持。

三、技术进步2024年,全球风电技术继续迭代升级,新一代大容量风机得到了广泛应用。

同时,风电设备的可靠性和稳定性也有了显著提高。

在风电场设计方面,高海拔、低温、恶劣环境的风电场设计成为了发展重点。

四、政策环境在全球范围内,各国政府继续加大对风电行业的政策支持力度。

2024年,中国政府发布了《关于推进风电行业健康发展的若干意见》,提出了一系列支持风电行业发展的措施,包括加大对风电产业链的支持力度、扩大风电市场规模等。

五、挑战与机遇尽管风电行业面临着一些挑战,如高成本、能源储存技术不成熟等,但是依然存在着巨大的发展机遇。

随着技术进步和产业链的不断完善,风电成本逐渐下降,越来越多的国家将转向清洁能源,为风电行业带来了更多的市场机遇。

六、投资分析根据数据显示,2024年全球风电行业的投资规模达到了1071亿美元,较上年增长了12.1%。

其中,中国的风电投资规模达到了317亿美元,占全球总投资规模的29.7%。

投资主要集中在风电设备制造、风电场建设和运营等领域。

七、未来发展趋势随着全球对清洁能源需求的增加和可再生能源技术的进步,风电行业有望继续保持快速增长。

预计到2024年,全球风电装机容量将超过800GW。

同时,随着新一代风机的出现和风电场规模的扩大,风电的竞争力将进一步增强。

总结:2024年全球风电行业取得了可喜的发展成果,中国作为全球最大的风电装机国家,也在行业发展中发挥着举足轻重的作用。

2024年海上风电市场分析现状

2024年海上风电市场分析现状概述海上风电作为可再生能源的重要组成部分,近年来在全球范围内得到了快速发展。

本文旨在分析海上风电市场的现状,包括发展趋势、市场规模、主要参与者以及面临的挑战。

发展趋势海上风电的发展趋势呈现出以下几个方面:1.技术进步:随着技术的不断革新和完善,海上风电设备的效率不断提高,风机容量日益增大,海上风电场规模逐渐扩大。

2.成本下降:随着规模效益的逐步体现,海上风电的建设、运营和维护成本不断下降,使得海上风电相比传统能源来源更具有竞争力。

3.政策支持:各国政府对海上风电的发展给予了积极支持,通过制定政策措施、提供财政补贴等方式,推动了海上风电的快速增长。

市场规模海上风电市场的规模持续扩大,呈现出以下几个特点:1.全球市场:目前海上风电市场主要集中在欧洲地区,尤其是英国、德国和荷兰等国家。

此外,亚洲地区的中国和韩国等国家也在积极推动海上风电的发展。

2.安装容量:根据行业报告,截至2019年底,全球海上风电累计装机容量已超过20000兆瓦,其中欧洲占据主导地位,占比超过85%。

3.增长预测:未来几年,海上风电市场预计将保持较高速度的增长。

根据欧洲风能协会的预测,到2030年,欧洲的海上风电装机容量将增加到多于30000兆瓦。

主要参与者海上风电市场涉及到多个参与者,包括风电设备制造商、风电项目开发商、投资机构等。

其中,风电设备制造商是市场的重要参与者之一,主要有以下几家公司:1.Vestas:丹麦风机制造商,全球占有率最高的海上风电设备制造商之一。

2.Siemens Gamesa:德国风机制造商,拥有丰富的海上风电项目经验。

3.GE Renewables:美国通用电气旗下的风电部门,致力于开发先进的海上风电技术。

此外,风电项目开发商和投资机构也在海上风电市场中发挥着重要的角色,通过投资和开发项目来推动市场的增长。

面临的挑战海上风电市场在快速发展的同时也面临一些挑战:1.成本问题:建设海上风电设施的成本仍相对较高,尤其是在海上风况复杂的地区。

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国内外风力发电技术现状与发展趋势风电参考 来源:内蒙古农业大学新能源技术研究所 作者:田德 发布时间:2007.09.11 风能是一种可再生的清洁能源。近30年来,国际上在风能的利用方面,无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善,并网型风力发电机单机额定功率最大已经到5MW,叶轮直径达到126m。截止2005年世界装机容量已达58,982MW,风力发电量占全球电量的1%。中国成为亚洲风电产业发展的主要推动者之一,其总装机容量居世界第8位,2005年新增装机容量居世界第6位。今后,国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。

1 引 言 风是最常见的自然现象之一,是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”,流动空气具有的动能称之为风能。因此,风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织(WMO)和中国气象局气象科学研究院分析,地球上可利用的风能资源为200亿kW,是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW,海上可利用的风能是陆地上的3倍,50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍,风能资源非常丰富。

风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一[1]。风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水,而且还有风力致热、风帆助航等。因此,开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力,从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。在本文中,将对国内外风力发电技术的现状和发展趋势进行论述。

2 风力发电基本知识 2.1 风能的计算公式 空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为A,则当风速为V的风流经叶轮时,单位时间风传递给叶轮的风能为

(1) 其中:单位时间质量流量m=ρAV (2) 在实际中, (3) 式中: PW—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能,即风能功率,W; Cp—叶轮的风能利用系数; hm—齿轮箱和传动系统的机械效率,一般为0.80—0.95,直驱式风力发电机为1.0; he—发电机效率,一般为0.70—0.98; r—空气密度,kg/m3; A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积,m2; V—风速,m/s。

2.2 贝茨(Betz)理论 第一个关于风轮的完整理论是由德国哥廷根研究所的A·贝茨于1926年建立的。 贝茨假定风轮是理想的,也就是说没有轮毂,而叶片数是无穷多,并且对通过风轮的气流没有阻力。因此这是一个纯粹的能量转换器。此外还进一步假设气流在整个风轮扫掠面上的气流是均匀的,气流速度的方向无论在风轮前后还是通过时都是沿着风轮轴线的。

通过分析一个放置在移动空气中的“理想”风轮得出风轮所能产生的最大功率为 (4) 式中:Pmax—风轮所能产生的最大功率; —空气密度,kg/m A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积,m2; V—风速,m/s。 这个表达式称为贝茨公式。其假定条件是风速与风轮轴方向一致并在整个风轮扫掠面上是均匀的[2]。

将(4)式除以气流通过扫掠面A时风所具有的动能,可推得风力机的理论最大效率 (5) (5)式即为有名的贝兹(Betz)理论的极限值。它说明,风力机从自然风中所能索取的能量是有限的,其功率损失部分可以解释为留在尾流中的旋转动能。 能量的转换将导致功率的下降,它随所采用的风力机和发电机的型式而异,因此,风力机的实际风能利用系数Cp<0.593[3]。

2.3 温度、大气压力和空气密度 通过温度计和气压计测试出实验地点的环境温度和大气压,由下式计算出空气密度。 (6) 式中:ρ—空气密度,kg/m3;

h—当地大气压力,Pa; t—温度,℃。 从空气密度公式可以看出,空气密度的大小与大气压力、温度有关。 2.4 风力机的主要组成 1) 小型风力发电机 小型水平轴风力机主要组成部分有:风轮、发电机、塔架、调向机构、蓄能系统、逆变器等。 (1)风轮 风轮是风力机从风中吸收能量的部件,其作用是把空气流动的动能转变为风轮旋转的机械能。水平轴风力发电机的风轮是由1~3个叶片组成的。叶片的结构形式多样,材料因风力机型号和功率大小而定,如木心外蒙玻璃钢叶片、玻璃纤维增强塑料树脂叶片等。

(2)发电机 在风力发电机中,已采用的发电机有3种,即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。小型风力发电机多采用同步或异步交流发电机,发出的交流电通过整流装置转换成直流电。 (3)塔架 塔架用于支撑 发电机和调向机构等。因风速随离地面的高度增加而增加,塔架越高,风轮单位面积捕捉的风能越多,但造价、安装费等也随之加大。

(4)调向机构 垂直轴风力机可接受任何方向吹来的风,因此不需要调向机构。对于水平轴风力机,为了得到最高的风能利用效率,应用风轮的旋转面经常对准风向,需要对风装置。常用的调向机构主要有尾舵、舵轮、电动对风装置。

(5)限速机构 当风速高于风力机的设计风速时,为了防止叶片损坏,需要对风轮转速进行控制。 (6)贮能装置 贮能装置对独立运行的小型风力机是十分重要的。其贮能方式有热能贮能、化学能贮存。 (7)逆变器 用于将直流电转换为交流电,以满足交流电气设备用电的要求。

2) 大型风力发电机 大型风力发电机组由两大部分组成:气动机械部分和电气部分。气动机械部分包括风轮、低速轴、增速齿轮箱、高速轴,其功能是驱动发电机转子,将风能转换为机械能。电气部分包括异步发电机、电力电子变频器、变压器和电网,其功能是将机械能转换为频率恒定的电能。近年来,又研制成功了直驱式变速恒频风力发电机组(无增速齿轮箱)。

3 风力机与风力发电技术 3.1 风力机与风力发电技术的发展史 风能,是人类最早使用的能源之一。远在公元前2000年,埃及、波斯等国已出现帆船和风磨,中世纪荷兰与美国已有用于排灌的水平轴风车。我国是世界上最早利用风能的国家之一,早在距今1800年前,我国就有风力提水的记载。1890年丹麦的P·拉库尔研制成功了风力发电机,1908年丹麦已建成几百个小型风力发电站。自二十世纪初至二十世纪六十年代末,一些国家对风能资源的开发,尚处于小规模的利用阶段[4]。 随着大型水电、火电机组的采用和电力系统的发展,1970年以前研制的中、大型风力发电机组因造价高和可靠性差而逐渐被淘汰,到二十世纪六十年代末相继都停止了运转。这一阶段的试验研究表明,这些中、大型机组一般在技术上还是可行的,它为二十世纪七十年代后期的大发展奠定了基础。

1980年以来,国际上风力发电机技术日益走向商业化。主要机组容量有300kW、600kW、750kW、850kW、1MW、2MW。1991年丹麦在Vindeby建成了世界上第一个海上风电场,由11台丹麦Bonus 450kW单机组成,总装机4.95MW。随后荷兰、瑞典、英国相继建成了自己的海上风电场。

目前,已经备离岸风力发电设备商业生产能力的厂家,主要有丹麦的Vestas(包括被其整合的NEG-Micon),美国的GE风能,德国的Nordex、Repower、Pfleiderer/Prokon、Bonus和德国著名的Enercon公司。单机额定功率覆盖范围从2MW、2.3MW、3.6MW、4.2MW、4.5MW到5MW。叶轮直径从80m、82.4m、100m、110m、114m、116m到126m。

3.2 风力机的种类 风力发电机是把风能转换为电能的装置,鉴于风力发电机种类繁多,因此分类法也是多种。按叶片数量分,单叶片,双叶片,三叶片,四叶片和多叶片;按主轴与地面的相对位置分,水平轴、垂直轴(立轴)式;按桨叶工作原理分,升力型、阻力型。目前风力发电机三叶片水平轴类型居多。

水平轴风力机,风轮的旋转轴与风向平行,如图1所示;垂直轴风力机,风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向,如图2所示。

4 国内外风力发电的现状 4.1 世界风力发电的现状 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。如表1所示,截止2005年12月31日世界装机容量已达58,982MW,年装机容量为11,310MW,增长率为24%;风力发电量占全球电量的1%,部分国家及地区已达20%甚至更多。2005年世界风电累计装机容量最多的十个国家见表2,前十名合计51750.9MW,约占世界总装机容量的87.7%。

2005年国际风电市场份额的分布多样化进程呈持续发展趋势:有11个国家的装机容量已高于1,000MW,其中7个欧洲国家(德国、西班牙、意大利、丹麦、英国、荷兰、葡萄牙),3个亚洲国家(印度、中国、日本),还有美国。亚洲正成为发展全球风电的新生力量,其增长率为48%[5]。 2002年欧洲风能协会(EWEA)与绿色和平组织(Greenpeace International)发表了一份标题为“风力 12(Wind Force 12)”的报告,勾画了风电在2020年达到世界电量12%的蓝图。报告声明这份文件不是预测,而是从世界风能资源、世界电力需求的增长和电网容量、风电市场发展趋势和潜在的增长率、与核电和大水电等其他电源技术发展历程的比较以及减排CO2等温室气体的要求,论证了风电达到世界电量12%的可能性。报告还指出中国2020年风电装机有可能达到1.7亿千瓦[6]、[7]。

4.2 国内风力发电的现状 根据国家气象科学院的估算[8],我国陆地地面10米高度层风能的理论可开发量为32亿kW,实际可开发量为2.53亿kW。海上风能可开发量是陆地风能储量的3倍。

内蒙古 实际可开发量 0.618亿kW 西藏 实际可开发量 0.408亿kW 新疆 实际可开发量 0.343亿kW 青海 实际可开发量 0.242亿kW 黑龙江 实际可开发量 0.172亿kW

2005年中国除台湾省外新增风电机组592台,装机容量50.3万kW。与2004年当年新增装机19.8万kW相比,2005年当年新增装机增长率为254%。

截至2005年底,中国除台湾省外累计风电机组1864台,装机容量126.6万kW,风电场62个。分布在15个省(市、自治区、特别行政区),它们按装机容量排序如表3所示。与2004年累计装机76.4万kW相比,2005年累计装机增长率为65.6%。2005年风电上网电量约15.3亿kW.h[9]。

中国“十一五”国家科技支撑计划重大项目“大功率风电机组研制与示范”支持1.5~2.5MW、2.5MW以上双馈式变速恒频风电机组的研制;1.5~2.5MW、2.5MW以上直驱式变速恒频风电机组的研制;1.5MW以上风电机组叶片、齿轮箱、双馈式发电机、直驱式永磁发电机的研制及产业化;1.5MW以上双馈式风电机组控制系统及变流器、直驱式风电机组控制系统及变流器的研制及产业化;近海风电场建设关键技术的研究;近海风电机组安装及维护专用设备的研制;大型风电机组相关标准制定及风电技术发展分析等16个课题的研究[10]。“十一五”末,我国风电技术的自主研发能力将接近世界前沿水平。

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