中國風力發(fā)電發(fā)展規(guī)劃設(shè)想(編輯修改稿)
2024-10-14 02:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 風輪掃掠面上是均勻的[2]。將(4)式除以氣流通過掃掠面A時風所具有的動能，可推得風力機的理論最大效率（5）(5)式即為有名的貝茲（Betz）理論的極限值。它說明，風力機從自然風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)換將導致功率的下降，它隨所采用的風力機和發(fā)電機的型式而異，因此，風力機的實際風能利用系數(shù)Cp 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?shù)卮髿鈮毫?，Pa； 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)。 風力機的主要組成1)小型風力發(fā)電機小型水平軸風力機主要組成部分有：風輪、發(fā)電機、塔架、調(diào)向機構(gòu)、蓄能系統(tǒng)、逆變器等。（1）風輪 風輪是風力機從風中吸收能量的部件，其作用是把空氣流動的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L輪旋轉(zhuǎn)的機械能。水平軸風力發(fā)電機的風輪是由1~3個葉片組成的。葉片的結(jié)構(gòu)形式多樣，材料因風力機型號和功率大小而定，如木心外蒙玻璃鋼葉片、玻璃纖維增強塑料樹脂葉片等。（2）發(fā)電機在風力發(fā)電機中，已采用的發(fā)電機有3種，即直流發(fā)電機、同步交流發(fā)電機和異步交流發(fā)電機。小型風力發(fā)電機多采用同步或異步交流發(fā)電機，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)電機和調(diào)向機構(gòu)等。因風速隨離地面的高度增加而增加，塔架越高，風輪單位面積捕捉的風能越多，但造價、安裝費等也隨之加大。（4）調(diào)向機構(gòu)垂直軸風力機可接受任何方向吹來的風，因此不需要調(diào)向機構(gòu)。對于水平軸風力機，為了得到最高的風能利用效率，應(yīng)用風輪的旋轉(zhuǎn)面經(jīng)常對準風向，需要對風裝置。常用的調(diào)向機構(gòu)主要有尾舵、舵輪、電動對風裝置。（5）限速機構(gòu)當風速高于風力機的設(shè)計風速時，為了防止葉片損壞，需要對風輪轉(zhuǎn)速進行控制。（6）貯能裝置貯能裝置對獨立運行的小型風力機是十分重要的。其貯能方式有熱能貯能、化學能貯存。（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)大型風力發(fā)電機大型風力發(fā)電機組由兩大部分組成：氣動機械部分和電氣部分。氣動機械部分包括風輪、低速軸、增速齒輪箱、高速軸，其功能是驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子，將風能轉(zhuǎn)換為機械能。電氣部分包括異步發(fā)電機、電力電子變頻器、變壓器和電網(wǎng)，其功能是將機械能轉(zhuǎn)換為頻率恒定的電能。近年來，又研制成功了直驅(qū)式變速恒頻風力發(fā)電機組（無增速齒輪箱）。風力機與風力發(fā)電技術(shù) 風力機與風力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展史風能，是人類最早使用的能源之一。遠在公元前2000年，埃及、波斯等國已出現(xiàn)帆船和風磨，中世紀荷蘭與美國已有用于排灌的水平軸風車。我國是世界上最早利用風能的國家之一，早在距今1800年前，我國就有風力提水的記載。1890年丹麥的P拉庫爾研制成功了風力發(fā)電機，1908年丹麥已建成幾百個小型風力發(fā)電站。自二十世紀初至二十世紀六十年代末，一些國家對風能資源的開發(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、大型風力發(fā)電機組因造價高和可靠性差而逐漸被淘汰，到二十世紀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、大型機組一般在技術(shù)上還是可行的，它為二十世紀七十年代后期的大發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1980年以來，國際上風力發(fā)電機技術(shù)日益走向商業(yè)化。主要機組容量有300kW、600kW、750kW、850kW、1MW、2MW。1991年丹麥在Vindeby建成了世界上第一個海上風電場，由11臺丹麥Bonus 450kW單機組成。隨后荷蘭、瑞典、英國相繼建成了自己的海上風電場。目前，已經(jīng)備離岸風力發(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NEGMicon），美國的GE風能，德國的Nordex、Repower、Pfleiderer/Prokon、Bonus和德國著名的Enercon公司。單機額定功率覆蓋范圍從2MW、。葉輪直徑從80m、100m、110m、114m、116m到126m。 風力機的種類風力發(fā)電機是把風能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，鑒于風力發(fā)電機種類繁多，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。目前風力發(fā)電機三葉片水平軸類型居多。水平軸風力機，風輪的旋轉(zhuǎn)軸與風向平行，如圖1所示；垂直軸風力機，風輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或氣流方向，如圖2所示。國內(nèi)外風力發(fā)電的現(xiàn)狀 世界風力發(fā)電的現(xiàn)狀目前，中、大型風力發(fā)電機組已在世界上40多個國家陸地和近海并網(wǎng)運行，風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日世界裝機容量已達58,982MW，年裝機容量為11,310MW，增長率為24%；風力發(fā)電量占全球電量的1%，部分國家及地區(qū)已達20%甚至更多。2005年世界風電累計裝機容量最多的十個國家見表2，%。2005年國際風電市場份額的分布多樣化進程呈持續(xù)發(fā)展趨勢：有11個國家的裝機容量已高于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)展全球風電的新生力量，其增長率為48%[5]。2002年歐洲風能協(xié)會（EWEA）與綠色和平組織（Greenpeace International）發(fā)表了一份標題為“風力 12（Wind Force 12）”的報告，勾畫了風電在2020年達到世界電量12%的藍圖。報告聲明這份文件不是預測，而是從世界風能資源、世界電力需求的增長和電網(wǎng)容量、風電市場發(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，論證了風電達到世界電量12%的可能性。[6]、[7]。國內(nèi)風力發(fā)電的現(xiàn)狀根據(jù)國家氣象科學院的估算[8]，我國陸地地面10米高度層風能的理論可開發(fā)量為32億kW。海上風能可開發(fā)量是陸地風能儲量的3倍。內(nèi)蒙古 實際可開發(fā)量 西藏實際可
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