关于离网型风力发电系统的研究

关于离网型风力发电系统的研究

【摘要】进入二十一世纪以来，人民的生活水平在不断的提高，但是经济的增长带来的是资源的浪费，和环境的污染，近几年来，环境的恶化进一步加大，政府对于环境的重视程度不断提高，随着国民素质的普遍提高，环保意识不断的增强。那么为了缓解环境的压力，人们开始研发新型能源。风能作为一种新型能源，逐渐受到人们的重视。风能具有很多有点。它最重要的是无污染，能量来自于自然界存在的风力。在一些地区，风力发电已经成为了主要的电力来源，缓解了火力发电造成的环境污染。本文就风力发电中的离网型发电系统做系统的介绍。希望能够对今后的风力发电系统提供一些参考和借鉴，将风力发电的一些前景展现出来，以供人们参考。

【关键词】风力发电；离网原理；特性；发展前景

随着经济的飞速发展以及不可再生能源的大量消耗，风能作为一种绿色能源已成为研究的热点。风力发电有很多的优点，例如：占地少、无污染等。在各个地区都受到了广泛地欢迎。随着科技的发展，风力发电技术不断提高，离网型系统作为比较古老的系统慢慢的被社会所淘汰，它对偏远地区的人们来说还是极其重要的。同时，它在各方面的原理对于风力系统的发展具有指导意义。

1.风力发电系统的现状

风力发电无需借助外部能源，风险性小，也不会造成大气污染。这些优点使得风力发电得到了广泛应用和大力发展。

目前，绝大多数国家都已应用了风力发电系统。我国拥有着较为丰富的风力资源，是较早利用风力发电的国家。我国的偏远地区由于地形、自然条件的限制，电网无法到达，此时离网型风力发电系统便处于无可替代的地位，为人们带来了极大的便利。

1.1国内风力发展现状

我国于20世纪60年代初期开始发展风能发电，首先采用的是离网式小风机技术。我国因没有充分依靠国内机电制造业基础，没有吸收引进国外先进技术，力求自主研发。这就导致了我国风电建设比较落后。目前，国内的风电容量设备大部分是从国外引进的成套设备，致使风力发电设备成本增高，为了保证收益，导致电费增高。与火力发电、水力发电相比，缺少市场竞争力。经过我国政府有关部门的积极规划和支持，我国在风电装机容量的世界排名从2004年的第10位历经3年跃居到了第5位，发展迅猛，由此可见，我国的风力发展潜力巨大。

1.2国外风力发展现状

美国等西方国家于20世纪80年代开始研发风力发电技术，并将风力发电进

行商业化运营。世界风力发展总体上处于上升趋势，装机容量以每年30%的增长率增加，外国风力发电的发展方式和先进技术，对我国风电产业的发展有一定的借鉴意义和促进作用。世界上大部分国家已经把发展风电作为本国能源建设的一个重点项目来扶持。风力发电对经济的促进作用不容小觑，无论是从世界的角度还是从我国的角度，风力发电都将成为世界能源领域里的主力军。

2.离网型小风电的现状

我国开始尝试并网型风力发电前，主要是依靠离网型风力发电。内蒙古、新疆等地较为广泛的应用了离网型小风电技术，1997年就已经有155000台微型风力机在牧区、山区运行。极大满足了农牧民家用电需求。但近年来，由于风力发电技术的迅猛发展，大部分地区开始采用大风机发电技术，离网型小风电逐渐萎缩。

2.1应用领域

目前，应用离网型小风点机组的仍然是地处偏远地区或无供用电地区的农、牧、渔民。其中，内蒙古在政府的大力支持下凭借其独有的地理优势和丰富的风能资源，大力发展了离网型小风电，成为我国最广泛应用离网型风电机组的地区。

2.2技术方面

由于重视程度的不足，导致技术上不能快速提高，配件质量不过关，性能过差，蓄电池和逆变控制器极大影响了发电系统的效率。离网型风电发电技术相对于大风机发电技术较为落后。

2.3生产厂家的经济利润

生产小型风力发电机组的原材料价格不断上涨，而主要购买小型风力发电机组的又是经济收入有限的农、牧、渔民。厂家涨价空间受限，利润不断减小，导致厂家积极性下降。

3.离网型小风力发电系统的原理及其特性

3.1发电机的构造及结构原理

离网型风力发电机组，别名独立运行的风力发电机组。其运行主要分为两个大阶段：一是，通过风轮将风能转化为机械能。二是，风轮通过带动发电机旋转从而将风能转化成的机械能再转化为电能。离网型风力发电机组的部件组成有很复杂，主要有风轮、发电机、逆变器等。

3.2发电系统特性

离网型小型风力发电系统即可以采用直流发电机，也可以采用交流发电机。

目前主要采用永磁电机，极大简化了发电系统的结构。

3.3风轮机系统特性分析

永磁直驱风力发电系统把风力作为原动力，将风轮机和永磁同步发电机同轴联接，利用风轮机将风能转化为机械能再转化为电能。风电转化效率由风轮机对风能的捕获能力决定。

3.4储能装置特性分析

由于风能具有不确定性和间接性，故当风力发电机获得足够的电能时，必须配备适当的储能装置将多余的电能存储起来，以便弱风或无风期间可以正常供电。为了实现风力发电系统的稳定不可或缺的便是储能装置。

3.5电能变换电路的功能特性

风速是在不断变化的，极不稳定，导致风力发电系统中输出的电压和电流也是不稳定的。需采取整流后获得直流电，可以通过电池控制器对蓄电池充电，或给直流负载供电。

4.发展前景

我国地域辽阔，地形复杂，一些偏远地区电网无法到达，此时离网型小风电就发挥了极其重要的角色。为偏远地区的人民带来了电能，极大的便利了人们的生产和生活。

4.1融入城市

目前离网型小风电主要应用于偏远地区，其实它完全可以走进我们的城市，既可以方便我们用电，又可以作为一种景观，供人们欣赏。

4.2风力发电在农业上的应用

有的果蔬需要冷藏才可以保持新鲜度，若这些果蔬无法按时发往城市就会给农民带来不小的困扰，所以我们可以在农田附近建造小型的冷藏库，利用风力发电带动压缩机制冷，以实现制冷效果。

随着地下水的不断减少，农民灌溉出现了问题，很多时候根本打不上水来。我们便可以利用风能发电带动水泵运作。方便农民灌溉。

冬天天气寒冷，导致大棚里温度过低，蔬菜无法生长，目前好多农家采用用灯泡打光来提高大棚里的温度。这是我们便可以在大棚旁边建立一个小型风能发电站来为灯泡供电。