风力发电的历史及国内外风电现状

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图2 中世纪传统风力机
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欧洲( 欧洲(特别 是荷兰和 比利时) 比利时)使 用的荷兰 式风力机 现有900 现有900 台左右， 一部分作 为游览用 在运行， 大型的有 直径超过 20米的机 20米的机 组。
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中国宋朝是风力机的全盛时期， 中国宋朝是风力机的全盛时期，当时流行着 是风力机的全盛时期 垂直轴天津风车。 垂直轴天津风车。
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ＲＥＰＯＷＥＲ公司
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美国加州风电场
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国内风力发电发展现状
• 自1986年建设山东荣成第一个示范风电场 1986年建设山东荣成第一个示范风电场 年建设山东荣成
至今，经过二十多年的努力，风电场装机 二十多年的努力 至今，经过二十多年的努力， 规模不断扩大。截止2007年底 年底， 规模不断扩大。截止2007年底，全国已建 158个风电场 累计安装风电机组6469 个风电场， 6469台 成158个风电场，累计安装风电机组6469台， 装机规模已达5,906MW（590万kW）。 5,906MW 装机规模已达5,906MW（590万kW）。 • 2007年当年新增容量3,304MW（330万 2007年当年新增容量 年当年新增容量3,304MW（330万 kW） kW）中，内资企业生产的风电机组所占市 场份额已达56%，首次超过了外资。 场份额已达56%，首次超过了外资。但是 累计容量内资企业占45%。 累计容量内资企业占45%。
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• 随后荷兰、瑞典、英国相继建成了自 随后荷兰 瑞典、英国相继建成了自 荷兰、
己的海上风电场 截止到2004年底， 己的海上风电场。截止到2004年底， 海上风电场。 2004年底 全球风力发电总装机容量为47000MW 47000MW， 全球风力发电总装机容量为47000MW， 离岸风力发电总装机容量为620MW, 离岸风力发电总装机容量为620MW, 占 总装机容量的13.2% 13.2%。 总装机容量的13.2%。
级技术已成为主流，如美国为1 MW， 级技术已成为主流，如美国为1.5MW， 已成为主流 丹麦为2 MW。另外， MW风电 丹麦为2.0－3.0MW。另外，4.5MW风电 机组也已经在2004 2004年汉诺威世博会上 机组也已经在 2004 年汉诺威世博会上 出现，目前Repower Repower的风机型号最大的 出现，目前Repower的风机型号最大的 MW风力发电机 是 5MW 风力发电机 ， 它的风轮直径达 126m 126m。
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• 目前，已经具备离岸风力发电设备商 目前，
业生产能力的厂家，主要有丹麦的 业生产能力的厂家，主要有丹麦的 Vestas（包括被其整合的NEG Micon）， NEGVestas（包括被其整合的NEG-Micon）， 美国的GE风能，德国的Nordex GE风能 Nordex、 美国的GE风能，德国的Nordex、 Repower、Pfleiderer/Prokon和 Repower、Pfleiderer/Prokon和 Enercon公司 风力发电机大型化、 公司。 Enercon公司。风力发电机大型化、巨 型化趋势十分明显。 型化趋势十分明显。
苏 联 美 国 英 国 英 国 丹 麦
3 2 3 2 3
30 33.5
1931 194119411945 1954
30 24
1955 1957
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表1 国际上1970年以前研制的100kW级及以上的风力发电机组
国 名 额定 功率 kW 100 132 800 100 1000 额定 风速 m/s 8 12.5 16.7 18.5 17 叶轮 直径 m 34 21.2 30.2 15.2 35 叶轮 转速 r/min 42 56 47.3 75 叶片 数 塔高 m 投运年 份
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2MW风力发电机组（丹麦Vestas 2MW风力发电机组（丹麦Vestas 公司）
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德国Enercon 德国Enercon公 Enercon公 司首台E 司首台E126/6MW风力发 126/6MW风力发 电机样机于2007 电机样机于2007 11月在德国的 年11月在德国的 埃姆登安装完成。 埃姆登安装完成。
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• 美国中西部的多叶式风力提水机，在十 美国中西部的多叶式风力提水机 多叶式风力提水机，
八世纪末曾多达数百万台。 八世纪末曾多达数百万台。 多达数百万台 • 在产业革命期间，由于蒸汽机的出现， 产业革命期间，由于蒸汽机的出现， 蒸汽机的出现 荷兰的风力机利用开始走下坡路。 荷兰的风力机利用开始走下坡路。 • 到20世纪，荷兰只有2500台风力机在运 20世纪 荷兰只有2500 世纪， 2500台 1960年 行。到1960年，仍在运行的风力机不到 1000台 1000台。
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200W浓缩风能型风力发电机 200W浓缩风能型风力发电机
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500W风力发电机组（商都牧机有限责任公司） 500W风力发电机组（商都牧机有限责任公司）
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表1 国际上1970年以前研制的100kW级及以上的风力发电机组
国 名 额定 功率 kW 100 1250 100 100 200 额定 风速 m/s 10.5 13.5 15.25 13.5 15 叶轮 直径 m 30 53.3 15.3 24.4 24 叶轮 转速 r/min 30 26 130 95.4 30 叶片 数 塔高 m 投运 年份
最初的古代风力机是一种简单的垂直 最初的古代风力机是一种简单的垂直 轴风力机，公元644 644年 轴风力机，公元644年波斯人制造了立 轴式磨面用风力机， 为古代风力机。 轴式磨面用风力机，图1为古代风力机。
2图１Biblioteka 古代风力机3• 以后又发展了一种水平轴风力机，它 以后又发展了一种水平轴风力机 水平轴风力机，
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• 1980年以来，国际上风力发电机技术 1980年以来，
日益走向商业化 日益走向商业化。主要机组容量有 商业化。 300kW、600kW、750kW、850kW、1MW、 300kW、600kW、750kW、850kW、1MW、 2MW。1991年丹麦在Vindeby（温纳比） 年丹麦在Vindeby 2MW。1991年丹麦在Vindeby（温纳比） 建成了世界上第一个海上风电场 第一个海上风电场， 建成了世界上第一个海上风电场，由 11台450kW单机组成 单机组成， 11台450kW单机组成，总装机容量 4.95MW。 4.95MW。
西 德 法 国 法 国 英 国 法 国
2 3 3 3 3
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195719571968 1958
32.3 10.7
195819581962 1959 1963
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• 随着大型水电、火电机组的采用和电 随着大型水电 火电机组的采用和电 大型水电、
力系统的发展，1970年以前研制的中、 力系统的发展，1970年以前研制的中、 年以前研制的中 大型风力发电机组因造价高和可靠性 大型风力发电机组因造价高和可靠性 而逐渐被淘汰， 20世纪60年代末 世纪60 差而逐渐被淘汰，到20世纪60年代末 相继都停止了运转。 相继都停止了运转。 • 但是，这一阶段的试验研究表明，这 但是，这一阶段的试验研究表明， 些中、大型机组一般在技术上还是可 它为20世纪70 20世纪70年代后期的风电 行的，它为20世纪70年代后期的风电 技术大发展奠定了基础 奠定了基础。 技术大发展奠定了基础。
。
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• 德国Repower公 德国Repower公
司研制的5MW的 司研制的5MW的 风电机组也已 经试验成功， 机组已经在爱 尔兰海上安装 运行
。
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• Multibrid半 Multibrid半
直驱型（混 合型） 5MW 机组也已试 运行
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。
• 海上风电场发展
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丹麦哥本哈根海上风电场
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• 200/50kW风力发电机（意大利Riva Calzoni公司） 200/50kW风力发电机（意大利Riva Calzoni公司） • 110kW风力发电机（德国Ventis 公司） 110kW风力发电机（德国Ventis
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兆瓦级风电机组的研究与开发
• 现在世界上风电机组的研发中 ， 兆瓦 现在世界上风电机组的研发中，
课程教学目标
历史、现状与发展趋势：兴趣、重要性； 历史、现状与发展趋势：兴趣、重要性； 结构组成、基本原理：入门、基础知识； 结构组成、基本原理：入门、基础知识； 运行特性、基本理论：为继续深造打基础。 运行特性、基本理论：为继续深造打基础。
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风力机发展简史
• 古代风力机
• 风能，是人类最早使用的能源之一。 风能，是人类最早使用的能源之一。 最早使用的能源之一
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叶片由金属 做成、 做成、风轮 直径3 5m、 直径3－5m、 功率500－ 功率500－ 1000W， 1000W，
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近现代风力机
• 在19世纪末，丹麦拥有3千台工业用的风 19世纪末 丹麦拥有3千台工业用的风 世纪末，
力机和3万台用于家庭和农场的风力机 力机和3万台用于家庭和农场的风力机。 用于家庭和农场的风力机。 • 1890年丹麦的皮·拉库尔研制成功了风力 1890年丹麦的皮 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 发电机，1908年丹麦已建成几百个小型 风力发电站。 风力发电站。 • 自20世纪初至60年代末，一些国家对风 20世纪初至60年代末 世纪初至60年代末， 能资源的开发，尚处于小规模的利用阶 能资源的开发，尚处于小规模的利用阶 段。
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• Enercon 在 德 国 安 装 了 第 五 代 样 机 为
4.5MW ， 风轮直径达 112m 。 已经有 3 种 MW， 风轮直径达112 112m 已经有3 超过3MW的风机投入商业化 的风机投入商业化， 超过3MW的风机投入商业化，新一代兆 瓦级风机的样机已经进入测试阶段 MW- MW)。 (4.5MW-5MW)。