国内外风力发电技术现状与展望(新能源)ppt

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图2 中世纪精品传统风力机
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• 在产业革命期间，由于蒸汽机的出现，
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
行。到1960年，仍在运行的风力机不到 1000台。
• 美国中西部的多叶式风力提水机，在十
八世纪末曾多达数百万台。
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欧洲(特别是荷兰 和比利时)使 用的荷兰式风 力机。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 组。
课程教学目标
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； 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。
最初的古代风力机是一种简单的垂直 轴风力机，公元644年波斯人制造了立 轴式磨面用风力机，图1为古代风力机。
丹 麦
200 15
24
30
3
30
1931
2
33.5
19411945
3
1954
2
30
1955
3
24
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 额定 额定 叶轮 叶轮 叶片 塔高 投运年
名 功率 风速 直径 转速
数
m
份
kW
m/s
m
r/min
西 德
100
8
34
42
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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 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 (4.5MW-5MW)。
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2MW风力发电机组（丹麦Vestas 公司）
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德国Enercon公 司首台E126/6MW风力发 电机样机于2007 年11月在德国的 埃姆登安装完成。
本、苏联、加拿大等国都对大力开发 风能制定了规划，制定了采取扶持资 助的鼓励性政策和法规。中国也开始 重视风能的研究和开发。
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• 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。
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• 随后荷兰、瑞典、英国相继建成了自
己的海上风电场。截止到2004年底， 全球风力发电总装机为47000MW，离岸 风力发电总装机为620MW, 占总装机到 了13.2%。
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• 目前，已经具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和德国 著名的Enercon公司。风力发电机大型
和湖泊抽水。
• 中国宋朝是风力机的全盛时期，当时
流行着垂直轴天津风车。
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• 在16世纪，荷兰先后建造了当时的第一
个制油厂、第一个造纸厂以及锯木厂，
这些都是利用风力机作动力的。
• 1745年荷兰人发明了旋转机头并获专利，
应用在荷兰风力磨坊。
• 到19世纪中叶，在荷兰有9000台传统风
力机在运行，图2为中世纪传统风力机。
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叶片由金属 做成、风轮 直径3－5m、 功率500－ 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
力机和3万台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
力发电机，1908年丹麦已建成几百个小 型风力发电站。
• 自20世纪初至60年代末，一些国家对风
化、巨型化趋势十分明显。
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• 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）
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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在兆瓦级技术上
早已形成主流，如美国为1.5MW，丹麦 为2.0－3.0MW。另外，4.5MW风电机组 也已经在2004年汉诺威世博会上亮相， 目前Repower的风机型号是最大的，其 5MW风机风轮直径达126m。
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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 额定 额定 叶轮 叶轮 叶片 塔高 投运
名 功率 风速 直径 转速
数
m
年份
kW
m/s
m
r/min
苏 联
100 10.5
30
30
美 国
1250
13.5
53.3
26
英 国
100 15.25 15.3Baidu Nhomakorabea
130
英 国
100 13.5 24.4 95.4
能资源的开发，尚处于小规模的利用阶 段。
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• 从20世纪50年代到60年代，中国研制
了十几种风力发电机，最大的已超过 30千瓦。
• 从60年代开始研制的小型风力提水机，
有30种不同型号，对我国开发利用风 能起到了积极作用。
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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）
法 国
132 12.5 21.2
56
法 国
800 16.7 30.2 47.3
英 国
100 18.5 15.2
75
法 国
1000 17
35
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2
24
19571968
3
1958
3
32.3
19581962
3
10.7 1959
3
1963
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• 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20世纪60年代末
相继都停止了运转。
• 但是，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20世纪70年代后期的风电
技术大发展奠定了基础。
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• 1973年，国际上出现了石油危机，不
少国家面临能源短缺的困境，为此提 出了能源多样化发展战略，因而风能 的研究和开发工作又重新得到了重视。
• 美国、荷兰、丹麦、英国、德国、日
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图１ 古代精风品 力机
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• 以后又发展了一种水平轴风力机，它
的风轮具有十根梁，其间用张线固定， 每根梁上有一块小帆布。至今在江苏 一带还可见到竹木帆布结构的风力机。 这种风力机在农田灌溉和盐池提水方 面仍起到重要作用。
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中世纪风力机
• 到公元11世纪，在中东古代风力机应
用很广泛。到13世纪，这种风力机传 到了欧洲。到14世纪，荷兰率先改进 了古代风力机，并广泛利用这种改进 后的风力机为莱茵河三角洲的沼泽地