我国风力发电的现状和未来剖析

新疆大学电气工程学院风力发电基础课程作业

题目: 我国风力发电的现状和未来

上课老师: 学生姓名：

所属院系：电气工程学院

专业：电气工程机系自动化

班级：电气09-4班

日期：2013/3/10日

我国风力发电的现状与前景

0引言

随着经济社会的高速发展能源、环境等已经成为制约着当今人类生存和发展紧迫问题。常规能源以煤、石油、天然气为主不仅资源有限而且造成了严重的污染。因此对可再生能源的开发利用特别是对风能的开发利用已受到世界各国的高度重视。风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源大力发

展风能这一清洁能源已成为世界各国的重要战略选择。近年来我国风电产业及技术水平发展迅猛。我国幅员辽阔海岸线长拥有丰富的风能资源风能储量很大分布面广开发利用潜力巨大。通过对风力发电原理的简要分析总结我国风力发电的现状对进一步推动风电产业及技术的健康可持续发展具有重要意

义。

1风力发电的原理

1.1发电原理

太阳光照射在地球的表面上它使地表的温度升高地表的空气受热膨胀变轻而往上升。热空气上升后低温的冷空气横向流入这种空气的流动就产生了风。上升的空气因逐渐冷却变重而下降由于地表温度较高又会加热空气使之上升这种对流也会形成风。由此可见风的能量是来自太阳的。太阳辐射出来的光和热是地球上风形成的源泉。风力发电的原理说起来非常简单最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成。空气流动的动能作用在叶轮上将动能转换成机械能从而推动叶轮旋转。如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连就会带动发电机发出电来。风力发电是将风能转换为机械功的动力机械又称风车。广义地说它是一种以太阳为热源以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。风力发电的原理是利用风力带动风车叶片旋转

再透过增速机将旋转的速度提升来促使发电机发电。依据目前的风车技术大

约是每秒三公尺的微风速度微风的程度便可以开始发电。小型风力发电系统效率很高但它不是只由一个发电机头组成的而是一个有一定科技含量的小系统风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要各部分功能为叶片用来接受风力并通过机头转为电能尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能机头的转子是永磁体定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定故其输出的是1325V变化的交流电须经充电器整流再对蓄电瓶充电使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源把电瓶里的化学能转变成交流220V市电

才能保证稳定使用。

1.2风力发电机的构成

机舱机舱包容着风力发电机的关键设备包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子即转子叶片及轴。转子叶片捉获风并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上每个转子叶片的测量长度大约为20米而且被设计得很象飞机的机翼。轴心转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。低速轴风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上转子转速相当慢大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管来激发空气动力闸的运行齿轮箱齿轮箱左边是低速轴它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。高速轴及其机械闸高速轴以1500转每分钟运转并驱动发电机。它装备有紧急机械闸用于空气动力闸失效时或风力发电机被维修时。

发电机通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上最大电力输出通常为500至1500千瓦。偏航装置借助电动机转动机舱以使转子

正对着风。偏航装置由电子控制器操作电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风力发电机偏航。通常在风改变其方向时风力发电机一次只会偏转几度。电子控制器包含一台不断监控风力发电机状态的计算机并控制偏航装置。为防止任何故障即齿轮箱或发电机的过热该控制器可以自动停止风力发电机的转动并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。液压系统用于重置风力发电机的空气动力闸。冷却元件包含一个风扇用于冷却发电机。此外它包含一个油冷却元件用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。塔风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势因为离地面越高风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。风速计及风向标用于测量风速及风向。

2我国风力发电的现状

2.1我国风力发电的由来

我国的风力发电是于20世纪50年代后期开始进行研究和试点工作的当时在吉林、辽宁、新疆等省、区建设了容量在10kw以下的小型风力发电场但其后就处于停滞状态。到了20世纪70年代中期以后在世界能源危机的影响下

特别是在农村、牧区、海岛等地方对电力迫切需求的推动下我国的一些地区和部门对风力发电的研究、试点和推广应用又给予了重视与支持但在这一阶段

其风电设备都是独立运行的。直到1986年在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场后从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段但其特点是规模和单机容量均较小。到1990年已建成4座并网型风电场总装机容量为4.215mw其最大单机容量为200kw。在此基础上风力发电从1991年起

开始步入了逐步推广阶段到1995年全国共建成了5座并网型风电场装机总容量为36.1mw最大单机容量为500kw。1996年后风力发电进入了扩大建设规模的阶段其特点是风电场规模和装机容量均较大最大单机容量为1300kw[2]。我国可开发和利用的风能储量约为l0亿kW其中陆地上风能储量约253亿kw (依据陆地上离地10 m高度资料计算)海E可开发和利用的风能储量约75亿kW共计10亿kW[3]。风能资源非常丰富.

2.2我国风力发电的现状

中国风电2010年新增装机容量达到18,928兆瓦占全球新增装机容量48%超过美国成为世界第一大风电市场.

图1 我国风力发电总容量趋势

“十一五”期间中国的并网风电得到迅速发展。2007年以来中国风电产业规模延续暴发式增长态势。内蒙古、新疆、辽宁、山东、广东等地风能资源丰富风电产业发展较快。2010年10000兆瓦的发展目标在2008年就已达到《可再生能源中长期规划》中2020年30000兆瓦的风电装机目标也在2010年提前实现。作为节能环保的新能源风电产业赢得历史性发展机遇近年来发展势头迅猛。2010年全国累计风电装机容量已突破40000兆瓦海上风电大规模开发正式起步。国内风电市场竞争形势日趋激烈使得企业在满足国内需求的基础上积极拓展海外市场。

3 风力发电存在的问题