風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

1、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)緒論1第1頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華21-1 風(fēng)與風(fēng)力資源一、風(fēng)的產(chǎn)生與特性產(chǎn)生：風(fēng)是地球外表大氣層由于太陽(yáng)的熱輻射而引起的空氣流動(dòng)；大氣壓差是風(fēng)產(chǎn)生的根本原因。特性：周期性、多樣性、復(fù)雜性第2頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華3二、風(fēng)的能量與測(cè)量1、產(chǎn)生能量的基本要素： 風(fēng)具有一定的質(zhì)量和速度。2、風(fēng)能的一些主要特性參數(shù)：如風(fēng)能、風(fēng)能密度、風(fēng)速與風(fēng)級(jí)、風(fēng)向與風(fēng)頻以及風(fēng)的測(cè)量等。1）風(fēng)能：空氣運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能稱為“風(fēng)能”。2）風(fēng)能密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)單位截面積的風(fēng)能。3）風(fēng)速與風(fēng)級(jí)：風(fēng)速就是空

2、氣在單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離，國(guó)際上的單位是米秒(m/s)或千米小時(shí)(kmh)。分13級(jí)4）風(fēng)向與風(fēng)頻：通常把風(fēng)吹來(lái)的地平方向定為風(fēng)的方向，即風(fēng)向。風(fēng)頻是指風(fēng)向的頻率，即在一定時(shí)間內(nèi)某風(fēng)向出現(xiàn)的次數(shù)占各風(fēng)向出現(xiàn)總次數(shù)的百分比，5）風(fēng)的測(cè)量：風(fēng)的測(cè)量?jī)x器主要有風(fēng)向器、杯形風(fēng)速器和三杯輕便風(fēng)向風(fēng)速表等。第3頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華4三、風(fēng)力資源據(jù)理論計(jì)算，太陽(yáng)輻射到地球的熱能中約有2被轉(zhuǎn)變成風(fēng)能，全球大氣中總的風(fēng)能量約為10 14MW，其中蘊(yùn)藏的可被開發(fā)利用的風(fēng)能約有3.510 9MW，這比世界上可利用的水能大10倍。（一）世界風(fēng)力資源分布根據(jù)世界能

3、源理事會(huì)的有關(guān)資料，地球表面有27的地區(qū)年平均風(fēng)速高于5ms(距地而10m高)。如將這些地方用作風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，則每km2的風(fēng)力發(fā)電能力最大值可達(dá)8Mw，總裝機(jī)容量可達(dá)24x1013w。據(jù)分析，實(shí)際上陸地面積中風(fēng)力大于5ms 的地區(qū)，其中僅4有可能安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。第4頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華5世界風(fēng)能資源評(píng)估第5頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華6(二)中國(guó)風(fēng)力資源中國(guó)風(fēng)能資源十分豐富，全國(guó)風(fēng)能儲(chǔ)量約4.8 310 9MW ，可開發(fā)利用的風(fēng)能資源總量達(dá)2.53億kw。 在中國(guó)，風(fēng)能資源主要分布在新疆、內(nèi)

4、蒙古等北部地區(qū)和東部至南部沿海地帶及島嶼。1、風(fēng)能最佳區(qū)：(1)東南沿海、山東半島、遼東半島以及海上島嶼。(2)內(nèi)蒙古、甘肅北部。(3)黑龍江南部、吉林東部。2、風(fēng)能較佳區(qū)：(1)西藏高原中北部。（2）三北北部。(3)東南沿海(離海岸線2050kM)3、風(fēng)能可利用區(qū)：(1)兩廣沿海。(2)大小興安嶺山區(qū)。3)東從遼河平原向西，過(guò)華北太平原經(jīng)西北到最西端，左側(cè)繞西藏高原邊緣部分，右側(cè)從華北向南面淮討、長(zhǎng)江到南嶺。第6頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華7（三）風(fēng)能的利用按照不同的需要，風(fēng)能可以被轉(zhuǎn)化成其他不同形式的能量，如機(jī)械能、電能、熱能等，以實(shí)現(xiàn)提水灌

5、溉、發(fā)電、供熱、風(fēng)帆助航等功能。21世紀(jì)風(fēng)能利用的主要領(lǐng)域是風(fēng)力發(fā)電。第7頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華81-2 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備一、組成：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括兩大部分；一部分是風(fēng)力機(jī)，由它將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；另一部分是發(fā)電機(jī)，由它將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。二、分類：1）根據(jù)它收集風(fēng)能的結(jié)構(gòu)形式及在空間的布置，可分為水平軸式或垂直軸式。2）從塔架位置上，分為上風(fēng)式和下風(fēng)式；3）還可以按槳葉數(shù)量，分為單葉片、雙葉片、三葉片、四葉片和多葉片式。4）從槳葉和形式上分，有螺旋槳式、H型、S型等；5）按槳葉的工作原理分，則有升力型和阻力型的區(qū)別。6）以風(fēng)力機(jī)的容量分，則有

6、微型(1kW以下)、小型(110kW)、中型(10100kW)和大型(100kw以上)機(jī)。第8頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華91、水平軸力風(fēng)機(jī)特點(diǎn)：風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪軸與地面呈水平狀態(tài)，稱水平軸風(fēng)力機(jī)。組成：它一般內(nèi)風(fēng)輪增速器、調(diào)速器、調(diào)向裝置、發(fā)電機(jī)和塔架等部件組成，大中型風(fēng)力機(jī)還有自動(dòng)控制系統(tǒng)。圖應(yīng)用：這種風(fēng)力機(jī)的功率從幾十千瓦到數(shù)兆瓦，是日前最具有災(zāi)際開發(fā)價(jià)值的風(fēng)力機(jī)：類型：有傳統(tǒng)風(fēng)車、低速風(fēng)力機(jī)及高速風(fēng)力機(jī)等3大類型。第9頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華10風(fēng)力機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)參數(shù)風(fēng)輪直徑，通常風(fēng)力機(jī)的

7、功率越大，直徑越大；葉片數(shù)目，高速發(fā)電用風(fēng)力機(jī)為24片，低速風(fēng)力機(jī)大干4片；葉片材料，現(xiàn)代常采用高強(qiáng)度低密度的復(fù)合材料；風(fēng)能利用系數(shù)，一般為0.150.5之間；啟動(dòng)風(fēng)速，一般為35m/s;停機(jī)風(fēng)速，通常為1535ms;輸出功率，現(xiàn)代風(fēng)力機(jī)一般為幾百干瓦幾兆瓦；發(fā)電機(jī)，分為直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)；另外還有塔架高度等等。第10頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華11水平軸力風(fēng)機(jī)圖第11頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華122、垂直軸風(fēng)力機(jī)特點(diǎn)：凡風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸與地面呈垂直狀態(tài)的風(fēng)力機(jī)叫垂直抽風(fēng)力機(jī)。形式有：如s型、H型、型

8、等。應(yīng)用：雖然目前垂直軸風(fēng)力機(jī)尚未大量商品化，但是它有許多特點(diǎn)，如不需大型塔架、發(fā)電機(jī)可安裝在地面上、維修方便及葉片制造簡(jiǎn)便等，研究日趨增多，各種形式不斷出現(xiàn)。各種形式的垂直軸風(fēng)力機(jī)。第12頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華13型風(fēng)力機(jī)圖第13頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華14三、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及裝置(一)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)組成 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的機(jī)械、電氣及共控制設(shè)備的組合。通常包括風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、變速器(小、微容量及特殊類型的也有不包括變速器的)及有關(guān)控制器和儲(chǔ)能裝置。第14頁(yè)，共69頁(yè)，20

9、22年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華15（二）調(diào)向機(jī)構(gòu)作用：用來(lái)調(diào)整風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)平而與空氣流動(dòng)方向相對(duì)位置的機(jī)構(gòu)。因?yàn)楫?dāng)風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)平面與氣流方向垂直時(shí)，也即是迎著風(fēng)向時(shí)，風(fēng)力機(jī)從流動(dòng)的空氣中獲取的能量最大，因而風(fēng)力機(jī)的輸出功率最大，所以調(diào)向機(jī)構(gòu)又稱為迎風(fēng)機(jī)構(gòu)(國(guó)外通稱偏航系統(tǒng))。類型：小型水平軸風(fēng)力機(jī)常用的調(diào)向機(jī)構(gòu)有尾舵和尾車；風(fēng)電場(chǎng)中并網(wǎng)運(yùn)行的中大型風(fēng)力機(jī)則采用由伺服電動(dòng)機(jī)。第15頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華16（三）發(fā)電機(jī)微型及容量在10kW以下的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，采用永磁式或自勵(lì)式交流發(fā)電機(jī)，經(jīng)整流后向負(fù)載供

10、電及向蓄電池充電；容量在l00kw以上的并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，則應(yīng)用同步發(fā)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)：（四）升速齒輪箱作用：是將風(fēng)力機(jī)軸上的低速旋轉(zhuǎn)輸入轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚傩D(zhuǎn)輸出，以便與發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的轉(zhuǎn)速相匹配。第16頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華17(五)塔架水平抽風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要通過(guò)塔架將其置于空中，以捕捉更多的風(fēng)能。類型：即由鋼板制成的錐形筒狀塔架和由角鋼制成的桁架式塔架。(六)控制系統(tǒng)組成： 100kw以上的中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及1Mw以上的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組皆配有由微機(jī)或可編程控制器(PLC)組成的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制、自檢和顯示功能。第17頁(yè)，共69頁(yè)，2

11、022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華18控制系統(tǒng)主要功能：按預(yù)先設(shè)定的風(fēng)速值(一般為34ms)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，并通過(guò)軟啟動(dòng)裝置將異步發(fā)電機(jī)并人電網(wǎng)。借助各種傳感器自動(dòng)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)，包括風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)溫升、發(fā)電機(jī)輸出功率、功率因數(shù)、電壓、電流等以從齒輪箱軸承的油溫、液壓系統(tǒng)的油壓等。當(dāng)風(fēng)速大干最大運(yùn)行速度(一般設(shè)定為25ms)時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)。故障保護(hù)。通過(guò)調(diào)制解調(diào)器與電話線連接。第18頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華19水平軸中大風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基本結(jié)構(gòu)第19頁(yè)，共69頁(yè)，2

12、022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華20四、大型并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類型：目前世界上比較成熟的并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多采用水平軸風(fēng)力機(jī)，其形式多種多樣常見的水平軸風(fēng)力機(jī)類型有： 單葉片式；雙葉片式；三葉片式；多葉片風(fēng)車式車輪式多葉片風(fēng)車式；迎風(fēng)式；背風(fēng)式等?；窘M成：典型的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常主要由葉輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、調(diào)向機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)等幾大部分組成。第20頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華21課堂作業(yè)(10月14日)1、風(fēng)有哪些特性？2、風(fēng)能的主要特性參數(shù)有哪些？什么叫風(fēng)能密度？3、從能量轉(zhuǎn)換角度，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括哪兩大部分？各

13、部分作用是什么？第21頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華22小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)圖第22頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華23風(fēng)力發(fā)電連接電網(wǎng)系統(tǒng)圖第23頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華24第24頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華25低楊程風(fēng)力提水機(jī)圖第25頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華26風(fēng)電系統(tǒng)圖1第26頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華27

14、風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)圖第27頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華28南澳風(fēng)電場(chǎng)第28頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華29風(fēng)電場(chǎng)1第29頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華30中國(guó)風(fēng)電歷年裝機(jī)圖第30頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華311-3 風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行方式分類：獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種運(yùn)行方式。一、獨(dú)立運(yùn)行方式獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，又稱離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，是把風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電能經(jīng)蓄電池蓄能，再供應(yīng)用戶使用，如需要交流電，則要加逆變器

15、。（一）儲(chǔ)能系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用的儲(chǔ)能系統(tǒng)主要有：蓄電池儲(chǔ)能、抽水蓄能。正在研究試驗(yàn)的有壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、電解水制氫儲(chǔ)能等。第31頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華32風(fēng)力發(fā)電特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì):它是一種安全可靠的發(fā)電方式，隨著大型機(jī)組的技術(shù)成熟和產(chǎn)品商品化的進(jìn)程，風(fēng)力發(fā)電成本降低。風(fēng)力發(fā)電不消耗資源、不污染環(huán)境，具有廣闊的發(fā)展前景，建設(shè)周期一般很短，一臺(tái)風(fēng)機(jī)的運(yùn)輸安裝時(shí)間不超過(guò)三個(gè)月，萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)期不到一年，而且安裝一臺(tái)可投產(chǎn)一臺(tái)；裝機(jī)規(guī)模靈活，可根據(jù)資金多少來(lái)確定，為籌集資金帶來(lái)便利；運(yùn)行簡(jiǎn)單，可完全做到無(wú)人值守；實(shí)際占地少，機(jī)組與監(jiān)控、變電

16、等建筑僅占風(fēng)電場(chǎng)約1的土地，其余場(chǎng)地仍可供農(nóng)、牧、漁使用；對(duì)土地要求低，在山丘、海邊、河堤、荒漠等地形條件下均可建設(shè)，在發(fā)電方式上還有多樣化的特點(diǎn)，既可聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，也可和柴油發(fā)電機(jī)等級(jí)成互補(bǔ)系統(tǒng)或獨(dú)立運(yùn)行，這對(duì)于解決邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)的用電問(wèn)題提供了現(xiàn)實(shí)可能性。 第32頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華33(二)與其他發(fā)電形式的聯(lián)合運(yùn)行常用的方式主要有： 1 風(fēng)力柴油發(fā)電聯(lián)合運(yùn)行 2 風(fēng)力大陽(yáng)能電地發(fā)電聯(lián)合運(yùn)行風(fēng)力一光伏聯(lián)合系統(tǒng)有兩種不同的運(yùn)行方式：（1）切換運(yùn)行，即有風(fēng)時(shí)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組供電，有太陽(yáng)光時(shí)由太陽(yáng)能電池方陣供電，這種方式簡(jiǎn)單，但系統(tǒng)的效率較低：（2

17、）同時(shí)運(yùn)行，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與太陽(yáng)能電池方陣同時(shí)向苦電池組充電，可以充分發(fā)揮兩者的效能，系統(tǒng)效率高。第33頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華34二、并網(wǎng)運(yùn)行方式作用：采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接，由電網(wǎng)輸送電能的方式，是克服風(fēng)的隨機(jī)性而帶來(lái)的蓄能問(wèn)題的最穩(wěn)妥易行的運(yùn)行方式，同時(shí)可達(dá)到節(jié)約礦物燃料的目的。應(yīng)用：10kw以上直至Mw級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組皆可采用這種方式。并網(wǎng)運(yùn)行又可分為兩種不同的方式：恒速桓頻方式，即風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速不隨風(fēng)速的波動(dòng)而變化，始終維持恒轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而輸出恒定額定頻率的交流電。這種方式目前已普遍采用，具有簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)風(fēng)能的利用不充

18、分。變速恒頻方式，即風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的波動(dòng)作變速運(yùn)行，但仍輸出恒定頻率的交流電。這種方式可提高風(fēng)能的利用率，但將導(dǎo)致必須增加實(shí)現(xiàn)恒頻輸出的電力電子設(shè)備，同時(shí)還應(yīng)解決由于變速運(yùn)行而在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組文撐結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)共振現(xiàn)象等問(wèn)題。第34頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華351-4 風(fēng)電場(chǎng)一、概念風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)是日前世界上風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行方式的基本形式。圖1、圖2、圖3， 在風(fēng)能資源良好的地區(qū)，將幾十臺(tái)、幾百臺(tái)或幾千臺(tái)單機(jī)容量從數(shù)十kw、數(shù)百kw直至MW級(jí)以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按一定的陣列布局方式成群安裝而組成的風(fēng)力發(fā)電機(jī)群體稱為風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，簡(jiǎn)稱風(fēng)電場(chǎng)。風(fēng)力發(fā)電

19、場(chǎng)屬于大規(guī)模利用風(fēng)能的方式，其發(fā)出的電能全部經(jīng)變電設(shè)備送往大電網(wǎng)。第35頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華36(二)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的選址1、考慮因素：風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址選擇的最主要的因素是風(fēng)能資源、環(huán)境影響、道路交通及電網(wǎng)條件等許多出素。2、主要依據(jù)：風(fēng)力資源風(fēng)塔建設(shè)條件氣象數(shù)據(jù)地形地貌對(duì)居民影響第36頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華37(三)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組排布作用：合理地選擇機(jī)組的排列方式，以減少機(jī)組之間的相互影響，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的排列應(yīng)以風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)可獲得最大的發(fā)電量來(lái)考慮。影響因素：主要受風(fēng)能分布、風(fēng)場(chǎng)

20、地形和土地征用的影響。機(jī)組排列的最主要原則：是充分利用風(fēng)能資源，最大程度利用風(fēng)能。第37頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華38(四)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估風(fēng)電場(chǎng)容量系數(shù)即發(fā)電成本是衡量風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)。風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量系數(shù)的計(jì)算方法為：第38頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華39風(fēng)電場(chǎng)每kWh電能的發(fā)電成本的影響因素風(fēng)能資源特性(主要是風(fēng)速頻率分布)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備的投資費(fèi)用、風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)工程費(fèi)用、風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、建場(chǎng)投資回收方式及期限(指投資貸款利率、設(shè)備規(guī)定使用壽命及所要求的固定回

21、收率等)某些部件進(jìn)口關(guān)稅、設(shè)備增值稅和設(shè)備保險(xiǎn)所付出的費(fèi)用等。第39頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華40(五)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的安裝和調(diào)試風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行安裝方式靈活，既可以單機(jī)運(yùn)行，也可以組成風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)機(jī)群運(yùn)行，采用何種運(yùn)行方式主要決定于風(fēng)場(chǎng)的建設(shè)條件；機(jī)組安裝簡(jiǎn)單，單機(jī)安裝調(diào)試僅需57天的時(shí)間。主要工作包括：機(jī)組基礎(chǔ)建設(shè)（基礎(chǔ)鋼筋敷設(shè)、敷設(shè)接地網(wǎng)、混凝土澆筑和混凝土搗震）主要部件吊裝、內(nèi)部線路連接、機(jī)組系統(tǒng)調(diào)試。第40頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華411-5 風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀與展望一、風(fēng)力發(fā)電發(fā)展簡(jiǎn)史起源：世界上第

22、1臺(tái)用于發(fā)電的風(fēng)力機(jī)于1891年在丹麥建成 。發(fā)展：風(fēng)電技術(shù)經(jīng)過(guò)20年的開發(fā)日臻成熟，商業(yè)化機(jī)組的單機(jī)容量從55 kW增加到1 650 kW，風(fēng)電成本從20美分/（kWh），持續(xù)下降到5美分/（kWh），運(yùn)行可靠性和發(fā)電成本接近常規(guī)火電，迅速發(fā)展成為初具規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)。 目前風(fēng)力機(jī)之最為美國(guó)CE公司的“超級(jí)風(fēng)力機(jī)”，單機(jī)功率為7.3MW，風(fēng)車直徑為112m.第41頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華42二、世界風(fēng)電現(xiàn)狀世界風(fēng)電總裝機(jī)容量1994年底為350萬(wàn)kW，1995年底為490萬(wàn)kw，1996年底為607萬(wàn)kW，1997年為764萬(wàn)kw，1998年

23、達(dá)1015萬(wàn)kW，1999年達(dá)1393萬(wàn)kw，2001年達(dá)1845萬(wàn)kw，2001年達(dá)2493萬(wàn)kw2002年達(dá)到了1127kW，平均年增長(zhǎng)率在30以上。到2001年底，全世界風(fēng)電場(chǎng)總裝機(jī)容量達(dá)到24930Mw，其中：德國(guó)為8730Mw，居世界第1位；美國(guó)為4250Mw，居世界第2位；西班牙為3550Mw，居世界第3位；丹麥為2460Mw，居第4位。在此期間，發(fā)展中國(guó)家以印度的風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)發(fā)展最快，到2001年底達(dá)到1460Mw，居世界第5位。世界能源委員會(huì)預(yù)計(jì)，全世界到2020年風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量可達(dá)18億47億kw 。第42頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-

24、宋長(zhǎng)華43世界風(fēng)電發(fā)展預(yù)測(cè)世界風(fēng)電在加速發(fā)展，裝機(jī)容量每年以近30的速度遞增。按照德國(guó)風(fēng)電發(fā)展計(jì)劃，到2010年，風(fēng)電電量將占總發(fā)電量的12.5；到2050年，將占到50。丹麥的風(fēng)電電量2003年占全國(guó)總發(fā)電量的18，規(guī)劃到2030年，風(fēng)電將占總發(fā)電量的50。西班牙、英國(guó)和法國(guó)也加快了風(fēng)電的發(fā)展。 第43頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華44三、我國(guó)風(fēng)電現(xiàn)狀從中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)獲悉，到今年上半年我國(guó)有40多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)容量約為76.4萬(wàn)千瓦，風(fēng)電裝機(jī)容量?jī)H占全國(guó)裝機(jī)容量的0.17%。 2004年全國(guó)在建項(xiàng)目的裝機(jī)容量約150萬(wàn)千瓦，其中正在施工的約42

25、萬(wàn)千瓦，可研批復(fù)的68萬(wàn)千瓦，項(xiàng)目建議書批復(fù)的45萬(wàn)千瓦，包括五個(gè)10萬(wàn)千瓦特許權(quán)項(xiàng)目。如果這些項(xiàng)目抓緊實(shí)施，2005年底累計(jì)裝機(jī)可超過(guò)100萬(wàn)千瓦。第44頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華45我國(guó)風(fēng)電造價(jià)從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，全國(guó)風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)比常規(guī)水電和火電廠高出許多，新疆常規(guī)火電上網(wǎng)平均電價(jià)在0.25元/千瓦時(shí)左右，而風(fēng)電則平均達(dá)到0.6元/千瓦時(shí)以上。而風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)約在2000至3000小時(shí)左右，僅為火電的一半。另外，雖然風(fēng)電單位千瓦平均造價(jià)已從10000元降到8000元左右，但仍遠(yuǎn)高于火電的4000元/千瓦造價(jià)，建設(shè)一座裝機(jī)10萬(wàn)千瓦的風(fēng)電場(chǎng)，約需8

26、億元以上，而建設(shè)同樣規(guī)模的火電廠約為4至5億元。第45頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華46四、主要風(fēng)力發(fā)電國(guó)家發(fā)展現(xiàn)狀(1)德國(guó)：裝機(jī)容量到1994年末就達(dá)643萬(wàn)kw，到1997年未達(dá)200萬(wàn)kw以上，超過(guò)美國(guó)成為世界第一風(fēng)電大國(guó)；僅在1999年1年就新增1568萬(wàn)kw，使風(fēng)電總裝機(jī)達(dá)到4445萬(wàn)kw，發(fā)電量占全國(guó)的45。到2001年底，總裝機(jī)容量達(dá)到873萬(wàn)kw，占世界風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量的35。德國(guó)政府計(jì)劃，到2010年要使新能源占總裝機(jī)容量的10，2050年時(shí)達(dá)到50。第46頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-

27、宋長(zhǎng)華47(2)美國(guó)到1994年容量就達(dá)到363萬(wàn)kw，占當(dāng)年世界風(fēng)電總?cè)萘康?3，使美國(guó)在1997年前一直成為雄居世界第一的風(fēng)電大國(guó)。到2001年底，美國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)為425萬(wàn)kw，居世界第2位。近兩年美國(guó)又開始重視風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展，加大支持力度，將舊機(jī)更新?lián)Q代，并制定了雄心勃勃的技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃，最終日標(biāo)是要將風(fēng)電電價(jià)降到2.5美分/wh。目前聯(lián)邦政府規(guī)定，可再生能源每發(fā)1kwh電可減15美分的稅。1998年6月，議會(huì)提出“可再生能源有價(jià)證券法規(guī)”(RP5)，規(guī)定新能源必須在電力發(fā)電來(lái)源中占有一定比例，使得風(fēng)力發(fā)電在總發(fā)電量中所占比重有可能從1998乍的2提高到2010年的5.5。第47頁(yè)，共

28、69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華48(3)丹麥丹麥?zhǔn)鞘澜缟献畲蟮娘L(fēng)力發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)量占世界60以上。在其出口產(chǎn)業(yè)中占第二位。1999年丹麥風(fēng)電總裝機(jī)達(dá)174萬(wàn)kW，其發(fā)電量巳占全國(guó)總量的10：2030年將達(dá)550萬(wàn)kw，發(fā)電量將占全國(guó)近50，其中海上風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)將達(dá)400萬(wàn)kw。丹麥政府計(jì)劃，未來(lái)新能源(主要是風(fēng)電和生物質(zhì)能)將提供75以上的能源供應(yīng)，燃煤發(fā)電將逐漸淘汰。第48頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華49五、我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)介紹（圖1、圖2、圖3）1、廣東省南澳風(fēng)電場(chǎng)（圖）已安裝風(fēng)力機(jī)132臺(tái),總裝機(jī)容量達(dá)5

29、.7萬(wàn)千瓦,年發(fā)電量達(dá)1.4億千瓦時(shí),成為亞洲海島最大的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，目前，總裝機(jī)容量達(dá)7.55萬(wàn)千瓦的兩個(gè)大型風(fēng)電項(xiàng)目正在建設(shè)中，投資22億多元的3個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目已投入前期工作。南澳地處臺(tái)灣海峽西南端喇叭口，風(fēng)力資源豐富，風(fēng)電場(chǎng)年平均風(fēng)速達(dá)8.54米/秒，年有效風(fēng)速時(shí)數(shù)超過(guò)7000小時(shí)，有效風(fēng)能密度達(dá)1011瓦/平方米，風(fēng)況屬世界最佳之列，是我國(guó)少有的可以大規(guī)模開發(fā)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的地域之一。 介紹第49頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華502、達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng) 達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)共3個(gè)風(fēng)電公司，均注冊(cè)在新疆烏魯木齊市。風(fēng)場(chǎng)年平均風(fēng)速6.7m/s。風(fēng)電機(jī)組共計(jì)157

30、臺(tái),總?cè)萘?2800kW。介紹 第50頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華51達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電一場(chǎng) 達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電一場(chǎng)位于蘭新鐵路及烏喀公路一側(cè)，達(dá)坂城谷地，年平均風(fēng)速8.1m/s。新疆水利廳1986年成立新疆風(fēng)能公司，新疆風(fēng)能公司、新疆風(fēng)能研究所、新疆新風(fēng)科工貿(mào)有限責(zé)任公司是“三位一體”的高科技實(shí)體。1989年建成了當(dāng)時(shí)亞洲最大的大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，并成功地高質(zhì)量運(yùn)行管理至今，新疆金風(fēng)科貿(mào)公司?，F(xiàn)裝機(jī)42臺(tái)，總?cè)萘?8400kW。介紹第51頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華523、輝騰錫勒風(fēng)電場(chǎng) 輝騰錫勒風(fēng)電場(chǎng)是19

31、95年成立的風(fēng)電企業(yè)。場(chǎng)址位于內(nèi)蒙中旗，海拔20102131m，風(fēng)速7.48.2m/s。規(guī)劃容量120萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量33億千瓦時(shí)?，F(xiàn)裝機(jī)72臺(tái)，總?cè)萘?2700kW。股東：龍?jiān)措娏瘓F(tuán)公司(50%)介紹第52頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華53六、世界風(fēng)力發(fā)電發(fā)展趁勢(shì) 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)目前還在不斷發(fā)展，主要體現(xiàn)在單機(jī)容量不斷增大上。目前主流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率，己上升到600750kw，Mw級(jí)的機(jī)組也已成批生產(chǎn)，2Mw級(jí)的機(jī)組己在試驗(yàn)生產(chǎn)。風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)未來(lái)的發(fā)展趨向?qū)⒓性冢海?）提高機(jī)群安裝場(chǎng)地選擇的準(zhǔn)確性；（2）改進(jìn)機(jī)群布局的合理件；（3）提高運(yùn)行的可

32、靠性、穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的最佳控制；（4）進(jìn)一步降低設(shè)備投資及發(fā)電成本；（5）總裝機(jī)容量在1MW以上的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)將占據(jù)主導(dǎo)地位，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量將主要是百千瓦以上至兆瓦級(jí)的。第53頁(yè)，共69頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)3分，星期四新能源發(fā)電技術(shù)-宋長(zhǎng)華54七、我國(guó)“十五”期間風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展目標(biāo)“十五”期間，我國(guó)計(jì)劃新增風(fēng)電容量119.2萬(wàn)千瓦。其中達(dá)坂城及阿拉山口地區(qū)新增9.87萬(wàn)千瓦，內(nèi)蒙古輝騰錫勒及赤峰地區(qū)新增13.85萬(wàn)千瓦，吉林通榆地區(qū)新增9.28萬(wàn)千瓦，黑龍江富錦及木蘭地區(qū)新增6.18萬(wàn)千瓦，河北張北、黃驊及承德地區(qū)新增9.18萬(wàn)千瓦，江蘇如東和啟東地區(qū)新增9萬(wàn)千瓦，遼寧營(yíng)口、大連、沈陽(yáng)等地新增9.76萬(wàn)千瓦，廣東南澳、惠來(lái)和湛江等地新增9.04萬(wàn)千瓦，上海崇明