第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)課件

4.1風(fēng)電裝備發(fā)展趨勢(shì)

4.2風(fēng)機(jī)多樣化發(fā)展

4.3風(fēng)機(jī)新型式發(fā)展

4.4風(fēng)機(jī)控制方式發(fā)展

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)4.1風(fēng)電裝備發(fā)展趨勢(shì)

4.2風(fēng)機(jī)多樣化發(fā)展

414.1風(fēng)電設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

◆風(fēng)機(jī)大型化、微型化、

◆直驅(qū)風(fēng)機(jī)代替雙饋風(fēng)機(jī)

◆海上風(fēng)機(jī)大力發(fā)展

◆智能電網(wǎng)完善現(xiàn)行電網(wǎng)，7月28日國家智能電網(wǎng)的開發(fā)

發(fā)展（大功率蓄電池，50億）

◆復(fù)雜控制下的新型風(fēng)機(jī)：高空風(fēng)力發(fā)電，垂直軸風(fēng)力

發(fā)電機(jī)

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)4.1風(fēng)電設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

◆風(fēng)機(jī)大型化、微型化、2

風(fēng)機(jī)尺寸的增長第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)

風(fēng)機(jī)尺寸的增長第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)3微型化風(fēng)機(jī)的涌現(xiàn)第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)微型化風(fēng)機(jī)的涌現(xiàn)第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)4直驅(qū)式風(fēng)機(jī)代替雙饋風(fēng)機(jī)第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)直驅(qū)式風(fēng)機(jī)代替雙饋風(fēng)機(jī)第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)5風(fēng)電電機(jī)的歷史發(fā)展趨勢(shì)：無刷化、永磁

隨著單機(jī)容量的提升，這種恒速恒頻的風(fēng)機(jī)面臨著技術(shù)挑戰(zhàn)。容量越大，風(fēng)機(jī)承受的能量密度越大，當(dāng)風(fēng)速躍升時(shí)，恒速電機(jī)將巨大的力傳導(dǎo)給主軸和齒輪箱、電機(jī)等設(shè)備，產(chǎn)生的應(yīng)力容易引起設(shè)備的疲勞損傷；

在這一背景下，變速恒頻風(fēng)機(jī)逐漸成為新的主流，變速恒頻風(fēng)電電機(jī)中，無刷雙饋電機(jī)和永磁電機(jī)成為兩個(gè)最有前途的方向；

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)風(fēng)電電機(jī)的歷史發(fā)展趨勢(shì)：無刷化、永磁

隨著單機(jī)容量的提升，這6電勵(lì)磁的同步電機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)都需要通過滑環(huán)和電刷實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子繞組電流的控制?；h(huán)和電刷之間電流較大，同時(shí)兩者之間存在滑動(dòng)接觸，機(jī)械磨損和電腐蝕使得滑環(huán)電刷磨損嚴(yán)重，是容易產(chǎn)生故障的部位，無刷化成為必然要求；

普通鼠籠轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)是無刷電機(jī)，但在變速恒頻系統(tǒng)中難以直接使用，而永磁發(fā)電機(jī)不需要電勵(lì)磁，可以兼顧直驅(qū)和無刷的需求。

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)電勵(lì)磁的同步電機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)都需要通過滑環(huán)和電刷實(shí)現(xiàn)對(duì)7永磁電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是不需要電勵(lì)磁，無勵(lì)磁損耗，因此效率較常規(guī)電機(jī)高；同時(shí)，由于永磁體氣隙磁通密度較高，因此可以提高電機(jī)的功率密度；

而稀土永磁材料的高磁能積使得同樣輸出功率下，整機(jī)重量降低30%，同體積下輸出功率增大50%；同時(shí)可以減小離心力、提高轉(zhuǎn)速、降低電流強(qiáng)度、減少冷卻問題和機(jī)械軸承問題；而高剩磁使得氣隙磁通密度較高，可以節(jié)約銅繞組用量，降低成本；高糾頑力使得退磁危險(xiǎn)降低，可以采取多種磁體形狀，方便設(shè)計(jì)各種定轉(zhuǎn)子外形；最后，稀土鈷使電機(jī)無最低工作溫度限制，最高溫度可以達(dá)到250攝氏度；

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)永磁電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是不需要電勵(lì)磁，無勵(lì)磁損耗，因此效率較常規(guī)電機(jī)8永磁電機(jī)的缺點(diǎn)是勵(lì)磁無法調(diào)節(jié)，由于勵(lì)磁無法調(diào)節(jié)，在變速系統(tǒng)中不能依靠電機(jī)本身實(shí)現(xiàn)恒壓控制，很多時(shí)候不得不串連電容調(diào)壓或者采用永磁與電勵(lì)磁結(jié)合的混合動(dòng)力方式。第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)永磁電機(jī)的缺點(diǎn)是勵(lì)磁無法調(diào)節(jié)，由于勵(lì)磁無法調(diào)節(jié)，在變速系統(tǒng)中9直驅(qū)電機(jī)與傳統(tǒng)雙饋電機(jī)的區(qū)別在于轉(zhuǎn)速較低；

從原理上講，電機(jī)輸出電壓頻率不變時(shí)，轉(zhuǎn)速與電機(jī)繞組的極數(shù)成反比，而與電磁功率成反比。因此，若保持與高速電機(jī)相同的額定功率，直驅(qū)低速發(fā)電機(jī)需要有較多的極數(shù)和較大的體積；

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)直驅(qū)電機(jī)與傳統(tǒng)雙饋電機(jī)的區(qū)別在于轉(zhuǎn)速較低；

從原理上講10受鐵芯尺寸和槽數(shù)所限，極數(shù)較多的直驅(qū)電機(jī)每極每相槽數(shù)過少，因此無法采取正常的分布和短距繞組，使得輸出電壓、電流波形含有較大的諧波分量；

解決這一問題的辦法就是采用高性能的交直交變頻器，對(duì)無功和諧波進(jìn)行處理，使之符合上網(wǎng)要求。第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)受鐵芯尺寸和槽數(shù)所限，極數(shù)較多的直驅(qū)電機(jī)每極每相槽數(shù)過少，因11常用的風(fēng)能網(wǎng)站：

風(fēng)能中國網(wǎng)、華人風(fēng)電網(wǎng)、華銳風(fēng)電論壇等

詳見風(fēng)電導(dǎo)航網(wǎng)頁114

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)常用的風(fēng)能網(wǎng)站：

風(fēng)能中國網(wǎng)、華人風(fēng)電網(wǎng)、華銳風(fēng)電論壇等

詳12風(fēng)機(jī)價(jià)格的變化：

由于競(jìng)爭(zhēng)的原因，風(fēng)機(jī)價(jià)格逐年下降。開始階段風(fēng)機(jī)報(bào)價(jià)6500元/kw。現(xiàn)在報(bào)價(jià)4500元/kw。以公司的主流機(jī)型1.5MW雙饋為例，風(fēng)機(jī)價(jià)格下降（6500-1500）1500=300萬。

上網(wǎng)電價(jià)為0.51元/kw——0.61元/kw不等。

以0.55元為標(biāo)準(zhǔn)，報(bào)價(jià)4500元/kw。風(fēng)機(jī)收回成本需要？天

45001500（0.51150024）=675000018360=367天。

風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)壽命20年。

發(fā)電企業(yè)利潤很大。

風(fēng)機(jī)質(zhì)量很關(guān)鍵、、、、

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)風(fēng)機(jī)價(jià)格的變化：

由于競(jìng)爭(zhēng)的原因，風(fēng)機(jī)價(jià)格逐年下13風(fēng)能的貯存

??短暫：飛輪

??長期：抽水電站、超級(jí)電容、蓄電池

貯能、超導(dǎo)貯能

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)風(fēng)能的貯存

??短暫：飛輪

??長14風(fēng)機(jī)的種類：

雙饋、直驅(qū)、高空發(fā)電、垂直軸第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)風(fēng)機(jī)的種類：

雙饋、直驅(qū)、高空發(fā)電、垂直軸第4講：風(fēng)力發(fā)電裝15垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)：

在風(fēng)機(jī)發(fā)展初期，垂直軸風(fēng)機(jī)被認(rèn)為尖速比不可能大于1，因此人們對(duì)該種風(fēng)機(jī)的研究并不熱衷。Darrieus式風(fēng)輪的出現(xiàn)徹底推翻了這一觀點(diǎn)，它可使尖速比達(dá)到6，并且風(fēng)能利用率也不低于水平軸，因此垂直軸風(fēng)機(jī)具有與水平軸風(fēng)機(jī)相當(dāng)?shù)墓β兽D(zhuǎn)化能力。

與水平軸風(fēng)機(jī)相比，垂直軸風(fēng)機(jī)的主要部件都安裝在地面，易于維護(hù)。任何風(fēng)向都可以發(fā)電，不需要對(duì)風(fēng)裝置。

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)：

在風(fēng)機(jī)發(fā)展初期，垂直軸風(fēng)機(jī)被認(rèn)為尖速比不16雖然已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)作的Darrieus式型風(fēng)機(jī)沒有自啟動(dòng)能力，但上海麟風(fēng)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備有限公司的P200型風(fēng)機(jī)的風(fēng)洞試驗(yàn)證明：Darrieus式型風(fēng)機(jī)可以在2m/s的低風(fēng)速下啟動(dòng)，低于水平軸風(fēng)機(jī)的4-6m/s啟動(dòng)風(fēng)速第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)圖1雖然已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)作的Darrieus式型風(fēng)機(jī)沒有自啟動(dòng)能17各種垂直軸風(fēng)機(jī)的形態(tài)第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)

各種垂直軸風(fēng)機(jī)的形態(tài)第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)18高空風(fēng)力發(fā)電

發(fā)展前景：目前，最先進(jìn)的地面風(fēng)力發(fā)電站的風(fēng)力密度不到1千瓦/平方米，而我國上空萬米高空處的風(fēng)力密度均值超過5千瓦/平方米，特別是在江蘇、浙江、山東等省份上空的高空急流附近，風(fēng)力密度甚至達(dá)到30千瓦/平方米，為世界之最。

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)高空風(fēng)力發(fā)電

發(fā)展前景：目前，最先進(jìn)的地面風(fēng)力發(fā)電站的風(fēng)力密19技術(shù)背景：由于我國高空風(fēng)能資源具有優(yōu)越條件，在美國加州研究高空風(fēng)能發(fā)電的張建軍博士便帶著他的技術(shù)回到了中國，在廣東建立了國內(nèi)首個(gè)高空風(fēng)能研究中心及風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，并將在廣東佛山建造首座10萬千瓦級(jí)高空風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)。

在去年10月舉行的2009清潔能源國際高峰論壇上，張建軍介紹了他的核心技術(shù)原理：風(fēng)箏如滑翔機(jī)般借助風(fēng)力上升，產(chǎn)生的拉力拉動(dòng)纜繩帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；當(dāng)風(fēng)箏上升到最大高度后，再通過控制系統(tǒng)調(diào)整風(fēng)箏翅膀的角度，使其利用自身重力下降。之后再上升供電，如此反復(fù)。

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)背景：由于我國高空風(fēng)能資源具有優(yōu)越條件，在美國加州研究高20據(jù)了解，目前主要有兩種高空風(fēng)電的構(gòu)架方式：第一種是在空中建造發(fā)電站，然后通過電纜輸送到地面；第二種類似放“風(fēng)箏”，通過拉伸產(chǎn)生機(jī)械能，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。張建軍的技術(shù)就屬于放“風(fēng)箏”式發(fā)電的一種。

張建軍指出，這種高空風(fēng)電技術(shù)主要有兩