风力发电技术浅谈
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风力发电及其关键技术探讨一、风力资源评估风力资源评估是风力发电项目的关键环节。
准确的风力资源评估可以为风力发电项目的建设和运营提供可靠的数据支持,是风力发电项目成功的关键因素之一。
风力资源的评估包括对风速、风向、风能密度等参数的测量和分析,以及对地形、植被等因素对风力资源的影响进行评估。
目前,常用的风力资源评估方法包括现场测量、数值模拟、卫星遥感等多种手段。
各种方法各有优劣,需要根据实际情况进行合理选择。
未来的发展方向是在数据采集、算法模型和技术手段方面不断创新,提高风力资源评估的准确性和可靠性。
二、风机设计风机是风力发电系统的核心部件,其设计和制造质量直接影响着风力发电系统的发电效率和可靠性。
风机的设计包括机翼形状、桨叶数量、转子直径、齿轮箱、发电机等多个方面。
传统的风机设计主要依靠经验和试验,但随着计算机仿真技术的发展,现代风机设计越来越多地利用计算机辅助设计和仿真分析,大大提高了设计效率和设计质量。
针对不同地区的风能特点,需要不同类型的风机设计,如海上风机、高海拔风机等,因此未来风机设计需要更加注重个性化和定制化,以满足不同地区的实际需求。
三、风电场规划风电场规划是根据风力资源评估和风机设计确定风力发电项目的布局和容量。
合理的风电场规划可以最大限度地利用风能资源,提高发电效率,降低建设和运维成本。
风电场规划需要考虑到风机布局、布设密度、道路、输电线路等多个方面的因素,需要综合考虑经济、技术、环境等多个因素。
传统的风电场规划主要依靠专业规划师和工程师的经验和直觉,但随着风力发电技术的发展,未来风电场规划将更多地基于数据分析、数值模拟、智能算法等技术手段,以期得到更加科学、合理的规划方案。
风力发电技术的不断进步,离不开对风力资源评估、风机设计、风电场规划等关键技术的不断探索和创新。
未来,随着风力发电技术的不断成熟和智能化水平的提高,风力发电将成为能源领域的重要组成部分,为人类提供更加清洁、可持续的能源。
浅谈风力发电技术与发展概况风力发电技术是一种利用风的动能转化为电能的可再生能源技术。
随着全球对环境保护和能源可持续发展的重视,风力发电技术逐渐成为解决能源危机和减少温室气体排放的重要手段。
本文就风力发电技术的原理、发展概况和前景进行探讨。
首先,风力发电技术的原理是利用风能驱动风机转动,进而带动发电机发电。
风机通常由塔筒、叶片、机舱和传动系统等组成。
当风吹过叶片时,叶片开始旋转,传动系统将旋转的动能转化为电能,通过电网输送到用户。
风力发电技术的优势主要包括:首先,风能是一种可再生的资源,不会出现能源枯竭的问题;其次,风力发电不会产生二氧化碳等温室气体的排放,对环境污染较小;再次,风力发电的成本逐渐降低,可以实现可持续的能源供应。
风力发电技术的发展概况显示出以下几个主要特点。
首先,风力发电技术的发展速度较快。
自20世纪70年代风力发电技术开始应用以来,技术水平和装机容量都得到了大幅提升。
随着技术的不断创新和成熟,风力发电装机容量也在不断增加,全球风力发电装机容量已经超过了500GW。
其次,风力发电技术的经济性逐渐提高。
风力发电的发电成本逐年下降,很大程度上得益于技术进步和装机规模的扩大,特别是大型风电场的建设。
此外,政府的支持和各种补贴政策也推动了风力发电技术的发展。
再次,风力发电技术的规模化应用成为趋势。
随着风力发电技术的成熟和储能技术的发展,大规模风电场可以实现可持续供电,为产业和社会经济发展提供可靠的能源支撑。
然而,风力发电技术仍然存在一些挑战和问题。
首先,风力发电的可持续性受到气候和地理条件的限制。
风资源的分布不均匀,只有在风能资源丰富的地区才能建设风电场。
其次,风机运行过程中会产生噪音和对飞鸟等生物造成影响,对生态环境保护提出了一定挑战。
再次,风力发电技术的装机容量还受到电网的限制,需要与电网的调度和传输系统紧密配合,以确保稳定和可靠的电力供应。
面对以上问题,可以采取以下措施和措施进行突破。
浅谈海上风力发电技术及应用摘要风力发电是将风能转换成电能,风能推动叶轮旋转,叶轮带动转动轴和增速机,增速机带动发电机,而发电机通过输电电缆将电能输送电力控制系统和负荷。
风力发电技术是一项多学科的,可持续发展的,绿色环保的综合技术。
本文以渤海油田海上风力发电示范项目为例浅谈一下风力发电的海上应用技术。
关键词:风力发电、风电机组、变速1 引言风力发电是世界上发展最快的绿色能源技术,在陆地风电场建设快速发展的同时,人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制,如占地面积大、噪声污染等问题。
由于海上丰富的风能资源和当今技术的可行性,海洋将成为一个迅速发展的风电市场。
海上风电场的开发主要集中在欧美地区,其发展大致可分为5个不同时期:①1977~1988年,欧洲对国家级海上风电场的资源和技术进行研究;②1990~1998年,进行欧洲级海上风电场研究,并开始实施第1批示范计划;③1991~1998年,开发中型海上风电场;④1999~2005年,开发大型海上风电场和研制大型风力机;⑤2005年以后,开发大型风力机海上风电场。
在风力发电向海上发展的同时,中国海油也将战略目标定位为“在2008年建成具有国际竞争力的综合型能源公司”,并将“新能源、可替代能源、可再生能源领域的探索取得实质性进展”写入“十一五”规划目标中。
海上平台的主要电源均来自发电机发电,如果充分利用海上风力丰富的优势,将风力发电作为发电机的补偿电源,这将会大大节省发电成本。
风电的投入可节省柴油或者天然气用量,节约能源,是解决海上平台后期缺少燃料供应问题的一种尝试。
因此大规模风力发电场的开发建设,将是在新能源领域里的投资重点。
2 海上风环境一般说来海上年平均风速明显大于陆地,研究表明,离岸10km的海上风速比岸上高25%以上。
以渤海为例,渤海是我国的内海,海域面积约1.5*104KM2。
平均最大风速可达到23.3m/s.根据测风塔43.6M高度资料分析,渤海2月、5~8月风速较小,10~4月风速较大,冬季发电比较理想。
浅谈大型陆上风力发电技术大型陆上风力发电技术是一种利用风能转化为电能的技术,是可再生能源领域中备受关注的一种能源开发方式。
随着环保意识的增强和对化石能源的需求减少,风力发电技术在全球范围内得到了快速发展,成为一种重要的能源替代品。
本文将从技术原理、发展现状、优势和挑战等方面对大型陆上风力发电技术进行浅谈。
一、技术原理大型陆上风力发电技术主要原理是利用风轮机将风能转化为机械能,再通过发电机将机械能转化为电能。
通常风轮机由叶轮、塔架、机舱和控制系统组成。
当风轮机叶轮受到风的冲击时,叶片会受力变形,从而转动轮毂,通过传动装置转动发电机产生电能。
现代大型陆上风力发电技术多采用水平轴风轮机,其优点是叶片受力均匀,稳定性好,发电效率高。
二、发展现状目前全球大型陆上风力发电技术在发展中呈现出以下几个特点:1. 规模化发展:随着风力发电技术的成熟和推广,大型陆上风电场的规模也在不断扩大。
目前世界各地建成了一大批百兆瓦级别的大型陆上风电场,如美国的Roscoe Wind Farm、中国的大唐扬州风电场等。
这些大型风电场不仅能够满足当地电力需求,还能向周边地区输送电能,成为当地的重要能源基地。
2. 技术升级:随着风力发电技术的不断改进,大型陆上风力发电技术也在不断升级。
通过提高风轮机的转化效率、减小成本、延长使用寿命等方式,使得大型陆上风力发电技术在技术上更加成熟和可靠。
三、优势大型陆上风力发电技术具有以下几个显著的优势:1. 可再生清洁:风是一种取之不尽,用之不竭的资源,大型陆上风力发电技术的发展利用了这一优势。
与传统的化石能源相比,风能资源的开发利用不会产生温室气体和其他污染物,对环境的影响较小,是一种可持续发展的清洁能源。
2. 成本低廉:随着技术的进步和规模的扩大,大型陆上风力发电技术的成本不断降低。
与其他可再生能源如太阳能、潮汐能等相比,风力发电的建设和运行成本较低,具有明显的经济优势。
3. 适应性强:大型陆上风力发电技术具有较高的适应性,可以在不同地理和气象条件下建设和运行。
风力发电技术解析风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源技术。
近年来,随着对环境保护和可持续发展的重视,风力发电技术得到了迅速发展和广泛应用。
本文将对风力发电的原理、发展现状以及未来趋势进行解析。
一、风力发电的原理风力发电的原理是利用风的动能驱动风机叶片旋转,通过传动系统将旋转运动转化为发电机的旋转,进而产生电能。
核心设备是风机和发电机。
风机叶片受到风的冲击力而旋转,通过轴传动装置将动能传递给发电机,发电机则将机械能转化为电能。
二、风力发电的发展现状1. 技术进步随着科技的进步,风力发电技术也在不断演进。
现代化的风力发电机拥有更高的效率和更快的启动速度,相比过去的传统风力发电机,更适合在不同的环境条件下进行使用。
并且,新型材料的应用使得风机叶片更加轻巧、坚固,提高了发电效率。
2. 发展速度全球风力发电装机容量呈现出迅猛增长的态势。
截至2020年,全球风力发电装机容量已超过650GW,占到可再生能源总装机容量的一半以上。
3. 国家政策支持各国纷纷出台政策措施,鼓励和支持风力发电技术的发展。
例如,中国通过实施国家风电上网电价补贴政策,促进了中国风电产业的快速增长。
同时,德国、美国等国也采取了相应的政策措施,推动风力发电产业的发展。
三、风力发电技术的优势1. 环保风力发电不会产生二氧化碳等温室气体和污染物,相比传统的化石能源,具有较低的碳排放量,对于减少空气污染和缓解全球气候变化具有重要意义。
2. 可再生风力是一种永不枯竭的可再生资源,通过科学规划和合理利用,风力发电可以持续供应清洁能源。
3. 建设成本低相比传统的火力发电和核能发电厂,风力发电厂的建设成本较低。
尤其是在风力资源较好的地区,投资回报周期短,经济效益显著。
四、风力发电技术面临的挑战与未来发展趋势1. 风电资源的限制风力发电的利用程度受到地理条件和自然资源的限制,只有在风力资源较好的地区才能较为有效地进行发电。
因此,未来需要加大对风力资源评估和规划的研究,寻找新的适宜的风电场建设地点。
浅谈大型陆上风力发电技术大型陆上风力发电技术是一种利用风能来产生电力的技术。
它是一种清洁能源,可以有效地减少对环境的污染,是当前被广泛应用的一种可再生能源技术。
本文将就大型陆上风力发电技术进行深入探讨,包括其发展历史、技术原理、发展现状以及未来趋势。
一、发展历史风力发电早在2000多年前就已经开始应用,最早是用于抽水和磨面粉。
到了19世纪末,风力发电机开始被用于发电。
20世纪70年代,风力发电开始成为能源探索的焦点。
自从大型风力发电机技术得到了长足的发展,其规模和效率不断提高,风力发电已成为世界上发展最快的可再生能源之一。
二、技术原理大型陆上风力发电技术是一种将风能转化为机械能,再将机械能转化为电能的技术。
它的组成部分包括风车机组、塔架、叶片、传动系统和发电机。
当风力作用于叶片时,叶片开始旋转,传动系统会将旋转的动能传递给发电机,通过发电机产生电能。
风力发电的基本原理是利用风能带动叶片旋转形成机械能,再通过发电机转化为电能。
风能的大小和风轮的叶片长度、直径有关。
风轮旋转时,发电机就会发电。
发电机和叶片的设计对风力发电的效率有着至关重要的影响。
三、发展现状随着全球对清洁能源的需求不断增加,大型陆上风力发电技术得到了迅速的发展。
目前,世界各地陆上风力发电项目如雨后春笋般拔地而起。
根据国际能源署的数据,2019年全球风力发电装机容量达到了651吉瓦,占全球电力装机容量的6%。
中国是全球最大的风力发电装机国家,2019年底,中国陆上风电装机容量达到了224吉瓦,占全球的34%。
通过不懈努力,中国在风力发电领域取得长足进展,有望成为世界上最大的风力发电国家。
在风力发电技术方面,近年来出现了不少创新成果。
大型风电塔的研发,可以更好地适应不断变化的风速和风向,提高风力发电的效率。
风力发电的储能技术也在不断完善,提高了风力发电的可靠性和稳定性,使得风力发电更具市场竞争力。
四、未来趋势大型陆上风力发电技术有着广阔的发展前景。
浅谈风力发电的现状及前景1. 引言1.1 介绍风力发电的背景意义1. 可再生能源:风力发电是一种可再生能源,通过利用风能来产生电力,可以有效地减少对有限资源的消耗,实现能源可持续利用。
2. 环保节能:风力发电不会产生二氧化碳等温室气体和污染物,是一种清洁、环保的能源形式,有助于改善空气质量,减少能源消耗。
3. 节约资源:利用风力发电可以减少对煤炭、天然气等非可再生能源的需求,有助于保护地球资源,降低能源的开采和开发成本。
4. 促进经济发展:发展风力发电产业可以刺激相关技术的进步和创新,带动就业增长,提高国家的能源安全和经济竞争力。
1.2 概述本文要讨论的内容本文主要讨论风力发电的现状及前景。
首先将介绍风力发电的发展历史,探讨其技术原理,并分析当前面临的主要问题。
随后将展望风力发电的未来发展前景,并探讨其在可再生能源中的地位。
最后对风力发电的现状进行总结,展望未来,并得出结论。
通过全面分析和探讨,可以更好地了解风力发电在能源领域中的地位和作用,为推动可持续发展提供参考。
2. 正文2.1 风力发电的发展历史风力发电的发展历史可以追溯到古代的帆船和风车。
帆船利用风力推动船只航行,风车则利用风力磨谷物或提水灌溉农田。
在18世纪末至19世纪初,随着工业革命的兴起,风力发电开始被用于发电。
最早的风力发电机是由丹麦物理学家和发明家皮特·鲁格特发明的,他于1891年建造了世界上第一个风力发电机。
20世纪初,风力发电开始在欧洲和美国得到广泛应用。
随着技术的不断进步和对可再生能源的需求增加,风力发电逐渐成为一种重要的清洁能源。
在20世纪末和21世纪初,随着风力发电技术的成熟和成本的降低,风力发电迅速发展。
目前,全球各国都在加大对风力发电的投资和推广,特别是在欧洲、中国和美国等国家和地区。
随着技术的不断创新和发展,风力发电系统的效率和稳定性不断提高,成本不断降低,风力发电正在成为一种可持续发展的清洁能源,为人类应对气候变化和能源安全提供了重要的支持。
浅谈大型陆上风力发电技术大型陆上风力发电技术是一种利用风能转换成电力的清洁能源技术。
随着环保意识的增强和可再生能源的推广,大型陆上风力发电技术越来越受到人们的关注和重视。
本文将从技术原理、发展现状以及未来趋势等方面进行浅谈。
一、技术原理大型陆上风力发电技术利用风力驱动风轮旋转,风轮带动发电机产生电能。
具体来说,风力发电机主要包括机舱、风轮和塔架三个部分。
其中机舱内部安装有发电机、变速箱和控制系统等设备,风轮则是负责捕捉和转换风能的装置,塔架则是支撑整个风力发电机的结构。
整个风力发电系统通过风轮捕捉风力、旋转发电机发电,然后经过变电站输送出去,以满足民用和工业用电需求。
二、发展现状大型陆上风力发电技术在全球范围内得到了广泛的应用和发展。
据国际能源署最新数据显示,截至2020年底,全球累计风电装机容量已达到了约7.5万兆瓦,其中大部分都是陆上风力发电项目。
在一些发达国家,如美国、德国、丹麦等,风力发电已经成为主要的清洁能源之一,并且在国家能源结构中占据了重要地位。
在中国,大型陆上风力发电技术也得到了快速发展,截至目前,中国已经成为全球风电装机容量最大的国家,陆上风力发电场的数量和装机容量均处于世界领先地位。
三、未来趋势随着社会经济的不断发展和技术的不断进步,大型陆上风力发电技术未来将呈现出一些新的发展趋势。
技术升级将成为未来的主要发展方向。
随着风力发电技术的不断成熟和完善,风电装机容量会不断增加,风力发电系统的效率也会不断提高。
风力发电技术将会与其他清洁能源技术相结合,形成多能互补的发电模式。
未来,风力发电场将与太阳能发电场、水电站等相互配合,形成综合能源系统,实现能源的多元化利用。
大型陆上风力发电技术还有望实现智能化的发展,通过高科技手段提高风力发电系统的运行效率和安全性,从而更好地满足电力需求。
风力发电及其关键技术探讨风力发电是一种利用风能转化为电能的技术,是目前清洁能源领域发展最快、应用最广泛的一种能源形式。
随着环境保护和可再生能源的重要性逐渐凸显,风力发电技术也受到了越来越多的关注。
本文将就风力发电及其关键技术进行探讨。
一、风力发电原理风力发电是利用风机叶片受风机叶片风力作用旋转,并驱动发电机产生电能。
风机的基本结构包括塔身、机舱和叶轮三个主要部分。
风力发电利用的是自然界中的风能,风能是由太阳辐射引起的大气温度差异造成的地球自转和水循环所引起的,因此是一种绝对清洁的能源。
二、风力发电的关键技术1、风机叶片设计风机的叶片是一项至关重要的技术。
叶片的设计要考虑到叶片的结构强度、叶片的阻力与提供的空气动力学与风机最大性能的协调性。
叶片的材料要求轻质、坚固、耐磨耐腐蚀,并且在各种气候条件下都能正常工作。
2、风机控制系统风机控制系统是保证风机正常运行的关键部分。
它可以根据风力大小和风向的变化,自动调节叶片的角度和转速,以最大限度地提高发电效率。
控制系统还能监测风机的工作状态,及时发现并解决故障。
3、发电设备发电设备是转动的机械能转换成电能的关键部分。
传统的风力发电使用的是同步发电机,然而功率因数低、转矩常数小、特性曲线不利等诸多问题,影响了风机的性能。
目前,永磁发电机和变磁发电机等新型发电设备被广泛应用,有效提高了发电效率。
4、风能资源评估技术风能资源评估技术是进行风电场规划和建设前的重要工作。
通过对地形地貌、气象条件、风场特性等因素的综合分析和评估,可以预测该地区的风能资源量,并进行风电场规划和布局,为风电场的建设提供科学依据。
风力发电场的运维管理是风力发电项目中非常重要的一环,其主要包括设备的运行维护、数据的监测分析等方面。
通过科学的运维管理,可以保障风力发电设备的正常运行,延长设备的使用寿命。
三、风力发电的发展现状近年来,我国风力发电技术不断取得进步,风机的风能利用率和发电效率得到了大幅度提升。
风力发电及其关键技术探讨风力发电是一种利用风能转换为电能的新能源技术,具有清洁、可再生、无污染等优点,备受人们的青睐。
随着风力发电技术的不断进步和应用,风力发电正逐渐成为当今世界主要的清洁能源之一。
本文将对风力发电及其关键技术进行探讨和分析,以期更好地了解和应用这一新兴的清洁能源技术。
一、风力发电技术的基本原理风力发电技术利用风的动力转动风机叶片,并通过发电机将机械能转化为电能的过程。
当风经过叶片时,叶片受到风力的作用而转动,进而带动发电机的转子转动,产生电能。
风力发电技术的基本原理较为简单,但在实际应用中需要考虑诸多因素,如风速、风机设计、发电机效率等。
在风能转换为电能的过程中,涉及到风力发电机组的设计、控制系统、电网接入等技术问题,这些都是风力发电技术的关键。
二、风力发电的关键技术1. 风力资源评估技术风力资源评估是风力发电项目选址的关键技术之一。
准确的风力资源评估是确保风力发电项目可行性和经济性的基础。
风力资源评估技术主要包括风速测量、风能密度计算、气象条件分析等内容。
通过对风速、风向、气压等气象数据进行分析和评估,可以确定风力资源的丰富程度和变化规律,为风力发电项目的选址和设计提供科学依据。
2. 风机设计与制造技术风机是风力发电系统的核心部件,其设计与制造技术直接影响着风力发电系统的性能和效率。
风机的叶片设计、叶轮形状、转子与轴承系统等关键技术是风机设计与制造的重点。
通过优化设计和先进制造技术,可以提高风机的转速、效率和稳定性,从而提高风力发电系统的发电效率和可靠性。
3. 风机控制技术风机控制技术包括风速控制、叶片角度控制、并网控制等内容。
风力发电系统需要根据不同的风速和气象条件进行及时调整和控制,以保证风机的安全稳定运行和最大化的发电效率。
先进的风机控制技术可以实现风机的智能化运行,提高系统的整体性能和可靠性。
4. 风力发电并网技术风力发电并网技术是将风力发电系统与电网连接,并实现安全稳定并网运行的技术。
风力发电技术浅谈李冲1, 任岩2, 黄金伟31.南京工程学院2.河海大学摘 要:风力发电是目前成本最接近常规电力、发展前景最大的可再生能源发电,受到世界各国的重视。
近年来,我国风力发电市场快速发展,迫切需求风力发电技术的同步发展。
本文对我国风力发电 技术进行了简单的阐述,主要叙述了风况预测技术、风力发电储存技术、互补发电系统、风力发 电设计制造技术、风力发电并网技术,指出了我国风力发电技术的光明前景。
关键词:风能;风力发电;电能储存;互补发电系统;并网 1.引言 空气的流动形成了风,风能是太阳能的一种转换形式,是一种重要的自然能源,也是一种巨大的、无污染、永不枯竭的可再生能源。
风能的特点是具有随机性并随高度的变化而变化。
几千年来,风能一直被用来作为碾磨谷物、抽水、船舶等机械设施的动力。
但是风能的主要应用是风力发电:风力发电是通过风力发电机组实现风能到机械能,再到电能的转换。
与传统能源相比,风力发电不依赖矿物能源,没有燃料价格风险,发电成本稳定,也没有包括碳排放等环境成本。
近年来,我国风力发电市场快速发展,迫切需求风力发电技术的同步发展 。
2.风况预测技术 风电输出功率预测是确保电网平衡风电波动,减少备用容量和经济运行的重要技术保障 。
风电输出功率与风速大小有关,因此风电输出功率预测主要集中在风况预测。
风能不仅随季节变化,而且每年也有变化,原则上完全预测风况是不大可能的。
风况有效预测是国际风能界正在从事的一项具体工作。
风况预测方法主要有基于风况观测数据和气象模拟两种方法。
利用风况观测数据方法预测风况时,主要是利用线性或非线性风况预测模型来预测。
而利用风况观测数据预测风况时可能存在持续时间比较长,精度低等问题,所以不能只依靠风来观测,进年来,随着气象预报技术的发展和进步,利用气象模拟进行预测已经成为现实。
利用气象模拟进行预测风况的技术,目前已被用于风力发电的计划,实施和运用的每一阶段。
这种风况预测方法已经成为风力发电选址及制定风力发电系统稳定性的重要工具 。
3.风力发电储存技术 在风力发电系统中,应用蓄能技术是解决风能不稳定性和负荷峰谷比问题的极为有效的措施,将富裕的风能储存起来,以满足负荷高峰时需求,同时风能存储装置还能尽量减少存储—转换过程中的能量损失。
目前,经济可行的风能储存技术的研究在国内外理论界、工程界得到了越来越广泛的重视。
下面将介绍比较常用的风能储存方式。
(1)新型电池储能技术 由风能转换的电能采用电池来存储是风能存储方式中最简单的方法。
在中小型单独运行的风力发电机常需配备蓄电池储能,以应对风况、载荷的变化。
目前该存储方式主要有铅酸电池(Lead-AcidBattery)、钠硫电池新能源产业17(NaS Battery)、钒电池全称为全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Battery,缩写为VRB)、镍镉电池(Ni-Cd Battery)、锂离子电池(Li-ion Battery)等。
(2)水利蓄能技术 在水资源充足并有大容量高位水箱或水库的情况下,可用风能来驱动水泵,从而构成一个水利蓄能系统。
当风能过量时,风力机带动水泵把水从低水位抽到高水位。
当风能减小或电网中的功率不足时,就可采取存储的水利势能,采用水力涡轮发电机发电。
(3)压缩空气蓄能技术 压缩空气蓄能(CAES)是一种适用于缺水干旱地区风能储存的新型蓄能方式。
在电力负载较小时,将风力发电机组提供的多余电能通过电动机带动空气压缩机,将空气压缩后储存到容量大、强度高的金属容器或地下岩盐矿内的岩洞或挖掘的岩石洞或现存的矿洞内;在电力负荷达到高峰、风小或无风时再释放存储的压缩空气作为动力,带动涡轮机实现发电。
(4)飞轮蓄能技术 飞轮蓄能是一种容量有限、存储时间较短、可适应于大容量发电机的蓄能方式。
在风力机与发电机之间安装一个飞轮,利用飞轮旋转时的惯性储能。
当风速高时,风能以动能的形式储存于飞轮中;当风速低时,储存在飞轮中的动能即可带动发电机发电。
飞轮蓄能包括高速飞轮蓄能和超高速飞轮蓄能方式。
超高速飞轮蓄能的转速是高速飞轮的10倍以上,具有更好的蓄能能力,是今后研究的重点。
飞轮蓄能系统需附带必要设备来降低飞轮的风损失和轴承损失,可见对飞轮和轴承等零部件的材料提出了更高的要求。
(5)氢能存储技术 氢能存储技术即电解水制氢储能技术,在电力负载减小时,将风力发电多余下来的电能用来电解水,使氢和氧分离制备氢气,把氢作为燃料储存起来,需要时再把氢和氧在燃料电池中进行反应产生电能。
4.互补发电系统 互补发电系统是风能和太阳能等两种或多种以上能源组合起来的复合发电系统。
其作用是在弱风时,由太阳能等补充电力,这样两种或多种能源组合起来得到的电力更稳定,也降低了发电成本。
常见的互补发电系统有风光互补发电系统、风水互补发电系统、风气互补发电系统、风柴互补发电系统、风能和生物能互补发电系统等。
下面针对我国的实际情况,分别介绍以上几种互补发电系统。
(1)风光互补发电系统 我国地域辽阔,风能资源丰富,风能资源受地理位置、季风、地形等因素的影响。
我国属于季风气候区,一般冬季风大,太阳辐射小;夏季风小,太阳辐射大。
风能和太阳能正好可以相互补充利用,采用风光互补发电系统可以很好的克服风能和太阳能提供能量的随机性和间歇性的缺点,实现连续供电。
风光互补发电系统特别适应于风能和太阳光资源丰富的地区,如:草原、海岛、沙漠、山区、林场、渔排、渔船等地区;风光互补发电系统还可用于城市的住宅小区和环境工程,如照明路灯、庭院、草坪、景观灯、广场、公园、公共设施、广告牌等。
(2)风水互补发电系统 风水互补发电系统是风能和水能相互结合的一种互补发电系统,当风电场对电网的出力随机波动时,水电站可迅速调节发电机的出力,对风电场出力进行补偿。
另外,在资源分布上二者具有天然的时间互补性。
在我国西藏、青海、新疆和内蒙古等部分地区,夏秋季节风速较小,风电场的出力较低,而这时候正是雨量充足的时候,水电站可以承担相应的负荷。
到了冬春季节,水库的水位较低,水电站的出力不足,而这时风电场的风速较大,能够承担更多的负荷。
(3)风气互补发电系统 风气互补发电系统即指风电燃气轮机发电的互补系统,通过具有快速启停和快速负荷调节特性的燃气轮机电站来补偿风电场出力的波动,使得整个系统的出力在一段时间内有稳定的输出的一种互补发电系统。
目前,风气互补发电系统在新疆已得到了较好的应用。
(4)风柴互补发电系统风/柴互补发电系统指的是利用柴油发电机(内燃机)和风力发电机组成的互补发电系统,主要是用于解决孤岛等偏僻地区的供电。
(5)风能和生物能互补发电系统 风能和生物能互补发电系统是风能和生物能互相结合发电的一种互补发电系统。
生物能和风能或者太阳能等其他可再生能源不同的是可以通过燃料形式储存起来,与负载相对应,可以通过人为的改变发电量。
利用风能和生物能互补发电系统不仅可以提供稳定的电力输出,还可以避免地球温暖化,因此这种发电系统是一种非常有前景的互补发电系统。
当然互补发电系统还可以有多种以上的能源组合起来,如:风-光-柴互补发电系统、风能、太阳能和生物能互补发电系统等,这都是值得研究的互补发电系统。
5.风力发电设计制造技术 风力发电技术中,风电机组设备和零部件设计制造技术是其中的关键。
风电机组研发着重在风电机组总体设计与仿真软件试验系统方面的研究,目前,已经开发了风力发电机组总体设计eWind软件应用系统,以进行风力发电机组设计的分析、计算和校核验证。
风电机组零部件的设计主要集中在叶轮的设计,而叶轮的关键则是叶片。
叶片的形状和大小要符合流体力学特性并 18根据强度计算后得到的结构设计制作,已开展了先进翼型族的设计、实验与应用的研究。
在翼型设计技术,数值模拟技术,风洞实验技术,数据库建立,翼型数据三维修正及在叶片设计中的应用都取得了较好的效果。
但是,叶片制造过程中的智能化加工技术水平还有待于进一步提高。
风力发电机组的发展趋向大型化,与之相伴大型叶片的开发制作也随之发展。
而叶片的大型化必须是在性能提高的同时尽量减少叶片重量,因此,在追求性能的同时要注意叶片材料的选择。
用于制造叶片的材料必须强度高、重量轻,并且在恶劣气象条件下物理、化学性能稳定。
叶片的材料主要在铝合金、不锈钢、木材、玻璃纤维树脂基复合材料、碳纤维树脂基复合材料等中选择。
而大型风力发电机组的叶片基本上采用玻璃纤维树脂基复合材料、碳纤维树脂基复合材料等。
目前,叶片设计与检测方面研究了1.5MW风力机叶片的气动与结构设计,开发设计适合我国风能资源和环境条件特点的大尺寸预弯式叶片。
6.风力发电并网技术 由于风能的不稳定性,中小型风力发电机一般采用直流发电系统并配合蓄能器或与其他发电装置互补运行的方式,以满足离散区域的稳定供电需求;而大型风力发电机大多采用直接或间接并网运行向外界输出电能。
由于发电机并网过程是一个瞬变过程,它受制于并网前的发电状况,影响并网后发电机的运行和电网电能质量,在并网运行方式中主要解决的是并网控制和功率调节问题。
在大规模风电运行要求电网提高接纳风电承受能力的同时,电网为了维持自身的稳定性,也向并网风电机提出了更高的技术要求。
并网问题的根源在于风能自然具有随机性及不可控性带来的风电出力的波动性。
解决并网问题的可能方向主要在以下两方面:一是“非并网”风力发电系统采用近距离直接利用,避免对电网的冲击。
二是减少风电的波动性。
在风电系统方面,发展变桨变速式功率调节等驱动技术;在风电场方面,发展先进的整体控制技术和输出功率短期预测技术;在系统集成方面,推动探索研究风电储能系统技术及风能与其他能源系统互补技术;在电网方面,发展智能电网,发展大规模低电压穿越技术,使其具有适应所有电源种类和电能储存的方式。
7.展望 随着科技的进步,人类对风能的认识不断深化,风力发电具有极大的潜力可以部分满足剧增的全球能源需求。
风电是目前成本最接近常规电力、发展前景最大的可再生能源发电品种,受到世界各国的重视。
我国的风力发电技术自20世纪70年代起步,在大型风电机组的自主研发、风电机组及零部件的检错手段、风电机组认证体系等方面都和世界先进国家还存在较大的差距,但是经过几个五年计划的科技攻关,我国在风电机组整机及零部件制造技术、风电接入系统仿真技术、风电场选择及建设技术等方面都取得了长足的进步。
同时,我国已开始发展近海风能资源的近海风电机组和风电场技术。
可以预测,随着风电产业和技术的快速发展,风力发电将成为我国可再生能源中极具规模化开发条件和商业化发展前景的一种新能源,是成本最低的温室气体减排方案之一 。
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