風(fēng)能要交的東西

1、1風(fēng)能風(fēng)能4.1.1 風(fēng)能的特點 4.1.2 風(fēng)能的基本特征4.1.3 風(fēng)能資源概況2風(fēng)能概述風(fēng)是日常生活中非常熟悉的一種自然現(xiàn)象，雖然看不見摸不著，但是我們時時可以感到它的存在。據(jù)氣象專家估算，一個來自海洋直徑為800km的臺風(fēng)的能量相當(dāng)于50萬顆1945年在廣島爆炸的原子彈的能量。這說明風(fēng)擁有巨大的能量，人們稱其為“風(fēng)能”。風(fēng)能是指空氣相對于地面做水平運動時所產(chǎn)生的動能，風(fēng)能的大小取決于風(fēng)速和空氣密度。3風(fēng)能的特點優(yōu)點風(fēng)能的蘊藏量巨大，是取之不盡、用之不竭的可再生資源；風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式，只要有太陽存在，就可以不斷地、有規(guī)律地形成風(fēng)，周而復(fù)始的產(chǎn)生風(fēng)能；風(fēng)能在轉(zhuǎn)化成電能的過程中，不

2、產(chǎn)生任何的有毒氣體和廢物，不會造成環(huán)境污染；分布廣泛，無須運輸，可以就地取材。4局限性首先在各種能源中，風(fēng)能的含量極低。 其次是不穩(wěn)定性。 地區(qū)差異大。 5風(fēng)能的基本特征風(fēng)能的基本特征包括: 風(fēng)速、風(fēng)級、風(fēng)能密度等。6風(fēng)速風(fēng)的大小常用風(fēng)的速度來衡量，風(fēng)速是指單位時間內(nèi)空氣在水平方向上移動的距離。因為風(fēng)是不恒定的，所以風(fēng)速也經(jīng)常變化，甚至瞬息萬變。若在指定的一段時間內(nèi)測得多次瞬時風(fēng)速，將它平均計算起來，就得到平均風(fēng)速。7風(fēng)級風(fēng)級是根據(jù)風(fēng)對地面或海面物體影響而引起的各種現(xiàn)象，按照風(fēng)力的強度等級來估計風(fēng)力的大小。8風(fēng)能密度風(fēng)能密度是指單位時間內(nèi)通過單位橫截面積的風(fēng)所含的能量，常以W/來表示。風(fēng)能密度

3、是決定一個地方風(fēng)能潛力的最方便、最有價值的指標(biāo)。風(fēng)能密度與空氣密度和風(fēng)速有直接關(guān)系。9風(fēng)能密度風(fēng)能密度的計算公式：式中，W為平均風(fēng)能密度，W/；Vi為等級風(fēng)速，m/s；Ni為等級風(fēng)速V出現(xiàn)的次數(shù)；N為各等級風(fēng)速出現(xiàn)的總次數(shù)；為空氣密度，kg/m。10全球風(fēng)能資源概況11全球風(fēng)能資源概況全球風(fēng)能資源豐富，而且風(fēng)能分布很廣，幾乎覆蓋所有的國家和地區(qū)。歐洲是世界風(fēng)能利用最發(fā)達(dá)的地區(qū)，其風(fēng)能資源非常豐富。北美洲地形開闊平坦，其風(fēng)能資源主要分布于北美洲大陸中東部及其東西部沿海以及加勒比海地區(qū)。12我國風(fēng)能資源概況我國風(fēng)能資源非常豐富，僅次于俄羅斯和美國，居世界第三位。我國風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要集中在北部

4、、西北、東北草原和戈壁灘。以及東南沿海地區(qū)和一些島嶼上，涵蓋福建、廣東、浙江、內(nèi)蒙古、寧夏、新疆等省（自治區(qū)）。13我國風(fēng)能資源概況14我國風(fēng)能資源概況最大風(fēng)能資源區(qū) 東南沿海及其島嶼。次最大風(fēng)能資源區(qū) 位于內(nèi)蒙古和甘肅北部。較大風(fēng)能資源區(qū) 位于青藏高原、三北地區(qū)的北部和沿海。大風(fēng)能資源區(qū) 位于黑龍江和吉林東部以及遼東半島沿海。 15我國風(fēng)能資源概況最小風(fēng)能資源區(qū) 位于云貴川，甘肅、陜西南部，河南、湖南西部，福建、廣東、廣西的山區(qū)以及塔里木盆地?？杉竟?jié)利用的風(fēng)能資源區(qū) 大風(fēng)能資源區(qū)最小風(fēng)能資源區(qū)地區(qū)以外的廣大地區(qū)除上述地區(qū)以外，全國還有一部分地區(qū)風(fēng)能缺乏，表現(xiàn)為風(fēng)力小，難以被利用。16風(fēng)力機簡

5、介1718 1.風(fēng)力機定義一、什么是風(fēng)力機 2. 風(fēng)力機分類 1.風(fēng)輪 2.發(fā)電機二、風(fēng)力機結(jié)構(gòu) 3. 調(diào)向器 4.限速安全裝置 5.塔架 19按結(jié)構(gòu)形式： 水平軸風(fēng)力發(fā)電機 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機 按功率： 微型：1kw一下 小型：1kw10kw 中型：10kw100kw 大型：100kw以上 2021風(fēng)輪：輪轂：高強度葉片：微型風(fēng)力機木質(zhì)、塑料 小型風(fēng)力機木質(zhì)、金屬、塑料、 含玻璃纖維的復(fù)合材料 中大型風(fēng)力機 木質(zhì)、含玻璃纖維的復(fù)合材料為什么風(fēng)輪通常是三個葉片？22發(fā)電機：老式風(fēng)力機：直流發(fā)電機逆變器交流電小型風(fēng)力機：同步/異步交流發(fā)電機整流器逆變器 交流電中型大型風(fēng)力機：異步交流發(fā)電機直接并入

6、交流電網(wǎng)兆瓦級風(fēng)力機：同步交流發(fā)電機整流器逆變器 交流電23調(diào)向器： 側(cè)風(fēng)輪 尾舵 風(fēng)向跟蹤系統(tǒng)24限速安全裝置：偏離風(fēng)向超速保護原理：風(fēng)輪軸偏離軸心。安置彈簧，風(fēng)輪受力時 ，轉(zhuǎn)動風(fēng)輪使力矩與彈簧力矩平衡。利用氣動阻力制動原理：減速板鉸接在葉片端部，與彈簧連接，當(dāng)鉸接軸力矩大于彈簧力矩，繞軸轉(zhuǎn)動形成擾流器，增加風(fēng)阻。變槳距調(diào)速原理：風(fēng)輪上的重錘在離心的作用下壓縮彈簧，改變槳距角以降低轉(zhuǎn)速。風(fēng)力機工作原理25翼型繞流的力學(xué)分析影響升力阻力系數(shù)的因素實際葉片的受力分析風(fēng)力機的工作性能26翼型繞流的力學(xué)分析27葉片受到的氣流作用力F 可分解為與氣流方向平行的Fx和與氣流方向垂直的Fy，分別稱為阻力和

7、升力。2829升阻比：k=Cy/Cx升力與阻力的計算公式：30影響升力阻力系數(shù)的因素翼型的影響攻角的影響雷諾數(shù)的影響葉片表面粗糙度的影響31翼型的影響32阻力：平板型弧板型流線型升力：平板型弧板型流線型33攻角的影響343536雷諾數(shù)的影響37Re越大，黏性作用越小，Cy值增加，Cx值減小，升阻比k變大38葉片表面粗糙度的影響39葉片表面不可能絕對光滑，把凹凸不平的波峰與波谷之間的高度平均值成為粗糙度，此值若越大，是Cx值變高，增加了阻力，而Cy基本不變。40實際葉片的受力分析41風(fēng)力機葉片幾何中的安裝角：葉片葉根確定位置處翼型幾何弦與葉片旋轉(zhuǎn)平面所夾的角度4243風(fēng)力機的工作性能44若風(fēng)輪直

8、徑為D，則45風(fēng)能不可能全被風(fēng)輪捕獲而轉(zhuǎn)換成機械能，設(shè)由風(fēng)輪軸輸出的功率為N（風(fēng)輪功率），它與N0之比，稱為風(fēng)輪功率系數(shù)，用Cp表示。即:于是：Cp在0.2-0.5之間，最大值為0.593。46吹向風(fēng)輪的蜂具有的功率為N0，風(fēng)輪功率為：47風(fēng)力機最終所發(fā)出的有效功率為：484.3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)簡介海上風(fēng)力發(fā)電渦輪風(fēng)力發(fā)電高空風(fēng)力發(fā)電 低風(fēng)速 風(fēng)力發(fā) 電494.3.1 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)簡介風(fēng)力發(fā)電技術(shù)并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)獨立風(fēng)電系統(tǒng)501、定義：風(fēng)電機組直接與電網(wǎng)相連2、特點：規(guī)模較大的風(fēng)力發(fā)電廠3、優(yōu)點：建設(shè)工期短實際占地面積小運行管理自動化程度高4、缺陷：接入電網(wǎng)的比例不能超過10%，限制風(fēng)電場向大型化

9、發(fā)展并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)51521、定義：由于風(fēng)力發(fā)電裝置的不穩(wěn)定性，風(fēng)電系統(tǒng)需要配置充電裝置，通過蓄電池等儲能裝置或與柴油機發(fā)電機組聯(lián)合發(fā)電2、規(guī)模較小，可解決偏遠(yuǎn)地區(qū)供電問題獨立的風(fēng)電系統(tǒng)能不能通過獨立的風(fēng)電系統(tǒng)大規(guī)模產(chǎn)生工業(yè)用電呢？53優(yōu)勢：海上風(fēng)更強更持續(xù)空間開闊不消耗水資源適宜大規(guī)模開發(fā)噪聲污染小4.3.2 海上風(fēng)力發(fā)電54遠(yuǎn)海風(fēng)大沒有支撐解決方法海上風(fēng)力發(fā)電的難處海上風(fēng)機支撐技術(shù)底部固定式支撐重力沉箱基礎(chǔ)單樁基礎(chǔ)三腳架基礎(chǔ)懸浮式支撐技術(shù)浮筒式支撐半浸入式支撐554.3.3 高空風(fēng)力發(fā)電56廣東高空風(fēng)能技術(shù)有限公司采取“風(fēng)箏式”技術(shù)路線風(fēng)箏作上下運動產(chǎn)生機械能57兩種設(shè)想：一種是在空中建造發(fā)

10、電站，在高空發(fā)電然后利用電纜輸送到地面Altaeros公司設(shè)計的一款高空渦輪風(fēng)力發(fā)電機充滿氦氣浮動在空中58第二種是在高空建設(shè)傳動設(shè)備，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機械能后輸送到地面，再由發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電。4.3.5 渦輪風(fēng)力發(fā)電 遮蔽物做成合適的形狀，以便其引導(dǎo)在外面相對流動較快的空氣進入轉(zhuǎn)子后面的區(qū)域?？焖倭鲃拥目諝饧铀倬徛苿拥目諝猓箿u輪機葉片后的區(qū)域變成低氣壓，以吸納更多的空氣通過它們。1、添加空氣罩2、采用新材料59風(fēng)能存儲技術(shù)風(fēng)能儲能器風(fēng)力富余風(fēng)力不足發(fā)電60風(fēng)能電能水力勢能機械能熱能氫能化學(xué)能61電池儲能電能以直流電形式存在 風(fēng)力機 交流 直流 儲能器充電次數(shù)受到限制 2000-3000次電池規(guī)

11、格 工作電壓和儲蓄容量保存環(huán)境 清潔干燥 溫度適宜 通風(fēng)良好62水力蓄能63仙居抽水蓄能電站飛輪蓄能以角速度繞軸線z轉(zhuǎn)動的飛輪所具有的動能為：提高風(fēng)能存儲容量的途徑：較大質(zhì)量分布在距飛輪軸線的遠(yuǎn)端采用高強度的碳纖維材料，在保證強度，剛度的前提 下提高飛輪轉(zhuǎn)速64壓縮空氣蓄能一、常規(guī)壓縮空氣蓄能（CAES）循環(huán)65二、電熱冷聯(lián)產(chǎn)壓縮空氣蓄能系統(tǒng)664.4.5熱能的儲存蓄冷蓄熱67熱能儲存顯熱儲存相變蓄熱化學(xué)蓄熱68顯熱儲存隨著工質(zhì)溫度升高而吸熱，隨著工質(zhì)溫度降度而放熱的現(xiàn)象被稱為顯熱； Q=Cm（t1-t2） 優(yōu)點： 運行方式簡單，成本低廉使用壽命長，熱傳導(dǎo)率高。缺陷： 1.為了提高蓄熱量，一般

12、只有加大工質(zhì)質(zhì)量，一旦加 大工質(zhì)質(zhì)量就會增大蓄熱裝置的體積 2.工質(zhì)溫度變化范圍擴大將增加熱流的不穩(wěn)定性，若 采用調(diào)節(jié)和控制裝置就會提高運行成 本和復(fù)雜程度 69相變蓄熱 原理：一般物質(zhì)在由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，或由液相到固相時需要吸收或放出很大的潛熱值，利用這一機理的蓄熱裝置稱為相變蓄熱器 聚乙烯蠟微粉 特點： 1.高儲熱密度 。 2.物質(zhì)相變是在恒定溫度下進行的。 70蓄冷技術(shù)水蓄冷冰蓄冷共晶鹽相變蓄冷71水蓄冷： 顯熱蓄能，是一種較為經(jīng)濟的儲存方式冰蓄冷： 1. 蓄能密度大，熱損失減小。 2.溫度低，冰水供給量小，降低運輸功耗 3.溫度幾乎恒定，設(shè)備易標(biāo)準(zhǔn)化，系列化。缺陷： 冰蓄冷系統(tǒng)中制冷介

13、質(zhì)在冰冷量交換器出口的溫度低，降低 其工作性能系數(shù)（COP值）。72共晶鹽共晶鹽相變蓄冷共晶鹽的相變溫度較高，COP比冰蓄冷高30%73共晶鹽蓄冷系統(tǒng)流程氫能（游離的分子氫）氫的儲存高壓儲存低溫液氫儲存金屬氫化物儲存氫的制取常用電解水制取74電解水的方程式2H2O（通電）2H2+O275電解水制氫的風(fēng)能儲存系統(tǒng)4.5風(fēng)能利用發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢76風(fēng)能的利用現(xiàn)狀主要國家的政策和措施風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展趨勢4.5.1 風(fēng)能的利用現(xiàn)狀技術(shù)上可利用的全球風(fēng)能總量53X106億度/年。我國可開發(fā)利用的風(fēng)能居世界第三，僅次于俄羅斯和美國。世界風(fēng)力發(fā)電裝機容量平均每年大約以30%的速度增長。77世界風(fēng)電現(xiàn)狀78199

14、8-2014全球新裝機容量1997-2014全球裝機總?cè)萘?71335MW2014全球裝機容量前十國家2014全球裝機容量在各大洲的分布我國風(fēng)電現(xiàn)狀 根據(jù)中國氣象局第3次風(fēng)能資源普查結(jié)果，我國陸上離地面10 m高度風(fēng)能資源總儲量為43.5億kW，其中技術(shù)可開發(fā)量近3億kW，在陸上離地面50 m高度，風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量達(dá)到8億kW，風(fēng)電開發(fā)潛力巨大。（2014）1986 第一個風(fēng)電廠（山東榮成）1995 自主研制600KW風(fēng)力發(fā)電機組2002 全國微型、小型風(fēng)力機組24.8萬臺（世界首位）2010 全國裝機容量44733.29MW（世界首位）2014 全國裝機容量114609MW（占全球31%

15、）794.5.2 主要國家的政策和措施德國： 1990強制購電法：政府直接補貼支持風(fēng)電接入電網(wǎng) 2000可再生能源法：德國議會決定將于2020年徹底結(jié)束核電產(chǎn)業(yè)， 并于2050年實現(xiàn)80%的可再生能源發(fā)電目標(biāo)。80美國： 1992能源政策法案：在聯(lián)邦層次的對風(fēng)能的優(yōu)惠政策和補貼計劃 2009經(jīng)濟復(fù)蘇法案奧巴馬：補貼、退稅、可再生能源配額制度4.5.2 主要國家的政策和措施丹麥： 1976、1981、1990、1996、2012年先后公布了五次能源計劃 第五次能源計劃的最新目標(biāo)：2020年實現(xiàn)50%電力由風(fēng)電提供，2050年100%由可再生能源提供81中國： 1996年開始，先后啟動了“乘風(fēng)工程”、“雙加工程”、“國債風(fēng)電項目”、科技支撐計劃 2006可再生能源法：國家鼓勵和支持可再生能源并網(wǎng)發(fā)電 2007電網(wǎng)企業(yè)全額收購可再生能源電量監(jiān)管辦法：解決