智能電網(wǎng)-風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

智能電網(wǎng)——

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

目錄一.關(guān)于風(fēng)二.風(fēng)力機(jī)歷史與分類三.控制技術(shù)四.發(fā)展與趨勢(shì)一.關(guān)于風(fēng)風(fēng)是怎么形成的？太陽(yáng)的輻射造成地球表面受熱不僅能，引起大氣層中壓力分布不均空氣沿水平方向運(yùn)動(dòng)形成風(fēng)，風(fēng)的形成就是空氣流動(dòng)的結(jié)果一.關(guān)于風(fēng)什么是風(fēng)能？風(fēng)能就是空氣的動(dòng)能，是指風(fēng)所承載的能量，風(fēng)能的大小決定于風(fēng)速和空氣的密度一.關(guān)于風(fēng)人類利用風(fēng)能有多久了？公元前數(shù)世紀(jì)，我國(guó)人民就利用風(fēng)力提水、灌溉、磨面、舂米中國(guó)的木帆船，都有兩三千年的歷史記載宋代是我國(guó)應(yīng)用風(fēng)車的全盛時(shí)代，當(dāng)時(shí)流行的垂直軸風(fēng)車，一直沿用至今從1920年期，人們開始研究利用風(fēng)力機(jī)作大規(guī)模發(fā)電1931年，在蘇聯(lián)建造的100kw容量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這是最早商業(yè)化的風(fēng)力發(fā)電機(jī)一.關(guān)于風(fēng)風(fēng)有什么特性？隨機(jī)性風(fēng)速隨高度的變化而變化與風(fēng)速，表面粗糙程度（可能隨風(fēng)向而變），以及空氣穩(wěn)定性（晝夜變化）有關(guān)風(fēng)切變指數(shù)在低風(fēng)速、粗糙表面和穩(wěn)定條件下較大地理位置：沿海地區(qū)、長(zhǎng)斜坡的嵴部、關(guān)口、開闊地帶、導(dǎo)風(fēng)山谷季節(jié)、日夜：冬天大于夏天，白天大于夜晚一.關(guān)于風(fēng)內(nèi)陸區(qū)域：三北地區(qū)離岸區(qū)域：各沿海省份潛在開發(fā)區(qū)域百萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)能資源區(qū)1.吉林2.河北北部3.張北4.內(nèi)蒙草原5.河西走廊6.新疆戈壁7.黑龍江8.山東半島9.蘇滬沿海10.浙江11.福建12.廣東二、風(fēng)力機(jī)歷史與分類歷史CharlesFBrush（1849-1929），美國(guó)電力工業(yè)的奠基人之一，創(chuàng)立BrushElectric公司，1892年并入GE1887-1888年冬，Brush安裝了一臺(tái)被現(xiàn)代人認(rèn)為是第一臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行的且用于發(fā)電的風(fēng)力機(jī)。二、風(fēng)力機(jī)歷史與分類風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動(dòng)力機(jī)械，又稱風(fēng)車。廣義地說(shuō)，它是一種以太陽(yáng)為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)動(dòng)機(jī)。風(fēng)力機(jī)的主要部件是風(fēng)能接收裝置。一般說(shuō)來(lái)，凡在氣流中能產(chǎn)生不對(duì)稱力的物理構(gòu)形都能成為風(fēng)能接收裝置，它以旋轉(zhuǎn)、平移或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)而發(fā)出機(jī)械功。風(fēng)力機(jī)大都按風(fēng)能接收裝置的結(jié)構(gòu)形式和空間布置來(lái)分類，一般分為水平軸結(jié)構(gòu)和垂直軸結(jié)構(gòu)兩類。以風(fēng)輪作為風(fēng)能接收裝置的常規(guī)風(fēng)力機(jī)為例，按風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸相對(duì)于氣流的方向可分為水平軸風(fēng)輪式(轉(zhuǎn)軸平行于氣流方向)、側(cè)風(fēng)水平軸風(fēng)輪式(轉(zhuǎn)軸平行于地面、垂直于氣流方向)和垂直軸風(fēng)輪式(轉(zhuǎn)軸同時(shí)垂直于地面和氣流方向)。二、風(fēng)力機(jī)歷史與分類新一代風(fēng)力機(jī)的特點(diǎn)增強(qiáng)抗風(fēng)暴能力風(fēng)輪葉片廣泛采用輕質(zhì)材料,如玻璃纖維復(fù)合材料等運(yùn)用近代航空氣體動(dòng)力學(xué)成就使風(fēng)能利用系數(shù)提高到0.45左右用微處理機(jī)控制，使風(fēng)力機(jī)保持在最佳運(yùn)行狀態(tài)發(fā)展風(fēng)力機(jī)陣列系統(tǒng);風(fēng)輪結(jié)構(gòu)形式多樣化。法國(guó)人在20年代發(fā)明的垂直軸風(fēng)輪在淹沒了半個(gè)多世紀(jì)之后，已成為最有希望的風(fēng)力機(jī)型之一。這種結(jié)構(gòu)有φ型、Δ型、Y型和

型等多種形式。它具有運(yùn)轉(zhuǎn)速度高、效率高和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但需用輔助裝置起動(dòng)。三、控制技術(shù)控制過程三、控制技術(shù)風(fēng)電控制系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制單元、高速環(huán)型冗余光纖以太網(wǎng)、遠(yuǎn)程上位機(jī)操作員站等部分?，F(xiàn)場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制單元是每臺(tái)風(fēng)機(jī)控制的核心，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的參數(shù)監(jiān)視、自動(dòng)發(fā)電控制和設(shè)備保護(hù)等功能；每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配有就地HMI人機(jī)接口以實(shí)現(xiàn)就地操作、調(diào)試和維護(hù)機(jī)組；高速環(huán)型冗余光纖以太網(wǎng)是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)高速公路，將機(jī)組的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送至上位機(jī)界面；上位機(jī)操作員站是風(fēng)電廠的運(yùn)行監(jiān)視核心，并具備完善的機(jī)組狀態(tài)監(jiān)視、參數(shù)報(bào)警，實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)的記錄顯示等功能，操作員在控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)場(chǎng)所有機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)視及操作。三、控制技術(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組陸地風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用1.5/2M雙饋異步發(fā)電機(jī)組。離岸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用4/5M永磁同步全饋發(fā)電機(jī)組。建設(shè)大型或者超大型的風(fēng)力電場(chǎng)（有上百臺(tái)風(fēng)力機(jī)組組成）。風(fēng)力機(jī)組控制系統(tǒng)具有防電壓穿透功能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在在線發(fā)電時(shí)可調(diào)節(jié)功率因數(shù)，在不發(fā)電時(shí)也可以調(diào)節(jié)功率因數(shù)，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，凈化電網(wǎng)。四.發(fā)展與趨勢(shì)

我國(guó)現(xiàn)有狀況我國(guó)風(fēng)能資源豐富，可開發(fā)利用的風(fēng)能儲(chǔ)量約10億kW，其中，陸地上風(fēng)能儲(chǔ)量約2.53億kW（陸地上離地10m高度資料計(jì)算），海上可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量約7.5億kW，共計(jì)10億kW。而2003年底全國(guó)電力裝機(jī)約5.67億kW。二十世紀(jì)九十年代，我國(guó)的獨(dú)立電源系統(tǒng)主要采用水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)來(lái)供應(yīng)電力，主要應(yīng)用于通信基站、邊防哨所、海島部隊(duì)等特殊場(chǎng)合，主要是面向部隊(duì)的一套后勤保障系統(tǒng)。四.發(fā)展與趨勢(shì)全球市場(chǎng)狀況風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。其蘊(yùn)量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74×109MW，其中可利用的風(fēng)能為2×107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。中國(guó)風(fēng)能儲(chǔ)量很大、分布面廣，僅陸地上的風(fēng)能儲(chǔ)量就有約2.53億千瓦。隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，風(fēng)能市場(chǎng)也迅速發(fā)展起來(lái)。自2004年以來(lái)，全球風(fēng)力發(fā)電能力翻了一番，2006年至2007年間，全球風(fēng)能發(fā)電裝機(jī)容量擴(kuò)大27%。2007年已有9萬(wàn)兆瓦，這一數(shù)字到2010年將是16萬(wàn)兆瓦。預(yù)計(jì)未來(lái)20-25年內(nèi)，世界風(fēng)能市場(chǎng)每年將遞增25%。隨著技術(shù)進(jìn)步和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，風(fēng)能發(fā)電在商業(yè)上將完全可以與燃煤發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)。四.發(fā)展與趨勢(shì)中國(guó)總體市場(chǎng)“十五”期間，中國(guó)的并網(wǎng)風(fēng)電得到迅速發(fā)展。2006年，中國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到260萬(wàn)千瓦，成為繼歐洲、美國(guó)和印度之后發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的主要市場(chǎng)之一。2007年我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模延續(xù)暴發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，截至2007年底全國(guó)累計(jì)裝機(jī)約600萬(wàn)千瓦。2008年8月，中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)總量已經(jīng)達(dá)到700萬(wàn)千瓦，占中國(guó)發(fā)電總裝機(jī)容量的1%，位居世界第五，這也意味著中國(guó)已進(jìn)入可再生能源大國(guó)行列。2008年以來(lái)，國(guó)內(nèi)風(fēng)電建設(shè)的熱潮達(dá)到了白熱化的程度。2009年，中國(guó)（不含臺(tái)灣地區(qū)）新增風(fēng)電機(jī)組10129臺(tái)，容量13803.2MW，同比增長(zhǎng)124%；累計(jì)安裝風(fēng)電機(jī)組21581臺(tái)，容量25805.3MW。2009年，臺(tái)灣地區(qū)新增風(fēng)電機(jī)組37臺(tái)，容量77.9MW；累計(jì)安裝風(fēng)電機(jī)組227臺(tái)，容量436.05MW。四.發(fā)展與趨勢(shì)風(fēng)力發(fā)電的前景中國(guó)新能源戰(zhàn)略開始把大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電設(shè)為重點(diǎn)。按照國(guó)家規(guī)劃，未來(lái)15年，全國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到2000萬(wàn)至3000萬(wàn)千瓦。以每千瓦裝機(jī)容量設(shè)備投資7000元計(jì)算，根據(jù)《風(fēng)能世界》雜志發(fā)布，未來(lái)風(fēng)電設(shè)備市場(chǎng)將高達(dá)1400億元至2100億元。中國(guó)風(fēng)力等新能源發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊，預(yù)計(jì)未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間都將保持高速發(fā)展，同時(shí)盈利能力也將隨著技術(shù)的逐漸成熟穩(wěn)步提升。2009年該行業(yè)的利潤(rùn)總額將保持高速增長(zhǎng)，經(jīng)過2009年的高速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2010、2011年