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)力機歷史與分類三.控制技術(shù)四.發(fā)展與趨勢一.關(guān)于風(fēng)風(fēng)是怎么形成的？太陽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動形成風(fēng)，風(fēng)的形成就是空氣流動的結(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，我國人民就利用風(fēng)力提水、灌溉、磨面、舂米中國的木帆船，都有兩三千年的歷史記載宋代是我國應(yīng)用風(fēng)車的全盛時代，當時流行的垂直軸風(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，這是最早商業(yè)化的風(fēng)力發(fā)電機一.關(guān)于風(fēng)風(fēng)有什么特性？隨機性風(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)域百萬千瓦級風(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)力機歷史與分類歷史CharlesFBrush（1849-1929），美國電力工業(yè)的奠基人之一，創(chuàng)立BrushElectric公司，1892年并入GE1887-1888年冬，Brush安裝了一臺被現(xiàn)代人認為是第一臺自動運行的且用于發(fā)電的風(fēng)力機。二、風(fēng)力機歷史與分類風(fēng)力機將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械功的動力機械，又稱風(fēng)車。廣義地說，它是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)動機。風(fēng)力機的主要部件是風(fēng)能接收裝置。一般說來，凡在氣流中能產(chǎn)生不對稱力的物理構(gòu)形都能成為風(fēng)能接收裝置，它以旋轉(zhuǎn)、平移或擺動運動而發(fā)出機械功。風(fēng)力機大都按風(fēng)能接收裝置的結(jié)構(gòu)形式和空間布置來分類，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)力機為例，按風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸相對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)軸同時垂直于地面和氣流方向)。二、風(fēng)力機歷史與分類新一代風(fēng)力機的特點增強抗風(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)合材料等運用近代航空氣體動力學(xué)成就使風(fēng)能利用系數(shù)提高到0.45左右用微處理機控制，使風(fēng)力機保持在最佳運行狀態(tài)發(fā)展風(fēng)力機陣列系統(tǒng);風(fēng)輪結(jié)構(gòu)形式多樣化。法國人在20年代發(fā)明的垂直軸風(fēng)輪在淹沒了半個多世紀之后，已成為最有希望的風(fēng)力機型之一。這種結(jié)構(gòu)有φ型、Δ型、Y型和

型等多種形式。它具有運轉(zhuǎn)速度高、效率高和傳動機構(gòu)簡單等優(yōu)點，但需用輔助裝置起動。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)場風(fēng)力發(fā)電機組控制單元、高速環(huán)型冗余光纖以太網(wǎng)、遠程上位機操作員站等部分?，F(xiàn)場風(fēng)力發(fā)電機組控制單元是每臺風(fēng)機控制的核心，實現(xiàn)機組的參數(shù)監(jiān)視、自動發(fā)電控制和設(shè)備保護等功能；每臺風(fēng)力發(fā)電機組配有就地HMI人機接口以實現(xiàn)就地操作、調(diào)試和維護機組；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，將機組的實時數(shù)據(jù)送至上位機界面；上位機操作員站是風(fēng)電廠的運行監(jiān)視核心，并具備完善的機組狀態(tài)監(jiān)視、參數(shù)報警，實時/歷史數(shù)據(jù)的記錄顯示等功能，操作員在控制室內(nèi)實現(xiàn)對風(fēng)場所有機組的運行監(jiān)視及操作。三、控制技術(shù)風(fēng)力發(fā)電機組陸地風(fēng)力發(fā)電機組采用1.5/2M雙饋異步發(fā)電機組。離岸風(fēng)力發(fā)電機組采用4/5M永磁同步全饋發(fā)電機組。建設(shè)大型或者超大型的風(fēng)力電場（有上百臺風(fēng)力機組組成）。風(fēng)力機組控制系統(tǒng)具有防電壓穿透功能。風(fēng)力發(fā)電機組在在線發(fā)電時可調(diào)節(jié)功率因數(shù)，在不發(fā)電時也可以調(diào)節(jié)功率因數(shù)，進行無功補償，凈化電網(wǎng)。四.發(fā)展與趨勢

我國現(xiàn)有狀況我國風(fēng)能資源豐富，可開發(fā)利用的風(fēng)能儲量約10億kW，其中，陸地上風(fēng)能儲量約2.53億kW（陸地上離地10m高度資料計算），海上可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲量約7.5億kW，共計10億kW。而2003年底全國電力裝機約5.67億kW。二十世紀九十年代，我國的獨立電源系統(tǒng)主要采用水平軸風(fēng)力發(fā)電機和太陽能光伏系統(tǒng)來供應(yīng)電力，主要應(yīng)用于通信基站、邊防哨所、海島部隊等特殊場合，主要是面向部隊的一套后勤保障系統(tǒng)。四.發(fā)展與趨勢全球市場狀況風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大，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。中國風(fēng)能儲量很大、分布面廣，僅陸地上的風(fēng)能儲量就有約2.53億千瓦。隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，風(fēng)能市場也迅速發(fā)展起來。自2004年以來，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)電裝機容量擴大27%。2007年已有9萬兆瓦，這一數(shù)字到2010年將是16萬兆瓦。預(yù)計未來20-25年內(nèi)，世界風(fēng)能市場每年將遞增25%。隨著技術(shù)進步和環(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)電競爭。四.發(fā)展與趨勢中國總體市場“十五”期間，中國的并網(wǎng)風(fēng)電得到迅速發(fā)展。2006年，中國風(fēng)電累計裝機容量已經(jīng)達到260萬千瓦，成為繼歐洲、美國和印度之后發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的主要市場之一。2007年我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模延續(xù)暴發(fā)式增長態(tài)勢，截至2007年底全國累計裝機約600萬千瓦。2008年8月，中國風(fēng)電裝機總量已經(jīng)達到700萬千瓦，占中國發(fā)電總裝機容量的1%，位居世界第五，這也意味著中國已進入可再生能源大國行列。2008年以來，國內(nèi)風(fēng)電建設(shè)的熱潮達到了白熱化的程度。2009年，中國（不含臺灣地區(qū)）新增風(fēng)電機組10129臺，容量13803.2MW，同比增長124%；累計安裝風(fēng)電機組21581臺，容量25805.3MW。2009年，臺灣地區(qū)新增風(fēng)電機組37臺，容量77.9MW；累計安裝風(fēng)電機組227臺，容量436.05MW。四.發(fā)展與趨勢風(fēng)力發(fā)電的前景中國新能源戰(zhàn)略開始把大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電設(shè)為重點。按照國家規(guī)劃，未來15年，全國風(fēng)力發(fā)電裝機容量將達到2000萬至3000萬千瓦。以每千瓦裝機容量設(shè)備投資7000元計算，根據(jù)《風(fēng)能世界》雜志發(fā)布，未來風(fēng)電設(shè)備市場將高達1400億元至2100億元。中國風(fēng)力等新能源發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊，預(yù)計未來很長一段時間都將保持高速發(fā)展，同時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)的利潤總額將保持高速增長，經(jīng)過2009年的高速增長，預(yù)計2010、2011年