风力发电讲义1-3[精选].ppt

风能利用的历史 古代（远古时期到19世纪末）： 埃及被认为可能是最先利用风能的国家，约在几千年前，他们就开始用风帆来帮助行船 。 荷兰人发展了水平轴的风车，将海堤内的水排干，造出的良田相当于国土面积的三分之一，风车用于磨面、榨油等，曾经是主要机械动力。 美国大规模开发西部，制造出金属叶片的 “美国农场风车” 。 中国的传统风车驱动水泵，用于农田和盐田。 风力机械在蒸汽机出现之前是动力机械的一大支柱，随着煤、石油、天然气等化石燃料的大规模开采和廉价电力的获得，无法与蒸汽机、内燃机和电动机等相竞争，渐渐被淘汰. 近代（19世纪末到20世纪70年代）：。 1891年丹麦人建造第一座发电风车。 美国和澳大利亚牧区离网风电的推广。 美国和丹麦并网风电的试验。 现代（20世纪80年代到现在）：能源和环境因素驱动，利用现代技术促使风电高速发展。 。 世界风能资源 按10m高度年平均风速大于5.1m/s陆地面积的十分之一，采用300kW风电机组估算。 技术上可以利用的资源总量估计约53万亿kW?h/年，相当于2020年全世界电力总需求的两倍多 资源的地理分布 （万亿kW?h/年） 亚洲：4.6 （8.7% ），西欧：4.8 （9.1% ） 北美：14 （26.4% ） 风能的基本知识 风能是空气流动的动能，能量密度低，是水的1/814，风能与风速的立方成正比，风速增加一倍，风能增加八倍。 什么是风力发电？ 风力发电机组（简称风电机组）是将风能转化为电能的机械。 风轮是风电机组最主要的部件，由叶片和轮毂组成。 叶片具有良好的空气动力外形，在气流作用下能产生空气动力使风轮旋转，将风能转换成机械能，再通过齿轮箱增速，驱动发电机转变成电能。 风力发电系统 离网风电系统，在电网未通达的偏远地区，用小型风电机组为蓄电池充电，再通过逆变器转换成交流电向终端电器供电，单机容量一般在100W到10kW；或者采用中型风电机组与柴油发电机或光伏太阳电池组成混合供电系统，目前系统的容量约10kW至200kW。 并网风力发电作为常规电网的电源，是大规模利用风能最经济的方式。商业化的机组单机容量为150kW至3000kW，既可以单独并网，也可以由多台，甚至成百上千台组成风力发电场，简称风电场。 风电机组主要参数—风轮直径 风轮直径（或风轮扫掠面积）和额定功率，成为产品型号的组成部分。 风轮直径（或风轮扫掠面积）说明机组能够在多大的范围内获取风中蕴含的能量，是机组能力的基本标志。 风轮直径应当根据不同的风况与额定功率匹配，以获得最大的年发电量和最低的发电成本。 风电机组主要参数—额定功率 额定功率是与机组配套的发电机铭牌功率。 其定义是“正常工作条件下，风力发电机组的设计要达到的最大连续输出电功率”。 许多产品在标准型以外还提供与标准型机组额定功率相同的机组，配置较大直径风轮供低风速区选用，配置较小直径风轮供高风速区选用。 功率曲线 功率曲线图 功率曲线图，横坐标是风速，纵坐标是机组的输出功率，功率曲线主要分为上升和恒定两部分。 切入风速：机组开始向电网输出功率时的风速称为，随着风速的增大，功率上升，大约与风速的立方成正比。 额定风速：达到额定功率值时的风速称为，此后风速再增加，由于风轮的调节，功率保持不变。 切出风速：允许机组正常运行的最大风速。，机组运行时遇到这样的大风必须停机与电网脱开，输出功率立刻降为0，功率曲线到此终止。 风频曲线 风电机组发电量估算 功率曲线上有每个风速段对应的输出功率。 风频分布图上有每个风速段对应的年出现小时数（或百分比） 每个风速段的功率（kW）和年出现小时数（h）的乘积（kW?h ）是该风速段的年理论发电量。 各风速段的年理论发电量累加后，再乘以各种损失系数（合计结果约70-80%），得到该机组估算年发电量。 为什么要发展风力发电？ （1）发展风电可以促进地区经济发展，并拉动机电制造业发展。 （2）发展风电是减排温室气体排放的有效途径 （3）发展风电有利于提高中国能源供应的安全性 （4）发展风电是解决中国能源供应不足的有效途径 风力发电的特点 风电机输出在达到额定功率之前，功率与风速的立方成正比，即风速增加1倍输出功率增加8倍，所以风力发电的效益与当地的风速关系极大。 由于风速随时在变化，风电机常年在野外运行，承受十分复杂恶劣的交变载荷，设备的机体庞大，风轮直径和塔架高度都达到50m至120m，在野外运行环境恶劣，设计和制造比较困难。目前风电机组的设计寿命是20年，要求经受住60m/s的11级暴风袭击，代表机组可靠性的可利用率要达到0.95以上。 风力发电的特点 风电场与常规的火电厂和水电站比较，由于单机容量小，可以分散建设，资金比较容易筹集，基建周期短，有利于资金周转，及早还贷。