第一章风力发电技术.ppt

第一节 概述 风能是大气运动形成的一种能源形式，其能量来自于大气所吸收的太阳能。 人类对风能的利用历史久远，早在公元10世纪，波斯就出现了水平转动的风磨。 我国开始利用风能作为动力大约在13世纪中叶。 现在所说的风能利用主要是指风力发电。采用风力涡轮机发电的设想始于1890年丹麦的一项风力发电计划，到1918年丹麦已经投入运行了120台风力发电机。 风力发电走向规模化应用还是在20世纪90年代以后，风力发电的装机容量开始以每年平均20%以上的速度增长，已成为世界上各种能源中增长最快的一种。 据统计，2007年底，全球风力发电新增装机容量19791MW，总装机容量达到94005MW，比2006年增加了27%，风力发电的总量已占全球电力消费总量的1%以上。 我国风能资源非常丰富。 2006年国家气候中心研究结果表明，我国陆地10米高度层可开发和利用的风能储量除青藏高原外总量约为25亿kW，海上可开发和利用的风能储量约为7.5亿kW，共计约32.5亿kW。 我国风电开发的空间十分巨大。目前，风力发电只占在全国电力装机总容量的1.2%。而根据国家发改委的长期产业规划，2020年10000万kW，占全国电力总装机的2%。 一、世界风能发电概述 20世纪末，由于能源危急和全球环境保护的影响，欧洲、美国及亚洲的印度、中国风力发电出现强劲势头，其中丹麦的风电量已经超过了总发电量的20%。 目前， 欧洲最大的风力发电国是德国，西班牙居第二。全球风力发电保持高速发展的势头，预计到2010年，全球风力发电装机总量可以达到160GW。 风力发电快速增长的原因在于两个方面：一是经济发展对电力需求的快速增长和可持续发展的要求；二是风力发电技术的不断进步，促进了发电价格不断降低。 风电价格不断降低的同时，化石燃料的价格呈总体上升趋势，加之环保和二氧化碳减排的要求，化石燃料发电的价格总体是上涨的。因此风力发电将称为21世纪重要的能源形式之一。 就风能资源的储量来说，地球上风力资源的利用才刚刚开始，发电技术的发展就是风力发电机技术的发展。 目前，风力发电机在叶片材料、气体动力学特性、控制方式等方面不断进步的同时，主要是向大型化的方向发展。 世界风能市场上风力发电机的主要供应商来自欧洲和美国，其中丹麦一直居世界领先地位，占全部市场份额的60%以上。 德国一直引领着世界风电市场的发展。德国2006年底发电装机容量2194MW，是目前世界上发电装机容量最多和风力发电机组技术最先进的国家。 德国风力发电的制造技术和生产规模都处于世界领先水平，目前世界上在运行的最大的商用风力发电机组就产自德国。 德国Enercon E112型风力发电机最大输出功率达到6MW,风力发电机全高186m,风轮直径为114m，切出风速为28~34m/s，是目前世界上最大的风轮机。 丹麦和西班牙----紧随德国之后 丹麦和西班牙的风电也在高速发展。西班牙的2006年装机容量达到11.6GW，欲挑战德国争夺欧洲之冠的地位。丹麦已经成功地用风电来满足国内23%的电力需求，是世界上风电贡献率最高的国家。丹麦在风电机组制造、风能资源评价和风电场接入电网等领域的技术均居世界领先地位。 美国的风力发电 美国的风能资源丰富，据估算，如果全部开发美国三个州(得克萨斯州等)的风电就可以满足全美的电力需求。 在美国，风能发电已经很有竞争力，其成本相等甚至低于传统电力的平均价格。 目前，美国最大的风电场是位于德克萨斯州的马谷风能中心，该中心建有 421台风力发电机组，装机容量达到735MW，于2006年9月全部建成。 美国新建风电场普遍使用GE公司1.5MW风力发电机，其次是西门子公司的 2.3MW风力发电机。 印度--发展中国家的先锋 从20世纪80年代起，印度就启动了风电项目。在20世纪90年代后期印度风电市场一度低靡，但最近却开始复苏。截至2006年底，风电装机容量已达6270MW，印度已经成为全球第五大风电生产国。在过去几年，政府积极推动风电产业的发展，鼓励大型私有和公有企业投资，并同时给予当地制造基地同样的政策激励。 在印度，有的公司现在已经可以生产70%的风电机组零件，不需要从主要的欧洲制造商进口，从而大大降低了风电机组生产成本，并给当地创造出额外的就业机会。印度还建立了两百多个风力监测站，为风能资源的开发利用提供基础数据支持。 二、我国风力发电概况 我国的风电事业起步较晚，在20世纪末，风力发电机组的制造还主要在于简单的小型家用风力发电机组。 进入21世纪以来，我国的风电装机容量开始快速增长，2006年底，装机容量上升到将近260万kW。 我国国土面积辽阔，风能资源丰富，目前风电装机容量还相对较低。 规划预计到2010年风电装机总容量达到2500万kW, 2020年风电装机总容量达到1000