风力发电技术分析.ppt

《风力发电技术分析.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《风力发电技术分析.ppt（69页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、风力发电技术分析风力发电技术分析1-1 风与风力资源风与风力资源一、风的产生与特性一、风的产生与特性产生：产生：风是地球外表大气层由于太阳的热辐射风是地球外表大气层由于太阳的热辐射而引起的空气流动；大气压差是风产生的根本而引起的空气流动；大气压差是风产生的根本原因。原因。特性：特性：周期性周期性、多样性多样性、复杂性复杂性2绪论绪论-宋长华宋长华二、风的能量与测量二、风的能量与测量1 1、产生能量的基本要素：、产生能量的基本要素：风具有一定的质量和速度。风具有一定的质量和速度。2 2、风能的一些主要特性参数：、风能的一些主要特性参数：如风能、风能密度、风速与风如风能、风能密度、风速与风级、风向

2、与风频以及风的测量等。级、风向与风频以及风的测量等。1 1）风能：）风能：空气运动产生的动能称为空气运动产生的动能称为“风能风能”。2 2）风能密度）风能密度：单位时间内通过单位截面积的风能。单位时间内通过单位截面积的风能。3 3）风速与风级：）风速与风级：风速就是空气在单位时间内移动的距离，风速就是空气在单位时间内移动的距离，国际上的单位是米秒国际上的单位是米秒(m/s)或千米小时或千米小时(kmh)。分分13级级4 4）风向与风频：）风向与风频：通常把风吹来的地平方向定为风的方向，通常把风吹来的地平方向定为风的方向，即即风向风向。风频风频是指风向的频率，即在一定时间内某风向出是指风向的频率

3、，即在一定时间内某风向出现的次数占各风向出现总次数的百分比，现的次数占各风向出现总次数的百分比，5 5）风的测量：）风的测量：风的测量仪器主要有风的测量仪器主要有风向器风向器、杯形风速器杯形风速器和和三杯轻便风向风速表三杯轻便风向风速表等。等。3绪论绪论-宋长华宋长华三、风力资源三、风力资源据理论计算，太阳辐射到地球的热能中约有据理论计算，太阳辐射到地球的热能中约有2被转被转变成风能，全球大气中总的风能量约为变成风能，全球大气中总的风能量约为10 14MW，其，其中蕴藏的可被开发利用的风能约有中蕴藏的可被开发利用的风能约有3.510 10 9 9MW，这，这比世界上可利用的水能大比世界上可利用

4、的水能大10倍。倍。（一）世界风力资源分布（一）世界风力资源分布根据世界能源理事会的有关资料，地球表面有根据世界能源理事会的有关资料，地球表面有27的地区年平均风速高于的地区年平均风速高于5ms(距地而距地而10m高高)。如将。如将这些地方用作风力发电场，则每这些地方用作风力发电场，则每km2的风力发电能力的风力发电能力最大值可达最大值可达8Mw，总装机容量可达，总装机容量可达24x1013w。据分析，实际上陆地面积中风力大于据分析，实际上陆地面积中风力大于5ms 的地区，的地区，其中仅其中仅4有可能安装风力发电机组。有可能安装风力发电机组。4绪论绪论-宋长华宋长华世界风能资源评估世界风能资源

5、评估5绪论绪论-宋长华宋长华(二二)中国风力资源中国风力资源中国风能资源十分丰富，全国风能储量约中国风能资源十分丰富，全国风能储量约4.8 310 10 9 9MW，可，可开发利用的风能资源总量达开发利用的风能资源总量达2.53亿亿kw。在中国，风能资源主要分布在新疆、内蒙古等北部在中国，风能资源主要分布在新疆、内蒙古等北部地区和东部至南部沿海地带及岛屿。地区和东部至南部沿海地带及岛屿。1、风能最佳区：、风能最佳区：(1)东南沿海、山东半岛、辽东半岛以及海上东南沿海、山东半岛、辽东半岛以及海上岛屿。岛屿。(2)内蒙古、甘肃北部。内蒙古、甘肃北部。(3)黑龙江南部、吉林东部。黑龙江南部、吉林东部

6、。2、风能较佳区：风能较佳区：(1)西藏高原中北部。（西藏高原中北部。（2）三北北部。）三北北部。(3)东东南沿海南沿海(离海岸线离海岸线2050kM)3 3、风能可利用区：、风能可利用区：(1)两广沿海。两广沿海。(2)大小兴安岭山区。大小兴安岭山区。3)东东从辽河平原向西，过华北太平原经西北到最西端，左侧绕西从辽河平原向西，过华北太平原经西北到最西端，左侧绕西藏高原边缘部分，右侧从华北向南面淮讨、长江到南岭。藏高原边缘部分，右侧从华北向南面淮讨、长江到南岭。6绪论绪论-宋长华宋长华（三）风能的利用（三）风能的利用按照不同的需要，风能可以被转化成其他不同形式的能量，如机按照不同的需要，风能可

7、以被转化成其他不同形式的能量，如机械能、电能、热能等，以实现械能、电能、热能等，以实现提水灌溉、发电、供热、风帆助航提水灌溉、发电、供热、风帆助航等等功能。功能。21世纪风能利用的主要领域是风力发电。世纪风能利用的主要领域是风力发电。7绪论绪论-宋长华宋长华1-2 风力发电设备风力发电设备一、组成：一、组成：风力发电机组包括两大部分；风力发电机组包括两大部分；一部分是一部分是风力机风力机，由它将风能转换为机械能；，由它将风能转换为机械能；另一部分是另一部分是发电机发电机，由它将机械能转换为电能。，由它将机械能转换为电能。二、分类：二、分类：1）根据它收集风能的结构形式及在空间的布置，可分为水平

8、轴根据它收集风能的结构形式及在空间的布置，可分为水平轴式或垂直轴式。式或垂直轴式。2）从塔架位置上，分为上风式和下风式；从塔架位置上，分为上风式和下风式；3）还可以按桨叶数量，分为单叶片、双叶片、三叶片、四叶片还可以按桨叶数量，分为单叶片、双叶片、三叶片、四叶片和多叶片式。和多叶片式。4）从桨叶和形式上分，有螺旋桨式、从桨叶和形式上分，有螺旋桨式、H型、型、S型等；型等；5）按桨叶的工作原理分，则有升力型和阻力型的区别。按桨叶的工作原理分，则有升力型和阻力型的区别。6）以风力机的容量分，则有微型）以风力机的容量分，则有微型(1kW以下以下)、小型、小型(110kW)、中、中型型(10100kW

9、)和大型和大型(100kw以上以上)机。机。8绪论绪论-宋长华宋长华1、水平轴力风机、水平轴力风机特点：特点：风力机的风轮轴与地面呈水平状态，称风力机的风轮轴与地面呈水平状态，称水平轴风力机。水平轴风力机。组成：组成：它一般内它一般内风轮增速器风轮增速器、调速器调速器、调向装调向装置置、发电机和、发电机和塔架塔架等部件组成，大中型风力等部件组成，大中型风力机还有机还有自动控制系统自动控制系统。图。图应用：应用：这种风力机的功率从几十千瓦到数兆瓦，这种风力机的功率从几十千瓦到数兆瓦，是日前最具有灾际开发价值的风力机：是日前最具有灾际开发价值的风力机：类型：有类型：有传统风车传统风车、低速风力机低

10、速风力机及及高速风力高速风力机机等等3大类型。大类型。9绪论绪论-宋长华宋长华风力机的主要技术指标参数风力机的主要技术指标参数风轮直径，通常风力机的功率越大，直径越大；风轮直径，通常风力机的功率越大，直径越大；叶片数目，高速发电用风力机为叶片数目，高速发电用风力机为24片，低速风力片，低速风力机大干机大干4片；片；叶片材料，现代常采用高强度低密度的复合材料；叶片材料，现代常采用高强度低密度的复合材料；风能利用系数，一般为风能利用系数，一般为0.150.5之间；之间；启动风速，一般为启动风速，一般为35m/s;停机风速，通常为停机风速，通常为1535ms;输出功率，现代风力机一般为几百干瓦输出功

11、率，现代风力机一般为几百干瓦几兆瓦；几兆瓦；发电机，分为直流发电机和交流发电机；发电机，分为直流发电机和交流发电机；另外还有塔架高度等等。另外还有塔架高度等等。10绪论绪论-宋长华宋长华水平轴力风机图水平轴力风机图11绪论绪论-宋长华宋长华2、垂直轴风力机、垂直轴风力机特点：特点：凡风轮转轴与地面呈垂直状态的风力凡风轮转轴与地面呈垂直状态的风力机叫垂直抽风力机。机叫垂直抽风力机。形式有：形式有：如如s型、型、H型、型、型等。型等。应用：应用：虽然目前垂直轴风力机尚未大量商品虽然目前垂直轴风力机尚未大量商品化，但是它有许多特点，如不需大型塔架、化，但是它有许多特点，如不需大型塔架、发电机可安装在

12、地面上、维修方便及叶片制发电机可安装在地面上、维修方便及叶片制造简便等，研究日趋增多，各种形式不断出造简便等，研究日趋增多，各种形式不断出现。各种形式的垂直轴风力机。现。各种形式的垂直轴风力机。12绪论绪论-宋长华宋长华型风力机图型风力机图13绪论绪论-宋长华宋长华三、风力发电系统及装置三、风力发电系统及装置(一一)风力发电机组的系统风力发电机组的系统组成组成 风力发电系统是将风能转风力发电系统是将风能转换为电能的机械、电气及换为电能的机械、电气及共控制设备的组合。共控制设备的组合。通常包括通常包括风轮风轮、发电机发电机、变速器变速器(小、微容量及特殊小、微容量及特殊类型的也有不包括变速器类型

13、的也有不包括变速器的的)及有关及有关控制器控制器和和储能装储能装置置。14绪论绪论-宋长华宋长华（二）调向机构（二）调向机构作用：作用：用来调整风力机的风轮叶片旋转平而与空气用来调整风力机的风轮叶片旋转平而与空气流动方向相对位置的机构。因为当风轮叶片旋转平流动方向相对位置的机构。因为当风轮叶片旋转平面与气流方向垂直时，也即是迎着风向时，风力机面与气流方向垂直时，也即是迎着风向时，风力机从流动的空气中获取的能量最大，因而风力机的输从流动的空气中获取的能量最大，因而风力机的输出功率最大，所以调向机构又称为出功率最大，所以调向机构又称为迎风机构迎风机构(国外国外通称偏航系统通称偏航系统)。类型：类型

14、：小型水平轴风力机常用的调向机构有小型水平轴风力机常用的调向机构有尾尾舵舵和和尾车尾车；风电场中并网运行的中大型风力；风电场中并网运行的中大型风力机则采用由机则采用由伺服电动机伺服电动机。15绪论绪论-宋长华宋长华（三）发电机（三）发电机u微型及容量在微型及容量在10kW以下的小型风力发电机组，以下的小型风力发电机组，采用采用永磁式或自励式交流发电机永磁式或自励式交流发电机，经整流后，经整流后向负载供电及向蓄电池充电；向负载供电及向蓄电池充电；u容量在容量在l00kw以上的并网运行的风力发电机组，以上的并网运行的风力发电机组，则应用则应用同步发电机或异步发电机同步发电机或异步发电机：（四）升速

15、齿轮箱（四）升速齿轮箱作用：是将风力机轴上的低速旋转输入转变作用：是将风力机轴上的低速旋转输入转变为高速旋转输出，以便与发电机运转所需要为高速旋转输出，以便与发电机运转所需要的转速相匹配。的转速相匹配。16绪论绪论-宋长华宋长华(五五)塔架塔架水平抽风力发电机组需要通过塔架将其置水平抽风力发电机组需要通过塔架将其置于空中，以捕捉更多的风能。于空中，以捕捉更多的风能。类型：即由钢板制成的类型：即由钢板制成的锥形筒状塔架锥形筒状塔架和由和由角钢制成的角钢制成的桁架式塔架桁架式塔架。(六六)控制系统控制系统组成：组成：100kw以上的中型风力发电机组及以上的中型风力发电机组及1Mw以上的大型风力发电

16、机组皆配有由以上的大型风力发电机组皆配有由微微机或可编程控制器机或可编程控制器(PLC)组成的控制系统来组成的控制系统来实现控制、自检和显示功能。实现控制、自检和显示功能。17绪论绪论-宋长华宋长华控制系统主要功能：控制系统主要功能：按预先设定的风速值按预先设定的风速值(一般为一般为34ms)自动启动风自动启动风力发电机组力发电机组，并通过软启动装置将异步发电机并人，并通过软启动装置将异步发电机并人电网电网。借助各种传感器借助各种传感器自动检测风力发电机组的运行参数自动检测风力发电机组的运行参数及状态，及状态，包括风速、风向、风力机风轮转速、发电包括风速、风向、风力机风轮转速、发电机转速、发电

17、机温升、发电机输出功率、功率因数、机转速、发电机温升、发电机输出功率、功率因数、电压、电流等以从齿轮箱轴承的油温、液压系统的电压、电流等以从齿轮箱轴承的油温、液压系统的油压等。油压等。当风速大干最大运行速度当风速大干最大运行速度(一般设定为一般设定为25ms)时实时实现现自动停机自动停机。故障保护故障保护。通过调制解调器与电话线连接通过调制解调器与电话线连接。18绪论绪论-宋长华宋长华水平轴中大风力发电机组基本结构水平轴中大风力发电机组基本结构19绪论绪论-宋长华宋长华四、大型并网型风力发电机组四、大型并网型风力发电机组类型类型：目前世界上比较成熟的并网型风力发电：目前世界上比较成熟的并网型风

18、力发电机组多采用水平轴风力机，其形式多种多样机组多采用水平轴风力机，其形式多种多样常见的水平轴风力机类型有：常见的水平轴风力机类型有：单叶片式；单叶片式；双叶片式；双叶片式；三叶片式；三叶片式；多叶片风车式多叶片风车式车轮式多叶片风车式；车轮式多叶片风车式；迎迎风式；风式；背风式等。背风式等。基本组成基本组成：典型的大型风力发电机组通常主要：典型的大型风力发电机组通常主要由由叶轮叶轮、传动系统传动系统、发电机、发电机、调向机构调向机构及及控控制系统制系统等几大部分组成。等几大部分组成。20绪论绪论-宋长华宋长华课堂作业课堂作业(10月月14日日)1、风有哪些特性？、风有哪些特性？2、风能的主要

19、特性参数有哪些？什么叫风、风能的主要特性参数有哪些？什么叫风能密度？能密度？3、从能量转换角度，风力发电机组包括哪、从能量转换角度，风力发电机组包括哪两大部分？各部分作用是什么？两大部分？各部分作用是什么？21绪论绪论-宋长华宋长华小型风力发电机图小型风力发电机图22绪论绪论-宋长华宋长华风力发电连接电网系统图风力发电连接电网系统图23绪论绪论-宋长华宋长华24绪论绪论-宋长华宋长华低杨程风力提水机图低杨程风力提水机图25绪论绪论-宋长华宋长华风电系统图风电系统图126绪论绪论-宋长华宋长华风力机结构图风力机结构图27绪论绪论-宋长华宋长华南澳风电场南澳风电场28绪论绪论-宋长华宋长华风电场风

20、电场129绪论绪论-宋长华宋长华中国风电历年装机图中国风电历年装机图30绪论绪论-宋长华宋长华1-3 风力发电运行方式风力发电运行方式分类：分类：独立运行独立运行和和并网运行并网运行两种运行方式。两种运行方式。一、独立运行方式一、独立运行方式独立运行的风力发电机组，又称离网型风力发电机组，独立运行的风力发电机组，又称离网型风力发电机组，是把风力发电机组输出的电能经蓄电池蓄能，再供应是把风力发电机组输出的电能经蓄电池蓄能，再供应用户使用，如需要交流电，则要加逆变器。用户使用，如需要交流电，则要加逆变器。（一）储能系统：（一）储能系统：风力发电系统采用的储能系统主要有：风力发电系统采用的储能系统主

21、要有：蓄电池储能、蓄电池储能、抽水蓄能。抽水蓄能。正在研究试验的有正在研究试验的有压缩空气储能压缩空气储能、飞轮储能飞轮储能、电解水电解水制氢储能制氢储能等。等。31绪论绪论-宋长华宋长华风力发电特点及优势风力发电特点及优势:它是一种它是一种安全可靠安全可靠的发电方式，随着大型机组的技术成熟和的发电方式，随着大型机组的技术成熟和产品商品化的进程，风力发电产品商品化的进程，风力发电成本降低成本降低。风力发电不消耗资源、不污染环境风力发电不消耗资源、不污染环境，具有广阔的发展前景，具有广阔的发展前景，建设周期一般很短建设周期一般很短，一台风机的运输安装时间不超过三个月，一台风机的运输安装时间不超过

22、三个月，万千瓦级风电场建设期不到一年，而且安装一台可投产一台；万千瓦级风电场建设期不到一年，而且安装一台可投产一台；装机规模灵活装机规模灵活，可根据资金多少来确定，为筹集资金带来便，可根据资金多少来确定，为筹集资金带来便利；利；运行简单运行简单，可完全做到无人值守；，可完全做到无人值守；实际占地少实际占地少，机组与监控、变电等建筑仅占风电场约，机组与监控、变电等建筑仅占风电场约1的的土地，其余场地仍可供农、牧、渔使用；土地，其余场地仍可供农、牧、渔使用；对土地要求低对土地要求低，在山丘、海边、河堤、荒漠等地形条件下均，在山丘、海边、河堤、荒漠等地形条件下均可建设，可建设，在发电方式上还有多样化

23、的特点在发电方式上还有多样化的特点，既可联网运行，也可和柴，既可联网运行，也可和柴油发电机等级成互补系统或独立运行，这对于解决边远无电油发电机等级成互补系统或独立运行，这对于解决边远无电地区的用电问题提供了现实可能性。地区的用电问题提供了现实可能性。32绪论绪论-宋长华宋长华(二二)与其他发电形式的联合运行与其他发电形式的联合运行常用的方式主要有：常用的方式主要有：1 风力风力柴油发电联合运行柴油发电联合运行 2 风力风力大阳能电地发电联合运行大阳能电地发电联合运行风力一光伏联合系统有两种不同的运行方式：风力一光伏联合系统有两种不同的运行方式：（1）切换运行切换运行，即有风时由风力发电机组供电

24、，即有风时由风力发电机组供电，有太阳光时由太阳能电池方阵供电，这种方式有太阳光时由太阳能电池方阵供电，这种方式简单，但系统的效率较低：简单，但系统的效率较低：（2）同时运行，同时运行，风力发电机组与太阳能电池方风力发电机组与太阳能电池方阵同时向苦电池组充电，可以充分发挥两者的阵同时向苦电池组充电，可以充分发挥两者的效能，系统效率高。效能，系统效率高。33绪论绪论-宋长华宋长华二、并网运行方式二、并网运行方式作用：作用：采用风力发电机与电网连接，由电网输送电能的方式，是克采用风力发电机与电网连接，由电网输送电能的方式，是克服风的随机性而带来的蓄能问题的最稳妥易行的运行方式，同时服风的随机性而带来

25、的蓄能问题的最稳妥易行的运行方式，同时可达到节约矿物燃料的目的。可达到节约矿物燃料的目的。应用：应用：10kw以上直至以上直至Mw级的风力发电机组皆可采用这种方式。级的风力发电机组皆可采用这种方式。并网运行又可分为两种不同的方式：并网运行又可分为两种不同的方式：恒速桓频方式恒速桓频方式，即风力发电机组的转速不随风速的波动而变化，即风力发电机组的转速不随风速的波动而变化，始终维持恒转速运转，从而输出恒定额定频率的交流电。这种方始终维持恒转速运转，从而输出恒定额定频率的交流电。这种方式目前已普遍采用，具有简单可靠的优点，但是对风能的利用不式目前已普遍采用，具有简单可靠的优点，但是对风能的利用不充分

26、。充分。变速恒频方式，变速恒频方式，即风力发电机组的转速随风速的波动作变速运即风力发电机组的转速随风速的波动作变速运行，但仍输出恒定频率的交流电。这种方式可提高风能的利用率，行，但仍输出恒定频率的交流电。这种方式可提高风能的利用率，但将导致必须增加实现恒频输出的电力电子设备，同时还应解决但将导致必须增加实现恒频输出的电力电子设备，同时还应解决由于变速运行而在风力发电机组文撑结构上出现共振现象等问题。由于变速运行而在风力发电机组文撑结构上出现共振现象等问题。34绪论绪论-宋长华宋长华1-4 风电场风电场一、概念一、概念风力发电场是日前世界上风力发电并网运行风力发电场是日前世界上风力发电并网运行方

27、式的基本形式。图方式的基本形式。图1、图、图2、图、图3，在风能资源良好的地区，将几十台、几百台在风能资源良好的地区，将几十台、几百台或几千台单机容量从数十或几千台单机容量从数十kw、数百、数百kw直至直至MW级以上的级以上的风力发电机组按一定的阵列布局风力发电机组按一定的阵列布局方式成群安装而组成的风力发电机群体称方式成群安装而组成的风力发电机群体称为风力发电场，简称风电场。为风力发电场，简称风电场。风力发电场属于大规模利用风能的方式，其风力发电场属于大规模利用风能的方式，其发出的电能全部经变电设备送往大电网。发出的电能全部经变电设备送往大电网。35绪论绪论-宋长华宋长华(二二)风力发电场的

28、选址风力发电场的选址1、考虑因素考虑因素：风电场场址选择的最主要的因素：风电场场址选择的最主要的因素是是风能资源风能资源、环境影响环境影响、道路交通道路交通及及电网电网条件条件等许多出素。等许多出素。2、主要依据主要依据：风力资源风力资源风塔建设条件风塔建设条件气象数据气象数据地形地貌地形地貌对居民影响对居民影响36绪论绪论-宋长华宋长华(三三)风力发电场的风力发电机组排布风力发电场的风力发电机组排布作用：作用：合理地选择机组的排列方式，以合理地选择机组的排列方式，以减少机组之间的减少机组之间的相互影响相互影响，风电场内风，风电场内风力发电机组的排列应以风电场内力发电机组的排列应以风电场内可获

29、得可获得最大的发电量最大的发电量来考虑。来考虑。影响因素：影响因素：主要受风能主要受风能分布分布、风场地形风场地形和和土地征用土地征用的影响。的影响。机组排列的最主要原则：机组排列的最主要原则：是充分利用风是充分利用风能资源，最大程度利用风能。能资源，最大程度利用风能。37绪论绪论-宋长华宋长华(四四)风力发电场的经济效益评估风力发电场的经济效益评估风电场容量系数即发电成本是衡量风力风电场容量系数即发电成本是衡量风力发电场经济效益的重要指标。风电场内发电场经济效益的重要指标。风电场内风力发电机组容量系数的计算方法为：风力发电机组容量系数的计算方法为：38绪论绪论-宋长华宋长华风电场每风电场每k

30、Wh电能的发电成本的影响因素电能的发电成本的影响因素风能资源特性风能资源特性(主要是风速频率分布主要是风速频率分布)、风力发电机组设备的投资费用、风力发电机组设备的投资费用、风电场建设工程费用、风电场建设工程费用、风电场运行维护费用、风电场运行维护费用、建场投资回收方式及期限建场投资回收方式及期限(指投资贷款利率、指投资贷款利率、设备规定使用寿命及所要求的固定回收率等设备规定使用寿命及所要求的固定回收率等)某些部件进口关税、设备增值税和设备保险某些部件进口关税、设备增值税和设备保险所付出的费用等。所付出的费用等。39绪论绪论-宋长华宋长华(五五)风力发电场的安装和调试风力发电场的安装和调试风电

31、机组运行安装方式灵活，既可以单机运行，也可风电机组运行安装方式灵活，既可以单机运行，也可以组成风力发电场机群运行，采用何种运行方式主以组成风力发电场机群运行，采用何种运行方式主要决定于风场的建设条件；机组安装简单，单机安要决定于风场的建设条件；机组安装简单，单机安装调试仅需装调试仅需57天的时间。天的时间。主要工作包括：主要工作包括：机组基础建设（机组基础建设（基础钢筋敷设基础钢筋敷设、敷设接地网敷设接地网、混凝、混凝土浇筑和混凝土捣震）土浇筑和混凝土捣震）主要部件主要部件吊装吊装、内部线路连接、内部线路连接、机组系统调试。机组系统调试。40绪论绪论-宋长华宋长华1-5 风力发电现状与展望风力

32、发电现状与展望一、风力发电发展简史一、风力发电发展简史起源：起源：世界上第世界上第1台用于发电的风力机于台用于发电的风力机于1891年在丹年在丹麦建成麦建成。发展：发展：风电技术经过风电技术经过20年的开发日臻成熟，商业化年的开发日臻成熟，商业化机组的单机容量从机组的单机容量从55 kW增加到增加到1 650 kW，风电成本，风电成本从从20美分美分/（kWh），持续下降到），持续下降到5美分美分/（kWh），），运行可靠性和发电成本接近常规火电，迅速发展成运行可靠性和发电成本接近常规火电，迅速发展成为初具规模的新兴产业。为初具规模的新兴产业。目前风力机之最目前风力机之最为美国为美国CE公司的

33、公司的“超级风力机超级风力机”，单机功率为单机功率为7.3MW，风车直径为，风车直径为112m.41绪论绪论-宋长华宋长华二、世界风电现状二、世界风电现状世界风电总装机容量世界风电总装机容量1994年底为年底为350万万kW，1995年底为年底为490万万kw，1996年底为年底为607万万kW，1997年为年为764万万kw，1998年达年达1015万万kW，1999年达年达1393万万kw，2001年达年达1845万万kw，2001年达年达2493万万kw2002年达到了年达到了1127kW，平均年增长率在平均年增长率在30以上。以上。到到2001年底，全世界风电场总装机容量达到年底，全世

34、界风电场总装机容量达到24930Mw，其中：德国为其中：德国为8730Mw，居世界第居世界第1位位；美国为；美国为4250Mw，居世界第居世界第2位位；西班牙为；西班牙为3550Mw，居世界第居世界第3位位；丹麦；丹麦为为2460Mw，居第居第4位位。在此期间，发展中国家以印度。在此期间，发展中国家以印度的风电场建设发展最快，到的风电场建设发展最快，到2001年底达到年底达到1460Mw，居居世界第世界第5位位。世界能源委员会预计，全世界到世界能源委员会预计，全世界到2020年风力发电装机年风力发电装机容量可达容量可达18亿亿47亿亿kw。42绪论绪论-宋长华宋长华世界风电发展预测世界风电发展

35、预测世界风电在加速发展，装机容量每年以近世界风电在加速发展，装机容量每年以近30的速度递增。的速度递增。按照按照德国德国风电发展计划，到风电发展计划，到2010年，风电年，风电电量将占总发电量的电量将占总发电量的12.5；到；到2050年，年，将占到将占到50。丹麦丹麦的风电电量的风电电量2003年占全国总发电量的年占全国总发电量的18，规划到，规划到2030年，风电将占总发电量年，风电将占总发电量的的50。西班牙、英国和法国也加快了风电的发展。西班牙、英国和法国也加快了风电的发展。43绪论绪论-宋长华宋长华三、我国风电现状三、我国风电现状从中国电机工程学会获悉，到今年上半年我从中国电机工程学

36、会获悉，到今年上半年我国有国有40多个风电场多个风电场，装机容量约为，装机容量约为76.4万千瓦万千瓦，风电装机容量仅占全国装机容量的风电装机容量仅占全国装机容量的0.17%。2004年全国在建项目的装机容量约年全国在建项目的装机容量约150万千瓦万千瓦，其中正在施工的约其中正在施工的约42万千瓦，可研批复的万千瓦，可研批复的68万千瓦，项目建议书批复的万千瓦，项目建议书批复的45万千瓦，包括万千瓦，包括五个五个10万千瓦特许权项目。如果这些项目抓万千瓦特许权项目。如果这些项目抓紧实施，紧实施，2005年底累计装机可超过年底累计装机可超过100万千瓦。万千瓦。44绪论绪论-宋长华宋长华我国风电

37、造价我国风电造价从统计数据看，全国风电上网电价比常规水电和火从统计数据看，全国风电上网电价比常规水电和火电厂高出许多，新疆常规火电上网平均电价在电厂高出许多，新疆常规火电上网平均电价在0.25元元/千瓦时左右，而风电则平均达到千瓦时左右，而风电则平均达到0.6元元/千瓦时以上。千瓦时以上。而风电利用小时数约在而风电利用小时数约在2000至至3000小时左右，仅为小时左右，仅为火电的一半。火电的一半。另外，虽然另外，虽然风电单位千瓦平均造价风电单位千瓦平均造价已从已从10000元降到元降到8000元元左右，但仍远高于火电的左右，但仍远高于火电的4000元元/千瓦千瓦造价，造价，建设一座装机建设一

38、座装机10万千瓦的风电场，约需万千瓦的风电场，约需8亿元以上，亿元以上，而建设同样规模的火电厂约为而建设同样规模的火电厂约为4至至5亿元。亿元。45绪论绪论-宋长华宋长华四、主要风力发电国家发展现状四、主要风力发电国家发展现状(1)德国：德国：装机容量到装机容量到1994年末就达年末就达643万万kw，到，到1997年未达年未达200万万kw以上，超过美国成为以上，超过美国成为世界第一风电大国世界第一风电大国；仅在仅在1999年年1年就新增年就新增1568万万kw，使风电总装机达，使风电总装机达到到4445万万kw，发电量占全国的，发电量占全国的45。到到2001年底，总装机容量达到年底，总装

39、机容量达到873万万kw，占世界风力，占世界风力发电总装机容量的发电总装机容量的35。德国政府计划，到德国政府计划，到2010年要使新能源占总装机容量年要使新能源占总装机容量的的10，2050年时达到年时达到50。46绪论绪论-宋长华宋长华(2)美国美国到到1994年容量就达到年容量就达到363万万kw，占当年世界风电总容，占当年世界风电总容量的量的53，使，使美国在美国在1997年前一直成为雄居世界第一年前一直成为雄居世界第一的风电大国的风电大国。到到2001年底，美国风电总装机为年底，美国风电总装机为425万万kw，居世界第，居世界第2位。位。近两年美国又开始重视风力发电的发展近两年美国又

40、开始重视风力发电的发展，加大支持，加大支持力度，将旧机更新换代，并制定了雄心勃勃的技术力度，将旧机更新换代，并制定了雄心勃勃的技术研究发展计划，最终日标是要将风电电价降到研究发展计划，最终日标是要将风电电价降到2.5美美分分/wh。目前联邦政府规定，可再生能源每发目前联邦政府规定，可再生能源每发1kwh电可减电可减15美分的税。美分的税。1998年年6月，议会提出月，议会提出“可再生能源有价可再生能源有价证券法规证券法规”(RP5)，规定新能源必须在电力发电来源，规定新能源必须在电力发电来源中占有一定比例，使得风力发电在总发电量中所占中占有一定比例，使得风力发电在总发电量中所占比重有可能比重有

41、可能从从1998乍的乍的2提高到提高到2010年的年的5.5。47绪论绪论-宋长华宋长华(3)丹麦丹麦丹麦是世界上最大的风力发电机组生产国丹麦是世界上最大的风力发电机组生产国，产量占世界产量占世界60以上。在其出口产业中占第以上。在其出口产业中占第二位。二位。1999年丹麦风电总装机达年丹麦风电总装机达174万万kW，其发电，其发电量巳占全国总量的量巳占全国总量的10：2030年将达年将达550万万kw，发电量将占全国近，发电量将占全国近50，其中海上风电场装机将达其中海上风电场装机将达400万万kw。丹麦政府计划，未来新能源丹麦政府计划，未来新能源(主要是风电和生主要是风电和生物质能物质能)

42、将提供将提供75以上的能源供应，燃煤发以上的能源供应，燃煤发电将逐渐淘汰。电将逐渐淘汰。48绪论绪论-宋长华宋长华五、我国风电场介绍（图五、我国风电场介绍（图1、图、图2、图、图3）1、广东省南澳风电场、广东省南澳风电场（图）（图）已安装风力机已安装风力机132台台,总装机容量达总装机容量达5.7万千瓦万千瓦,年发电量年发电量达达1.4亿千瓦时亿千瓦时,成为亚洲海岛最大的风力发电场，成为亚洲海岛最大的风力发电场，目前，总装机容量达目前，总装机容量达7.55万千瓦的两个大型风电项目万千瓦的两个大型风电项目正在建设中，投资正在建设中，投资22亿多元的亿多元的3个海上风电场项目已个海上风电场项目已投

43、入前期工作。投入前期工作。南澳地处台湾海峡西南端喇叭口，风力资源丰富，风南澳地处台湾海峡西南端喇叭口，风力资源丰富，风电场年平均风速达电场年平均风速达8.54米米/秒，年有效风速时数超过秒，年有效风速时数超过7000小时，有效风能密度达小时，有效风能密度达1011瓦瓦/平方米，风况属世平方米，风况属世界最佳之列，是我国少有的可以大规模开发风力发电界最佳之列，是我国少有的可以大规模开发风力发电场的地域之一。场的地域之一。介绍介绍49绪论绪论-宋长华宋长华2、达坂城风电场、达坂城风电场 达坂城风电场共达坂城风电场共3个风电公司，均注册在新疆个风电公司，均注册在新疆乌鲁木齐市。风场年平均风速乌鲁木齐

44、市。风场年平均风速6.7m/s。风电。风电机组共计机组共计157台台,总容量总容量82800kW。介绍。介绍 50绪论绪论-宋长华宋长华达坂城风力发电一场达坂城风力发电一场 达坂城风力发电一场位于兰新铁路及乌喀公达坂城风力发电一场位于兰新铁路及乌喀公路一侧，达坂城谷地，年平均风速路一侧，达坂城谷地，年平均风速8.1m/s。新疆水利厅新疆水利厅1986年成立新疆风能公司，新疆年成立新疆风能公司，新疆风能公司、新疆风能研究所、新疆新风科工风能公司、新疆风能研究所、新疆新风科工贸有限责任公司是贸有限责任公司是“三位一体三位一体”的高科技实的高科技实体。体。1989年建成了当时亚洲最大的大型风力年建成

45、了当时亚洲最大的大型风力发电场，并成功地高质量运行管理至今，新发电场，并成功地高质量运行管理至今，新疆金风科贸公司。现装机疆金风科贸公司。现装机42台，总容量台，总容量18400kW。介绍。介绍51绪论绪论-宋长华宋长华3、辉腾锡勒风电场、辉腾锡勒风电场 辉腾锡勒风电场是辉腾锡勒风电场是1995年成立的风电企业。年成立的风电企业。场址位于内蒙中旗，海拔场址位于内蒙中旗，海拔20102131m，风速风速7.48.2m/s。规划容量。规划容量120万千瓦，万千瓦，年发电量年发电量33亿千瓦时。亿千瓦时。现装机现装机72台，总容量台，总容量42700kW。股东：龙源电力集团公司股东：龙源电力集团公司

46、(50%)介绍介绍52绪论绪论-宋长华宋长华六、世界风力发电发展趁势六、世界风力发电发展趁势 风力发电技术目前还在不断发展，主要体现在单机风力发电技术目前还在不断发展，主要体现在单机容量不断增大上容量不断增大上。目前主流风力发电机组的功率，。目前主流风力发电机组的功率，己上升到己上升到600750kw，Mw级的机组也已成批生产，级的机组也已成批生产，2Mw级的机组己在试验生产。级的机组己在试验生产。风力发电场未来的发展趋向风力发电场未来的发展趋向将集中在：将集中在：（1）提高机群安装场地选择的准确性；（）提高机群安装场地选择的准确性；（2）改进）改进机群布局的合理件；（机群布局的合理件；（3）

47、提高运行的可靠性、稳定）提高运行的可靠性、稳定性，实现运行的最佳控制；（性，实现运行的最佳控制；（4）进一步降低设备投）进一步降低设备投资及发电成本；（资及发电成本；（5）总装机容量在）总装机容量在1MW以上的风力以上的风力发电场将占据主导地位，风力发电场内的风力发电发电场将占据主导地位，风力发电场内的风力发电机组单机容量将主要是百千瓦以上至兆瓦级的。机组单机容量将主要是百千瓦以上至兆瓦级的。53绪论绪论-宋长华宋长华七、我国七、我国“十五十五”期间风力发电的发展目标期间风力发电的发展目标“十五十五”期间，我国计划新增风电容量期间，我国计划新增风电容量119.2万千瓦万千瓦。其中。其中达坂城及

48、阿拉山口地区新增达坂城及阿拉山口地区新增9.87万千瓦，内蒙古辉腾锡勒及万千瓦，内蒙古辉腾锡勒及赤峰地区新增赤峰地区新增13.85万千瓦，吉林通榆地区新增万千瓦，吉林通榆地区新增9.28万千瓦，万千瓦，黑龙江富锦及木兰地区新增黑龙江富锦及木兰地区新增6.18万千瓦，河北张北、黄骅及万千瓦，河北张北、黄骅及承德地区新增承德地区新增9.18万千瓦，江苏如东和启东地区新增万千瓦，江苏如东和启东地区新增9万千瓦，万千瓦，辽宁营口、大连、沈阳等地新增辽宁营口、大连、沈阳等地新增9.76万千瓦，广东南澳、惠万千瓦，广东南澳、惠来和湛江等地新增来和湛江等地新增9.04万千瓦，上海崇明和南汇等地新增万千瓦，上

49、海崇明和南汇等地新增8万万千瓦，其余省份千瓦，其余省份“十五十五”期间合计新增期间合计新增35.04万千瓦。万千瓦。“十五十五”期间，风力发电发展重点是期间，风力发电发展重点是：一是一是新建设新建设10万万千瓦风电场约千瓦风电场约35座（包括海上风电场），并取得规模效益；座（包括海上风电场），并取得规模效益；二是二是鼓励有风能资源但还未建设一座风电场地区的电力企业鼓励有风能资源但还未建设一座风电场地区的电力企业或非电力企业开发风电项目，尤其在经济发达地区，风电上或非电力企业开发风电项目，尤其在经济发达地区，风电上网电价也较容易分摊，更需加快速度开发风电，为今后电源网电价也较容易分摊，更需加快速

50、度开发风电，为今后电源建设中风力发电占一定比例的配额制打好基础。建设中风力发电占一定比例的配额制打好基础。54绪论绪论-宋长华宋长华将开展的工作将开展的工作1、继续发展小型风力机组、继续发展小型风力机组2、加速发展大型风力发电机组、加速发展大型风力发电机组3、快速建设风电场、快速建设风电场4、综合利用新能源和可再生能源、综合利用新能源和可再生能源55绪论绪论-宋长华宋长华课堂作业课堂作业1、风力发电的特点？、风力发电的特点？2、简述风力发电的两种运行方式？、简述风力发电的两种运行方式？3、风电场容量系数的计算式是什么？、风电场容量系数的计算式是什么？4、你知道我国有哪些风电场？、你知道我国有哪