能源、环境问题是当今人类生存和发展所面临的关键问题。常规能源以煤、石油、天然气为主,不仅资源有限,而且会造成严重的环境污染。因此,对可再生能源的开发与利用,已受到世界各国的高度重视。“开发与利用可再生能源,改善能源结构,减排温室气体,保护环境”已成为世界共识。一场世界性的开发与利用新能源的浪潮已经到来。新能源与可再生能源包括水能、太阳能、风能、地热能和海洋能等,它们在消耗之后还可以得到恢复和补充,不会污染环境。其中,人类对风能的利用已有上千年的历史。地球上可利用的风能为106MW,是可利用的水能的10倍以上。在可再生能源中,风能是一种非常可观的、有前途的能源。风力发电(简称风电)作为一种绿色电力,受到人们广泛的关注。它具有资源蕴藏量巨大、可再生、无污染、占地少、周期短等优点,但是风电也存在着风能利用率低以及具有随机PG电子模拟器 PG电子网站性、不稳定和分布不均匀性等缺陷。
2008年新增风电装机容量最多的10个国家占世界风电装机的87%。与2007年相比,美国保持第1名,中国超过西班牙从第3名上升到第2名,印度超过德国和西班牙从第5名升至第3名,前3名的国家合计新增装机容量占全世界的60%[4]。
根据世界风能协会的统计,2008年全世界风电装机容量新增约2726万kW,增长率约为29%。累计达到1.21亿kW,增长率为42%,突破1亿kW大关。风电总量为2600亿kWh,占全世界总电量的比例从2000年的0.25%增加到2008年的1.5%。
尽管风电的发展仍然存在着很多困难,如电网适应能力、风能资源、海上风电发展等,但相比于常规能源,经济性优势逐步凸显,世界各国都对风电发展充满了信心。例如,欧美都公布了2030年风电满足20%甚至更多电力需求的宏大目标,这也为全球风电的长期发展定下了基调。从国际能源署(IEA)2008年颁布的《2050年能源技术情景》判断,2010-2050年,全球风电平均每年增加7000万千瓦,风电将成为一个庞大的新兴电力市场。
我国是世界上风力资源占有率最高的国家之一,同时也是世界上最早利用风能的国家之一。据资料统计,我国10m高度层风能资源PG电子 PG平台总量为3226GW,其中陆上PG电子 PG平台可开采风能总量为253GW,加上海上风力资源,我国可利用风力资源约为1000GW。如果风力资源开发率可达到60%,仅风电一项就可支撑我国目前的全部电力需求。我国利用风电起步较晚,和世界上风电发达国家如德国、美国、西班牙等相比还有很大差距。风电是20世纪80年代开始迅速发展起来的,初期研制的风机主要是1kW、10kW、55kW、220kW等小型风电机组,后期开始研发可充电型风电机组,并在海岛和风场广泛应用。至今,我国已经在河北张家口、内蒙古、山东荣城、辽宁营口、黑龙江富锦、新疆达坂城、广东南澳和海南等地建成了多个大型风电场,并且计划在江苏南通、灌云及盐城等地兴建GW级风电场[5]。
截止2007年底,我国风机装机总量已达6.05GW,年发电量占全国发电量的0.8%左右,比2000年风电发电量增加近10倍。2008年一年新增风电装机容量625万千瓦,比过去20年累计的总量还多,新增装机增长率约为89%。累计风电装机容量约1215万千瓦,占全国装机总量的1.5%,累计装机增长率为106%。风电装机主要分布在24个省,比2007年增加了重庆、云南和江西三个
中国政府为了推动并网风电的商业化发展,国家发改委明确提出我国风电发展的规划目标:2005年全国风电装机总量达到100万千瓦,2010年全国风电装机总量达到400万千瓦,2015年全国风电装机总量达到1000万千瓦,2020年全国风电装机总量达到2000万千瓦,占全国总装机容量的2%左右。可以预计,中国即将成为世界风电发展令人瞩目的国家之一。
随着风电技术的发展,适用于变速恒频和直驱系统的发电机将成为发展主流。为提高风电系统的效率、实现稳定可靠运行、降低成本、改善电能质量、减少噪声,风力发电机将向着以下几个方向发展:
风力发电机单机容量大型化。大型风力发电机可以减少占地量,降低成本和单位功率造价,有利于提高风能利用效率。1997年之前,全球MW级机组的市场份额还不到10%,2001年超过50%,2002年达到62.1%,2003年全球安装的风电机组平均单机容量达1.2MW;我国风电机组单机容量也从600kW逐步走向MW级。此外,海上风电场的建设也需要单机容量更大的机组。可以预见,兆瓦级风力发电机组将在风电市场特别是海上风电场中占主导地位。
风力PG电子模拟器 PG电子网站发电机直驱式。目前绝大多风电系统中的发电机与风轮是通过变速齿轮相连而不是直接相连。这种机械结构不仅降低了系统的效率,增加了系统的成本,而且很容易出现故障。直驱式风力发电机的出现,省去变速齿轮箱,减少了能量损失、降低了发电成本和噪声。它不仅增加了系统的稳定性,提高了系统的效率和可靠性,而且特别适合于变速恒频的风电控制系统,因此直驱式也成为风力发电系统中发电机的主流发展方向。
风力发电机无刷化。无刷化可提高系统的可靠性,实现免维护,从而提高发电效率。
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