风力发电是一种清洁的、可再生的能源。下面我整理了风力发电技术论文,欢迎阅读!
风力发电技术
摘要:随着世界能源的日趋匮乏和科学技术的飞速发展,加之人们对环境保护的要求,人们在努力寻找一种能替代石油、天然气等能源的可再生、环保、洁净的绿色能源。风能是当前最有发展前景的一种新型能源,它是取之不尽用之不竭的能源,还是一种洁净、无污染、可再生的绿色能源。风能的利用,从风车到风力发电,证明了文明和科学进步。绿色和平组织和欧洲风能协会2002年提出了《风力2012》报告,报告中指出到2020年,世界风力发电将达到世界电力总需求量的12%,我国电力发展“十一五”发展纲要中也指出,中国的风力发电将占世界风力发电总量的14%。风力发电与火力发电和水力发电比较,具有单机容量小、可分散建设等优点。随着国家对能源需求和环保要求力度的不断加大,风力发电的优势和经济性、实用性等优点也必将显现出来。
关键词:风力发电技术
一、风力发电国内外发展现状
1、 国外风力发电发展现状
2012 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%。根据世界风能协会的统计,2012 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 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 年的增加到2012 年的。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。
2、 我国风力发电的现状
我国的风力发电始于20世纪50年代后期,在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场,但其后就处于停滞状态。直到1986年,在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场后,从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段,但其特点是规模和单机容量均较小。到1990年已建成4座并网型风电场,总装机容量为,其最大单机容量为200kW。在此基础上,风力发电从1991年起开始步入了逐步推广阶段,到1995年,全国共建成了5座并网型风电场,装机总容量为,最大单机容量为500kW。1996年后,风力发电进入了扩大建设规模的阶段,其特点是风电场规模和装机容量均较大,最大单机容量为1500kW。据中国风能协会最新统计,2007年中国除台湾省外新增风电机组3,144 台。与2006 年相比,2007年当年新增装机增长率为,累计装机增长率为。2007年中国除台湾省外累计风电机组6,458台,装机容量5,890MW。
各种风力发电机的优缺点
风力发电机组主要由两大部分组成:
风力机部分它将风能转换为机械能;
发电机部分它将机械能转换为电能。
根据风机这两大部分采用的不同结构类型、以及它们分别采用的技术方案的不同特征,再加上它们的不同组合,风力发电机组可以有多种多样的分类。
(1) 按照功率传递的机械连接方式的不同,可分为“有齿轮箱型风机”和无齿轮箱的“直驱型风机”。
有齿轮箱型风机的桨叶通过齿轮箱及其高速轴及万能弹性联轴节将转矩传递到发电机的传动轴,联轴节具有很好的吸收阻尼和震动的特性,可吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移,并且联轴器可阻止机械装置的过载。
而直驱型风机则另辟蹊径,配合采用了多项先进技术,桨叶的转矩可以不通过齿轮箱增速而直接传递到发电机的传动轴,使风机发出的电能同样能并网输出。这样的设计简化了装置的结构,减少了故障几率,优点很多,现多用于大型机组上。
(2) 根据按桨叶接受风能的功率调节方式可分为:
“定桨距(失速型)机组”桨叶与轮毂的连接是固定的。当风速变化时,桨叶的迎风角度不能随之变化。由于定桨距(失速型)机组结构简单、性能可靠,在20 年来的风能开发利用中一直占据主导地位。
“变桨距机组”叶片可以绕叶片中心轴旋转,使叶片攻角可在一定范围内(一般0-90度)调节变化,其性能比定桨距型提高许多,但结构也趋于复杂,现多用于大型机组上。
(3) 按照叶轮转速是否恒定可分为:
“恒速风力发电机组”设计简单可靠,造价低,维护量少,直接并网;缺点是:气动效率低,结构载荷高,给电网造成电网波动,从电网吸收无功功率。
“变速风力发电机组”气动效率高,机械应力小,功率波动小,成本效率高,支撑结构轻。缺点是:功率对电压降敏感,电气设备的价格较高,维护量大。现常用于大容量的主力机型。
(4) 根据风力发电机组的发电机类型分类,可分为两大类:
“异步发电机型” “同步发电机型”
只要选用适当的变流装置,它们都可以用于变速运行风机。
异步发电机按其转子结构不同又可分为:
(a) 笼型异步发电机转子为笼型。由于结构简单可靠、廉价、易于接入电网,而在小、中型机组中得到大量的使用;
(b) 绕线式双馈异步发电机转子为线绕型。定子与电网直接连接输送电能,同时绕线式转子也经过变频器控制向电网输送有功或无功功率。
同步发电机型按其产生旋转磁场的磁极的类型又可分为:
(a) 电励磁同步发电机转子为线绕凸极式磁极,由外接直流电流激磁来产生磁场。
(b) 永磁同步发电机转子为铁氧体材料制造的永磁体磁极,通常为低速多极式,不用外界激磁,简化了发电机结构,因而具有多种优势。 二、相关风力发电控制技术
随着经济节约型社会的逐步推进,风能作为清洁的可再生能源,实现风力发电也越来越受到人们关注。然而面对风况的可变性(锋速的大小、方向的随机性)以及风电场中风力发电机组布置的分散性,要实现风电低成本、超大规模开发利用,作为其可靠、高效运行的关键技术,控制技术需要进行不断地改进,并具有广阔的研究前景。
三、风力发电机组控制系统构成
风力发电机组控制系统由本体系统和电控(总体控制)系统组成,本体系统包括空气动力学系统、发电机系统、变流系统及其附属结构;电控系统由不同的模块构成,主模块包括变桨控制、偏航控制、变流控制等,辅助模块则包括通讯、监控、健康管理控制等。而且,在本体系统与电控系统间实现系统的联系及信号的变换。例如,空气动力系统的桨距由变桨控制系统控制,保证了风能转化的最大化,功率输出的稳定等作用。风轮的自动对风及连续跟踪风向引起电缆缠绕的自动解缆受偏航控制系统控制,分为主、被动迎风两种模式,目前大型并网风电系统多采用主动偏航模式。变流控制常和变桨距系统结合,对变速恒频的运行及最大额定功率进行控制。
根据风电机组不同的分类标准,可将机组控制系统分为不同种类。目前风力发电的主流机型主要是依据桨距特性,发电机类型等分类,通过技术不断改进,控制系统由最先的定桨距恒速恒频控制到变桨距恒速恒频控制,随之发展为变桨距变速恒频控制。此外,据连接电网类型可将风电控制系统分为离网型和并网型,前者已步入大规模稳定发展阶段。后者则成为现阶段控制系统的主要发展方向。
1.变桨控制
变桨控制是风电机组控制系统的研究重点,其实际上即对功率的控制。相对于定桨距控制无法解决桨叶自动失速,功率不稳的问题,该系统通过改变桨距角,使得在低风速(即低于额定风速)时,风机处于最优的风能捕获状态,桨距保持为零,实现风能的最大利用率;在高风速(即高于额定风速)时,改变攻角变化,降低叶片空气动力转矩,又能达到调节速度、限制功率的目的。减小风速、风向可变性对机组的影响。因相应的风轮特性的不同,变桨控制分为主动和被动控制。
2.偏航控制
偏航系统又称对风装置,是风电机组特有的伺服控制系统,将风向改变的信号经过一系列的控制系统程序,调整风轮与风向一致,保证了风电机组的平稳运转,使得风能高效利用,进而大大降低发电成本并有效保护电机。作为随动系统,连续跟踪风向很可能造成电缆缠绕,偏航系统也具有自动解缆的功能。同样对应不同的风电机组,应用不同的偏航装置,分为尾舵对风、侧风轮对风、伺服电机或调向电机调向,前两者为被动迎风,后者为主动迎风。
3.变流系统
变流系统采用全功率变流,完成风电机组输出功率的变换与并网。现今并网系统包括直接并网、降压并网、准同步并网、软并网,而软并网目前使用最普遍。
风电机组启动时,变流控制原件实现风电机的并网,在正常工作中,变流控制单元又要接受主控器的命令,控制输出功率,实现了电网有功功率与无功功率的灵活控制。
四、风力发电技术发展趋势的展望
在我国大力发展以风能太阳能新发电方式为代表的电力系统成为长期的国策,新能源电力不远将来成为我国电力建设不可缺少的部分,随着洋品牌不断降价,整机厂介入,新一轮竞争越来越激烈,要和国内整机厂结合起来大家要做。电网友好耗型的故障穿越式的技术是国产变流器必须解决的问题,国产化使我们国家整个技术水平上一个台阶。
五、风力发电前景的建议
1 做好风能资源的勘察
风资源的测定是发挥风电作用的前提基础,因此将来应该在这方面增大投入,对我国实际的风资源在总体上有细致准确的了解,为政府和风电的决策者合理地规划风电提供正确的指导。为进一步摸清风能资源状况,必须加快开展风能资源的普查工作。这方面,不仅需要有关部门筹集一定资金用于加大风力资源勘测工作的投入,各地也要自筹资金开展本地区风力资源的勘察,认真调查确定可开发风电场的分布和规模。
2 提高风电机组的制造技术
要提高我国风力发电应用的技术水平,需要不断增进与发达国家的交流,学习其先进技术,只有清楚彼此差距,才能不断提升我国的风电技术水平。我国提出,到2010年风电装机要有80%的国产化率,必须在技术上占领竞争制高点。《可再生能源法》规定:“国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域,纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划,并安排资金支持可再生能源开发利用的科学技术研究、应用示范和产业化发展,促进可再生能源开发利用的技术进步”。这一规定为风电技术进步创造了良好的契机。提高风电技术也是降低风电成本和上网电价的关键所在。
3 依托政策发展风电
2006年国家正式实施了《可再生能源法》,2008年,国家发改委印发了《可再生能源发展“十一五”规划》。这些政策法规的出台为风力发电的发展提供了制度上的支持,在具体的措施和规则上还要细化、规范、便于操作,使风电的发展稳步,快速的发展起来。
中国的风电发展迄今已经有30多年,取得了显著进步。但由于基础薄弱,风电发展的过程中面临的技术落后、政策扶持不够及上网电价高等诸多困难。随着政府和民众对风电的逐步认识、《可再生能源法》正式实施和《可再生能源发展“十一五”规划》的出台,以及风电设备的设计、制造技术方面不断提高,风能利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整做出巨大的贡献。风电产业和相关的科研机构应该抓住这一契机,为风电的全面发展作一个系统可行的规划,逐步解决风电发展中的困难,完善风电机制,在提高风电战略地位的同时,早日使风电普及惠民。
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中国风力发电潜力巨大中科院专家提出:风能、太阳能、潮汐能的开发可以有效缓解中国的能源供应困局,其中产业化条件最为成熟的首推风力发电。中国风力发电已经历20年漫长的“试验期”,而风力发电的产业化举步维艰,大大小小的风电场遍布全国,几乎各省都有,却并不成气候。据统计,到去年年底,全国共有43个风电场,分布在14个省(区、市),总装机容量万千瓦。刘应宽说,按照目前的发展势头,到今年年底,全国风电装机容量将肯定超过100万千瓦。而早在1995年,原国家电力部就提出,到2000年中国风机规模要达到100万千瓦,这一时间表整整推迟了5年。随着近年煤炭、石油等常规能源的全面紧张,清洁环保的可再生能源驶入发展的快车道。《京都议定书》的签订和《可再生能源法》的出台,为风电迅速成长注入蓬勃动力。在各种可再生能源中,风能因资源丰富、成本相对较低而最具商业化、产业化前景。政策的驱动,以及利益的诱惑,吸引着嗅觉敏锐的企业纷纷投资风电。据不完全统计,包括五大发电集团在内的全国30多家企业已争相涉足这一领域,总投资超过100亿元。按照国内目前的行业平均水平,每千瓦风电装机容量的成本为8000-10000元,与造价约4000元/千瓦的煤炭、石油等常规能源电厂相比,风电场的造价大约高出1倍。目前,每度风电的成本约为-元。研究表明,风力发电能力每增加一倍,成本就会下降15%。由于近年世界风电增长一直保持在30%以上,风电成本快速下降,国外已日趋接近燃煤发电成本。此外,风电外部成本几乎为零,甚至低于核电成本,因此经济效益凸现。随着中国风电设备国产化和发电的规模化,风电可望比燃煤发电更具成本和价格优势。在风电场急速增长的带动下,风电设备制造正呈现出巨大的市场空间。按照中国远期规划(2020年风电装机2000万千瓦)和每千瓦8000-10000元的造价,每年风电设备市场容量约为97亿-122亿元。即使考虑国产化程度提高而导致的价格下降,平均每年的市场容量也应保持在70亿元以上。在可预期的巨大市场空间面前,中国风电设备制造企业将迎来难得的发展机遇。同样看到这个巨大市场的,还有来自欧洲的跨国风电设备制造企业。由于起步早,技术先进,欧洲企业占据着全球风电设备市场的绝大部分市场份额,中国市场也不例外。由于看到中国市场的巨大需求,欧洲各大风电设备制造企业纷纷提高产品售价,并严格控制技术转让。有资料显示,过去3年间,进口风电设备的价格上涨了20%以上。面对风电的商机与困惑,有关专家提出,已具产业化条件的中国风力发电迟迟不能迈出关键一步,最重要的原因在于:由于电价、关税、贷款、税收等优惠政策与扶持措施不到位,风电产业化从市场这个“源头”被束缚住了。中国的风力发电产业化,只能从做大风电市场破题。应该促进可再生能源立法,打破电力市场的地区分割,解决风电在全国摊销的关键难题,同时辅以信贷、税收、消费等方面的鼓励政策,从而引导更多的投资进入风电产业,进而借鉴彩电、汽车等行业的国产化方式,以市场来推进风力发电设备制造、研发的国产化。
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风电储能技术分析与研究
[摘 要]本文首先概述了风力发电储能技术,然后详细阐述了风力发电储能技术的具体应用。随着我国对于能源需要的不断增大,风能的作用也就显得越来越重要了。因此,研究风力发电系统中储能技术就具有非常重大的现实意义。
[关键词]风力;发电系统;储能技术;
中图分类号:TM614 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)15-0376-01
一、前言
随着科技的不断进步与发展,风电储能技术越来越受到企业及研究人员的重视,本文着重就该部分内容进行了研究。
二、风力发电储能概述
能源是整个世界经济发展的重要基础,人类社会的发展与能源开发利用是息息相关的,人类历史上每次使经济产生质的飞跃都是从新型能源的利用开始的。经济的发展对能源的需求量越来越多,而今使用的传统化石能源消耗速度远远大于自然自身补给速度,从而导致传统能源逐渐趋于枯竭,同时由于能源的不合理开法和利用所排放的有害气体导致环境破坏日益严重。从社会的可持续发展战略来看,开发和利用可再生能源替代传统化石能源是能源结构调整的重要发展方向。因此,世界各国必须寻求一种可再生能源来代替日益匮乏的传统化石能源,在过去的半个多世纪,储量丰富、分布广泛、无污染、使用便利的风能已经受到极大的关注,并被确认为最有前途的替代能源。随着人类对风能的开发和利用,风力发电市场迅速发展起来,进入 20 世纪九十年代以来,世界各国掀起了风力发电应用的新浪潮,风力发电在全球范围内得到前所未有的发展。
我国风能资源丰富、分布广泛,主要分布在新疆、内蒙古等北部地区和东部沿海地区及附近岛屿,这些地区工业污染和能源紧缺问题也比较严重,风电并网的开发利用成为解决这一问题的重要策略之一。但是由于风能的间歇性和随机性,风电功率随着风速大小变化而随机波动,尽管大电网允许一定容量波动的风电功率并网,一旦超过一定容量,其功率的波动就影响电网运行的稳定性,随之带来谐波污染、闪变等影响电能质量,为保证电网运行的可靠性和电能质量的优质性,电网不能接纳超过一定容量的风电电能,从而导致无法并网的风电被舍弃,这一状况严重阻碍了我国风电的大规模发展。据国家电监会公布的《风电、光伏发电情况监管报告》和电科院关于电网接纳风电能力的论证报告,可知目前我国大规模风电并网和电网接纳的矛盾日益突出。
三、风电储能技术
现有的储能技术主要包括物理储能、化学储能、电磁储能和相变储能等四种类型。物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等,电磁储能包括超导磁储能(SMES)和超级电容储能等,化学储能包括铅酸电池、锂离子电池和钠硫电池等,相变储能包括冰蓄冷储能和相变建筑材料储能等。各种储能的功率/能量特性及其适应范围不同。需要说明的是,与其他储能方式相比,相变储能并非以电能形式释放存储的电能,且其功率/能量等级涉及的因素很复杂,因而此处不予讨论。但是,随着智能电网的推进,其将在需求侧管理(DSM)方面发挥重要作用。
根据不同储能方式的能量/功率等级、响应速度、经济性等特点,其可应用于电力系统的削峰填谷、调频/调峰、稳定控制、改善电能质量乃至紧急备用电源等不同场合。
四、风力发电储能技术的具体应用
1、利用储能系统增强风电稳定性
增强电力系统稳定性的根本措施是改善系统平衡度,储能系统能够快速吸收或释放有功及无功功率,改善系统的有功、无功功率平衡水平,增强稳定性。针对电压稳定性问题,储能系统改善电压稳定性并增加系统的风电接入容量问题,但该文仅对储能系统做了理想的假设,缺乏有效的动态仿真及理论分析。利用超导储能和超级电容储能系统增强风电稳定性的问题,设计了相应的控制策略,结果显示,超导储能和超级电容储能系统均能有效降低风电并网PCC的电压波动,平滑风电机组的有功输出,增强系统稳定性。频率稳定性问题的研究主要集中在储能系统平滑风电输出功率方面。研究表明采用超导储能系统改善频率稳定性问题,仿真结果表明,超导储能系统在文中既定的条件下使得系统的最大频率偏差从降为,有效改善了系统的频率稳定性,且超导储能系统容量越大系统频率偏差越小。
2、利用储能系统增强风电机组LVRT功能在风电机组比例较高的电力系统中,LVRT是影响系统稳定性的关键因素之一。通过对有、无LVRT功能的风电机组在故障情况下的电网电压恢复情况的比较,结果显示,有LVRT功能的风电机组并网能够有效解决风电并网所产生的电压稳定性问题,有利于系统稳定性的增强。
3、利用储能系统增加风电穿透功率极限
不同电网,限制WPP水平的主导因素不同,采用的储能系统也不同。很多研究人员探讨了采用飞轮储能、电池储能和超导储能系统增加WPP的问题,结果表明,这3种储能系统都能有效增加系统的WPP,并能改善PCC的电压波动性,在冬季大方式和夏季小方式两种极端工况下,频率偏移和线路功率约束是限制WPP的主要因素。
4、利用储能系统优化风电经济性
随机波动的间歇性风电接入电网,将导致系统备用容量增加,系统运行经济性降低。合适的储能系统能够有效解决这一问题,实现电网与风电场的双赢。此外,在电力市场环境下,风电的竞争力较差,采用储能系统配合风电场运行,能够实现风电效益最大化。
五、风电储能展望
受自然条件限制,可再生能源发电具有很大的随机性,直接并入电网会对系统造成一定的冲击,增加系统不稳定的因素。因此,通过研发高效储能装置及其配套设备,与风电、光伏发电机组容量相匹配,支持充放电状态的迅速切换,确保并网系统的安全稳定已成为可再生能源充分利用的关键。
储能技术将在平抑、稳定风能发电或太阳能发电的输出功率和提升新能源的利用价值方面发挥重要作用。风电、光伏等可再生能源发电设备的输出功率会随环境因素变化,储能装置可以及时地进行能量的储存和释放,保证供电的持续性和可靠性。在风力发电中,风速的变化会使原动机输出机械功率发生变化,从而使发电机输出功率产生波动而使电能质量下降。应用储能装置是改善发电机输出电压和频率质量的有效途径,同时增加了分布式发电机组与电网并网运行时的可靠性。分布式发电系统可以与电网连接,实现向电网的馈电,并可以提供削峰、紧急功率支持等服务。而一些可再生能源分布式发电系统,受环境因素的影响较大,因此无法制订特定的发电规划。
针对变速风电机组设计了附加频率控制环节进行研究,分别通过对转子和风轮机的附加控制,使得DFIG对系统的一次调频有所贡献。针对这些控制方案将降低风电机组效率的缺陷,采用飞轮储能系统辅助风电机组运行,通过对飞轮储能系统的充放电控制,实现平滑风电输出功率、参与电网频率控制的双重目标,并通过仿真验证了方案的可行性。
六、结束语
加强对风电储能技术的研究,可以使风电储能更加完善,使风能发电更加实用,是非常具有现实意义的研究。
参考文献
[1] 王涛.浅析风电储能技术[J].清洁能源.2013(3):166-168.
[2] 盛文仲.浅谈风电储能技术[J].电力系统保护与控制.2012(3):16-18.
[3] 王文鹏.风电储能技术分析[J].电网与清洁能源.2013(6):66-69.
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水平轴与垂直轴风力发电机的不同在以下几个方面:1、设计方法水平轴风力发电机的叶片设计,普遍采用的是动量—叶素理论,主要的方法有Glauert法、Wilson法等。但是,由于叶素理论忽略了各叶素之间的流动干扰,同时在应用叶素理论设计叶片时都忽略了翼型的阻力,这种简化处理不可避免地造成了结果的不准确性,这种简化对叶片外形设计的影响较小,但对风轮的风能利用率影响较大。同时,风轮各叶片之间的干扰也十分强烈,整个流动非常复杂,如果仅仅依靠叶素理论是完全没有办法得出准确结果的。垂直轴风力发电机的叶片设计,以前也是按照水平轴的设计方法,依靠叶素理论来设计。由于垂直轴风轮的流动比水平轴更加复杂,是典型的大分离非定常流动,不适合用叶素理论进行分析、设计,这也是垂直轴风力发电机长期得不到发展的一个重要原因。2、风能利用率大型水平轴风力发电机的风能利用率,绝大部分是由叶片设计方计算所得,一般在40%以上。如前所述,由于设计方法本身的缺陷,这样计算所得的风能利用率的准确性很值得怀疑。当然,风电厂的风力发电机都会根据测得的风速和输出功率绘制风功率曲线,但是,此时的风速是风轮后部测风仪测得的风速参见,要小于来流风速,风功率曲线偏高,必须进行修正。应用修正方法修正后,水平轴的风能利用率要降低30%~50%。对于小型水平轴风力发电机的风能利用率,中国空气动力研究与发展中心曾做过相关的风洞实验,实测的利用率在23%~29%。3、结构特点水平轴风力发电机的叶片在旋转一周的过程中,受惯性力和重力的综合作用,惯性力的方向是随时变化的,而重力的方向始终不变,这样叶片所受的就是一个交变载荷,这对于叶片的疲劳强度是非常不利的。另外,水平轴的发电机都置于几十米的高空,这给发电机的安装、维护和检修带来了很多的不便。垂直轴风轮的叶片在旋转的过程中的受力情况要比水平轴的好的多,由于惯性力与重力的方向始终不变,所受的是恒定载荷,因此疲劳寿命要比水平轴风轮长。同时,垂直轴的发电机可以放在风轮的下部或是地面,便于安装和维护。4、起动风速水平轴风轮的起动性能好已经是个共识,但是根据中国空气动力研究与发展中心对小型水平轴风力发电机所做的风洞实验来看,起动风速一般在4~5m/s之间,最大的居然达到,这样的起动性能显然是不能令人满意的。垂直轴风轮的起动性能差也是业内的共识,特别是对于Darrieus式Ф型风轮,完全没有自启动能力,这也是限制垂直轴风力发电机应用的一个原因。但是,对于Darrieus式H型风轮,却有相反的结论。根据笔者的研究发现,只要翼型和安装角选择合适,完全能得到相当不错的起动性能,通过双涡轮式垂直轴风力发电机、垂直轴风力发电机、鼠笼式垂直轴风力发电机的风洞实验来看,这种Darrieus式H型风轮的起动风速只需要2m/s,优于上述的水平轴风力发电机。
2007年7月23日,国家发改委公布了444个油耗不达标车型的“黑名单”,涉及55家生产企业。公告中还声明,所有不符合标准的车型自发布公告之日起不得再进行生产。发改委之所以这么做,是因为近年来石油价格的不断上涨。国际油价目前没有下跌的迹象,现国际原油价格已达到76美元。石油是不可再生的能源,其储藏量和可开采量资源正面临枯竭。2003年全球石油探明储量为11477亿桶,而每年新勘探量仅50亿桶。如今人类社会高度依赖于石油工业,包括汽车在内的各个行业的发展都离不开石油工业。地球上的石油到底还能供人类用多久?据美国石油业协会估计,地球上尚未开采的原油储藏量已不足两万亿桶,可供人类开采不超过95年的时间。在2050年到来之前,世界经济的发展将越来越多地依赖煤炭。其后在2250到2500年之间,煤炭也将消耗殆尽,矿物燃料供应枯竭。 中国石油资源不及世界人均水平的1/6,从1993年开始,中国成为石油净进口国,供需矛盾日益突出。2004年中国石油消费量达到了亿吨,进口原油亿吨。其中,车用燃油消耗已经达到了中国石油消费量的1/3左右。此后石油进口仍呈上升趋势,进口量约占使用量的20%左右,预计到2010年前后将达到40%,车用汽油年消耗量为6400万吨。面对人类即将消耗完需几百万年才形成的石油资源所引发的即将到来的能源危机,中国及全世界必须认识到要采取开源节流的战略,即一方面节约能源,另一方面开发新能源。 2006年中国车市销量达到720万辆,增长超过30%,中国已经超过日本成为世界第二大汽车市场。权威调查部门预计,除了中国、印度等发展中国家,2007年全球汽车销售都将进入疲软时代。但在中国汽车市场领跑全球汽车市场荣耀的背后,是中国过快消耗着祖先留下的资源。面对即将到来的能源危机,中国的汽车产业路在何方,路只有一条:使用新能源,也只有使用新的替代能源,汽车产业才能持续发展。实施替代能源战略,有助于我国汽车逐渐摆脱对原油的依赖,从能源安全的角度看,无疑是非常必要的。 那么,目前世界汽车产业使用替代能源主要有哪几种方式?其前景到底如何呢? 1乙醇燃料:价廉物美 使用乙醇燃料,是全世界最常见的一种燃料替代方案,也是目前国内颇为重视、已经得到推广的新燃料。这种燃料一般是与传统的汽油、柴油混合起来使用,其混合比例从加入10%~30%的乙醇到85%不等,甚至可以采用100%的乙醇作为燃料。其最大的好处在于不需要对现有的汽车结构做很大的修改就可以使用乙醇燃料, 而且这种燃料比起汽油、柴油来更加环保,能够起到减少污染的效果。同时,乙醇可以通过玉米、小麦、水稻、甜高粱、木薯、甘薯以及甘蔗、甜菜等农作物制造,甚至连农作物的秸秆都有可能被用来生产乙醇。只要合理解决“汽车与人争食”的问题,乙醇燃料的推广能解决燃料的再生问题,是最价廉物美的能源解决方案。 除了乙醇以外还有类似于丁醇、甲醇这样的生物燃料,都被纷纷用于替代汽油与柴油。乙醇燃料汽车由于与现有的汽车没有多大区别,所以在国内外都相对普及。例如巴西作为乙醇燃料汽车最流行的国家,在这方面最为典型。人们熟悉的本田思域、飞度,三菱帕捷罗等都拥有专门针对巴西市场的乙醇燃料型号。最新型的车款安装了油气浓度传感器,可以自动感知燃料箱内不同性质的燃料,做到与普通汽油柴油的自然替换。此外,著名的跑车制造厂莲花甚至推出了采用乙醇汽油混合燃料引擎的Exige265E跑车,它仅重930kg,265代表它的最大输出为265匹马力左右,E表示其使用的是莲花E85高性能环保动力。特别让人吃惊的是该车加速成绩足以向法拉利发起挑战,0~60mph加速时间仅为秒,0~100mph加速时间为秒,最高时速达到158mph。除了巴西以外,美国的乙醇燃料汽车也十分流行,中国则超过整个欧盟成为乙醇燃料消费的大国。如何摆脱简单改装并提高乙醇燃料汽车的技术含量以使其发挥更大的效能,是摆在中国汽车制造厂商面前的课题。
风能是最清结、无污染的可再生能源之一。据专家们的测估,全球可利用的风能资源为200亿千瓦,约是可利用水力资源的10倍。如果利用1%的风能能量,可产生世界现有发电总量8%~9%的电量。据有关部门预测,我国可利用风能资源约为16亿千瓦,其中有很好利用价值的约为2 53亿千瓦。 风力发电有横轴型风力发电机和垂直轴型风力发电机两种。风力发电装置一般由风轮、传动系统、发电机、储能设备、控制保护系统和塔架等组成。它最适宜的风速范围是6~8米/秒,当然需要有较充足和稳定的风源。通常按团米/秒最大风速设计叶片转速,如果风速超过工作范围时,为了保护发电机应能自动减速,当风速达到台风般的速度时,叶片则自动停止运转。当风力机在运行中由于各种原因而甩负荷时,也会由于风叶超速而自动减速。由于采用了叶顺浆机构或阻力装置,或是由安装在传动轴上的紧急制动闸等方式来实现自动保护,风力发电机的单机容量越来越大,技术水平越来越高,成本越来越低。 第二次工业革命以电力的广泛应用为显著特点。早在1831年,英国科学家法拉第发现了电磁感应现象,提出了发电机的理论基础。科学家们根据这一发现,从19世纪六七十年代起对电作了深入的探索和研究,出现了一系列电气发明。1866年德国人西门子制成发电机。19世纪70年代,实际可用的发电机问世。这一时期,能把电能转化为机械能的电动机也被发明出来,电力开始用于带动机器,成为补充和取代蒸汽动力的新能源。随后,电灯、电车、电钻、电焊等电气产品如雨后春笋般地涌现出来。但是,要把电力应用于生产,还必须解决远距离输送问题。1882年,法国人德普勒发现了远距离送电的方法,美国科学家爱迪生建立了美国第一个火力发电站,把输电线联接成网络。电力是一种优良而价廉的新能源。它的广泛应用,推动了电力工业和电器制造业等一系列新兴工业的迅速发展。人类历史从“蒸汽时代”跨入了“电气时代”。 此后,(一)水力发电:当位於高处的水(具有位能)往低处流动时位能转换为动能,此时装设在水道低处的水轮机,因水流的动能推动叶片而转动(机械能),如果将水轮机连接发电机,就能带动发电机的转动将机械能转换为电能,这就是水力发电的原理.水力发电一般可分为川流式,水坝(库)式及抽蓄式发电.抽蓄式发电是在白天用电尖峰时水库放水发电,夜间时则利用过剩的电力,把水抽上水库(电能转换为位能),以供白天用电尖峰时发电._ (三) 火力发电:_利用燃烧煤炭,石油,液化天然瓦斯等燃料所产生的热能,让水受热而成为蒸汽,在不断受热下,使水变成高压高温的蒸汽,然后运用此高温高压蒸汽的能量,推动汽轮机运转带动发电机发电.此外内燃机发电亦是火力发电的一种,一般以柴油为燃料的内燃机(引擎)为动力,带动发电机运转发电.此种发电方式主要使用於用电量小的离岛,或是作为大楼及工厂等之紧急发电机用._ 一,发电系统(电力的制造工厂) (四) 其他发电方式: _1.风力发电:利用风力转动风车发电,在台湾由於风力发电条件不足,目前仅在澎湖离岛有示范性的风力发电运转. 2.太阳能发电:利用聚热装置,将太阳热能聚集以产生蒸汽,带动涡轮发电机产生电力.此外尚有潮汐发电,海洋温差发电,波浪发电,地热发电等发电方式,惟目前世界各国,仅为研究发展阶段,距商业运转尚为遥远
2007年7月23日,国家发改委公布了444个油耗不达标车型的“黑名单”,涉及55家生产企业。公告中还声明,所有不符合标准的车型自发布公告之日起不得再进行生产。发改委之所以这么做,是因为近年来石油价格的不断上涨。国际油价目前没有下跌的迹象,现国际原油价格已达到76美元。石油是不可再生的能源,其储藏量和可开采量资源正面临枯竭。2003年全球石油探明储量为11477亿桶,而每年新勘探量仅50亿桶。如今人类社会高度依赖于石油工业,包括汽车在内的各个行业的发展都离不开石油工业。地球上的石油到底还能供人类用多久?据美国石油业协会估计,地球上尚未开采的原油储藏量已不足两万亿桶,可供人类开采不超过95年的时间。在2050年到来之前,世界经济的发展将越来越多地依赖煤炭。其后在2250到2500年之间,煤炭也将消耗殆尽,矿物燃料供应枯竭。 中国石油资源不及世界人均水平的1/6,从1993年开始,中国成为石油净进口国,供需矛盾日益突出。2004年中国石油消费量达到了亿吨,进口原油亿吨。其中,车用燃油消耗已经达到了中国石油消费量的1/3左右。此后石油进口仍呈上升趋势,进口量约占使用量的20%左右,预计到2010年前后将达到40%,车用汽油年消耗量为6400万吨。面对人类即将消耗完需几百万年才形成的石油资源所引发的即将到来的能源危机,中国及全世界必须认识到要采取开源节流的战略,即一方面节约能源,另一方面开发新能源。 2006年中国车市销量达到720万辆,增长超过30%,中国已经超过日本成为世界第二大汽车市场。权威调查部门预计,除了中国、印度等发展中国家,2007年全球汽车销售都将进入疲软时代。但在中国汽车市场领跑全球汽车市场荣耀的背后,是中国过快消耗着祖先留下的资源。面对即将到来的能源危机,中国的汽车产业路在何方,路只有一条:使用新能源,也只有使用新的替代能源,汽车产业才能持续发展。实施替代能源战略,有助于我国汽车逐渐摆脱对原油的依赖,从能源安全的角度看,无疑是非常必要的。 那么,目前世界汽车产业使用替代能源主要有哪几种方式?其前景到底如何呢? 1乙醇燃料:价廉物美 使用乙醇燃料,是全世界最常见的一种燃料替代方案,也是目前国内颇为重视、已经得到推广的新燃料。这种燃料一般是与传统的汽油、柴油混合起来使用,其混合比例从加入10%~30%的乙醇到85%不等,甚至可以采用100%的乙醇作为燃料。其最大的好处在于不需要对现有的汽车结构做很大的修改就可以使用乙醇燃料, 而且这种燃料比起汽油、柴油来更加环保,能够起到减少污染的效果。同时,乙醇可以通过玉米、小麦、水稻、甜高粱、木薯、甘薯以及甘蔗、甜菜等农作物制造,甚至连农作物的秸秆都有可能被用来生产乙醇。只要合理解决“汽车与人争食”的问题,乙醇燃料的推广能解决燃料的再生问题,是最价廉物美的能源解决方案。 除了乙醇以外还有类似于丁醇、甲醇这样的生物燃料,都被纷纷用于替代汽油与柴油。乙醇燃料汽车由于与现有的汽车没有多大区别,所以在国内外都相对普及。例如巴西作为乙醇燃料汽车最流行的国家,在这方面最为典型。人们熟悉的本田思域、飞度,三菱帕捷罗等都拥有专门针对巴西市场的乙醇燃料型号。最新型的车款安装了油气浓度传感器,可以自动感知燃料箱内不同性质的燃料,做到与普通汽油柴油的自然替换。此外,著名的跑车制造厂莲花甚至推出了采用乙醇汽油混合燃料引擎的Exige265E跑车,它仅重930kg,265代表它的最大输出为265匹马力左右,E表示其使用的是莲花E85高性能环保动力。特别让人吃惊的是该车加速成绩足以向法拉利发起挑战,0~60mph加速时间仅为秒,0~100mph加速时间为秒,最高时速达到158mph。除了巴西以外,美国的乙醇燃料汽车也十分流行,中国则超过整个欧盟成为乙醇燃料消费的大国。如何摆脱简单改装并提高乙醇燃料汽车的技术含量以使其发挥更大的效能,是摆在中国汽车制造厂商面前的课题。
风力发电是一种清洁的、可再生的能源。下面我整理了风力发电技术论文,欢迎阅读!
风力发电技术
摘要:随着世界能源的日趋匮乏和科学技术的飞速发展,加之人们对环境保护的要求,人们在努力寻找一种能替代石油、天然气等能源的可再生、环保、洁净的绿色能源。风能是当前最有发展前景的一种新型能源,它是取之不尽用之不竭的能源,还是一种洁净、无污染、可再生的绿色能源。风能的利用,从风车到风力发电,证明了文明和科学进步。绿色和平组织和欧洲风能协会2002年提出了《风力2012》报告,报告中指出到2020年,世界风力发电将达到世界电力总需求量的12%,我国电力发展“十一五”发展纲要中也指出,中国的风力发电将占世界风力发电总量的14%。风力发电与火力发电和水力发电比较,具有单机容量小、可分散建设等优点。随着国家对能源需求和环保要求力度的不断加大,风力发电的优势和经济性、实用性等优点也必将显现出来。
关键词:风力发电技术
一、风力发电国内外发展现状
1、 国外风力发电发展现状
2012 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%。根据世界风能协会的统计,2012 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 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 年的增加到2012 年的。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。
2、 我国风力发电的现状
我国的风力发电始于20世纪50年代后期,在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场,但其后就处于停滞状态。直到1986年,在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场后,从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段,但其特点是规模和单机容量均较小。到1990年已建成4座并网型风电场,总装机容量为,其最大单机容量为200kW。在此基础上,风力发电从1991年起开始步入了逐步推广阶段,到1995年,全国共建成了5座并网型风电场,装机总容量为,最大单机容量为500kW。1996年后,风力发电进入了扩大建设规模的阶段,其特点是风电场规模和装机容量均较大,最大单机容量为1500kW。据中国风能协会最新统计,2007年中国除台湾省外新增风电机组3,144 台。与2006 年相比,2007年当年新增装机增长率为,累计装机增长率为。2007年中国除台湾省外累计风电机组6,458台,装机容量5,890MW。
各种风力发电机的优缺点
风力发电机组主要由两大部分组成:
风力机部分它将风能转换为机械能;
发电机部分它将机械能转换为电能。
根据风机这两大部分采用的不同结构类型、以及它们分别采用的技术方案的不同特征,再加上它们的不同组合,风力发电机组可以有多种多样的分类。
(1) 按照功率传递的机械连接方式的不同,可分为“有齿轮箱型风机”和无齿轮箱的“直驱型风机”。
有齿轮箱型风机的桨叶通过齿轮箱及其高速轴及万能弹性联轴节将转矩传递到发电机的传动轴,联轴节具有很好的吸收阻尼和震动的特性,可吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移,并且联轴器可阻止机械装置的过载。
而直驱型风机则另辟蹊径,配合采用了多项先进技术,桨叶的转矩可以不通过齿轮箱增速而直接传递到发电机的传动轴,使风机发出的电能同样能并网输出。这样的设计简化了装置的结构,减少了故障几率,优点很多,现多用于大型机组上。
(2) 根据按桨叶接受风能的功率调节方式可分为:
“定桨距(失速型)机组”桨叶与轮毂的连接是固定的。当风速变化时,桨叶的迎风角度不能随之变化。由于定桨距(失速型)机组结构简单、性能可靠,在20 年来的风能开发利用中一直占据主导地位。
“变桨距机组”叶片可以绕叶片中心轴旋转,使叶片攻角可在一定范围内(一般0-90度)调节变化,其性能比定桨距型提高许多,但结构也趋于复杂,现多用于大型机组上。
(3) 按照叶轮转速是否恒定可分为:
“恒速风力发电机组”设计简单可靠,造价低,维护量少,直接并网;缺点是:气动效率低,结构载荷高,给电网造成电网波动,从电网吸收无功功率。
“变速风力发电机组”气动效率高,机械应力小,功率波动小,成本效率高,支撑结构轻。缺点是:功率对电压降敏感,电气设备的价格较高,维护量大。现常用于大容量的主力机型。
(4) 根据风力发电机组的发电机类型分类,可分为两大类:
“异步发电机型” “同步发电机型”
只要选用适当的变流装置,它们都可以用于变速运行风机。
异步发电机按其转子结构不同又可分为:
(a) 笼型异步发电机转子为笼型。由于结构简单可靠、廉价、易于接入电网,而在小、中型机组中得到大量的使用;
(b) 绕线式双馈异步发电机转子为线绕型。定子与电网直接连接输送电能,同时绕线式转子也经过变频器控制向电网输送有功或无功功率。
同步发电机型按其产生旋转磁场的磁极的类型又可分为:
(a) 电励磁同步发电机转子为线绕凸极式磁极,由外接直流电流激磁来产生磁场。
(b) 永磁同步发电机转子为铁氧体材料制造的永磁体磁极,通常为低速多极式,不用外界激磁,简化了发电机结构,因而具有多种优势。 二、相关风力发电控制技术
随着经济节约型社会的逐步推进,风能作为清洁的可再生能源,实现风力发电也越来越受到人们关注。然而面对风况的可变性(锋速的大小、方向的随机性)以及风电场中风力发电机组布置的分散性,要实现风电低成本、超大规模开发利用,作为其可靠、高效运行的关键技术,控制技术需要进行不断地改进,并具有广阔的研究前景。
三、风力发电机组控制系统构成
风力发电机组控制系统由本体系统和电控(总体控制)系统组成,本体系统包括空气动力学系统、发电机系统、变流系统及其附属结构;电控系统由不同的模块构成,主模块包括变桨控制、偏航控制、变流控制等,辅助模块则包括通讯、监控、健康管理控制等。而且,在本体系统与电控系统间实现系统的联系及信号的变换。例如,空气动力系统的桨距由变桨控制系统控制,保证了风能转化的最大化,功率输出的稳定等作用。风轮的自动对风及连续跟踪风向引起电缆缠绕的自动解缆受偏航控制系统控制,分为主、被动迎风两种模式,目前大型并网风电系统多采用主动偏航模式。变流控制常和变桨距系统结合,对变速恒频的运行及最大额定功率进行控制。
根据风电机组不同的分类标准,可将机组控制系统分为不同种类。目前风力发电的主流机型主要是依据桨距特性,发电机类型等分类,通过技术不断改进,控制系统由最先的定桨距恒速恒频控制到变桨距恒速恒频控制,随之发展为变桨距变速恒频控制。此外,据连接电网类型可将风电控制系统分为离网型和并网型,前者已步入大规模稳定发展阶段。后者则成为现阶段控制系统的主要发展方向。
1.变桨控制
变桨控制是风电机组控制系统的研究重点,其实际上即对功率的控制。相对于定桨距控制无法解决桨叶自动失速,功率不稳的问题,该系统通过改变桨距角,使得在低风速(即低于额定风速)时,风机处于最优的风能捕获状态,桨距保持为零,实现风能的最大利用率;在高风速(即高于额定风速)时,改变攻角变化,降低叶片空气动力转矩,又能达到调节速度、限制功率的目的。减小风速、风向可变性对机组的影响。因相应的风轮特性的不同,变桨控制分为主动和被动控制。
2.偏航控制
偏航系统又称对风装置,是风电机组特有的伺服控制系统,将风向改变的信号经过一系列的控制系统程序,调整风轮与风向一致,保证了风电机组的平稳运转,使得风能高效利用,进而大大降低发电成本并有效保护电机。作为随动系统,连续跟踪风向很可能造成电缆缠绕,偏航系统也具有自动解缆的功能。同样对应不同的风电机组,应用不同的偏航装置,分为尾舵对风、侧风轮对风、伺服电机或调向电机调向,前两者为被动迎风,后者为主动迎风。
3.变流系统
变流系统采用全功率变流,完成风电机组输出功率的变换与并网。现今并网系统包括直接并网、降压并网、准同步并网、软并网,而软并网目前使用最普遍。
风电机组启动时,变流控制原件实现风电机的并网,在正常工作中,变流控制单元又要接受主控器的命令,控制输出功率,实现了电网有功功率与无功功率的灵活控制。
四、风力发电技术发展趋势的展望
在我国大力发展以风能太阳能新发电方式为代表的电力系统成为长期的国策,新能源电力不远将来成为我国电力建设不可缺少的部分,随着洋品牌不断降价,整机厂介入,新一轮竞争越来越激烈,要和国内整机厂结合起来大家要做。电网友好耗型的故障穿越式的技术是国产变流器必须解决的问题,国产化使我们国家整个技术水平上一个台阶。
五、风力发电前景的建议
1 做好风能资源的勘察
风资源的测定是发挥风电作用的前提基础,因此将来应该在这方面增大投入,对我国实际的风资源在总体上有细致准确的了解,为政府和风电的决策者合理地规划风电提供正确的指导。为进一步摸清风能资源状况,必须加快开展风能资源的普查工作。这方面,不仅需要有关部门筹集一定资金用于加大风力资源勘测工作的投入,各地也要自筹资金开展本地区风力资源的勘察,认真调查确定可开发风电场的分布和规模。
2 提高风电机组的制造技术
要提高我国风力发电应用的技术水平,需要不断增进与发达国家的交流,学习其先进技术,只有清楚彼此差距,才能不断提升我国的风电技术水平。我国提出,到2010年风电装机要有80%的国产化率,必须在技术上占领竞争制高点。《可再生能源法》规定:“国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域,纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划,并安排资金支持可再生能源开发利用的科学技术研究、应用示范和产业化发展,促进可再生能源开发利用的技术进步”。这一规定为风电技术进步创造了良好的契机。提高风电技术也是降低风电成本和上网电价的关键所在。
3 依托政策发展风电
2006年国家正式实施了《可再生能源法》,2008年,国家发改委印发了《可再生能源发展“十一五”规划》。这些政策法规的出台为风力发电的发展提供了制度上的支持,在具体的措施和规则上还要细化、规范、便于操作,使风电的发展稳步,快速的发展起来。
中国的风电发展迄今已经有30多年,取得了显著进步。但由于基础薄弱,风电发展的过程中面临的技术落后、政策扶持不够及上网电价高等诸多困难。随着政府和民众对风电的逐步认识、《可再生能源法》正式实施和《可再生能源发展“十一五”规划》的出台,以及风电设备的设计、制造技术方面不断提高,风能利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整做出巨大的贡献。风电产业和相关的科研机构应该抓住这一契机,为风电的全面发展作一个系统可行的规划,逐步解决风电发展中的困难,完善风电机制,在提高风电战略地位的同时,早日使风电普及惠民。
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随着科技的不断进步与发展,风电技术越来越受到企业及研究人员的重视,下面我整理了风力发电机技术论文,欢迎阅读!
风电储能技术分析与研究
[摘 要]本文首先概述了风力发电储能技术,然后详细阐述了风力发电储能技术的具体应用。随着我国对于能源需要的不断增大,风能的作用也就显得越来越重要了。因此,研究风力发电系统中储能技术就具有非常重大的现实意义。
[关键词]风力;发电系统;储能技术;
中图分类号:TM614 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)15-0376-01
一、前言
随着科技的不断进步与发展,风电储能技术越来越受到企业及研究人员的重视,本文着重就该部分内容进行了研究。
二、风力发电储能概述
能源是整个世界经济发展的重要基础,人类社会的发展与能源开发利用是息息相关的,人类历史上每次使经济产生质的飞跃都是从新型能源的利用开始的。经济的发展对能源的需求量越来越多,而今使用的传统化石能源消耗速度远远大于自然自身补给速度,从而导致传统能源逐渐趋于枯竭,同时由于能源的不合理开法和利用所排放的有害气体导致环境破坏日益严重。从社会的可持续发展战略来看,开发和利用可再生能源替代传统化石能源是能源结构调整的重要发展方向。因此,世界各国必须寻求一种可再生能源来代替日益匮乏的传统化石能源,在过去的半个多世纪,储量丰富、分布广泛、无污染、使用便利的风能已经受到极大的关注,并被确认为最有前途的替代能源。随着人类对风能的开发和利用,风力发电市场迅速发展起来,进入 20 世纪九十年代以来,世界各国掀起了风力发电应用的新浪潮,风力发电在全球范围内得到前所未有的发展。
我国风能资源丰富、分布广泛,主要分布在新疆、内蒙古等北部地区和东部沿海地区及附近岛屿,这些地区工业污染和能源紧缺问题也比较严重,风电并网的开发利用成为解决这一问题的重要策略之一。但是由于风能的间歇性和随机性,风电功率随着风速大小变化而随机波动,尽管大电网允许一定容量波动的风电功率并网,一旦超过一定容量,其功率的波动就影响电网运行的稳定性,随之带来谐波污染、闪变等影响电能质量,为保证电网运行的可靠性和电能质量的优质性,电网不能接纳超过一定容量的风电电能,从而导致无法并网的风电被舍弃,这一状况严重阻碍了我国风电的大规模发展。据国家电监会公布的《风电、光伏发电情况监管报告》和电科院关于电网接纳风电能力的论证报告,可知目前我国大规模风电并网和电网接纳的矛盾日益突出。
三、风电储能技术
现有的储能技术主要包括物理储能、化学储能、电磁储能和相变储能等四种类型。物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等,电磁储能包括超导磁储能(SMES)和超级电容储能等,化学储能包括铅酸电池、锂离子电池和钠硫电池等,相变储能包括冰蓄冷储能和相变建筑材料储能等。各种储能的功率/能量特性及其适应范围不同。需要说明的是,与其他储能方式相比,相变储能并非以电能形式释放存储的电能,且其功率/能量等级涉及的因素很复杂,因而此处不予讨论。但是,随着智能电网的推进,其将在需求侧管理(DSM)方面发挥重要作用。
根据不同储能方式的能量/功率等级、响应速度、经济性等特点,其可应用于电力系统的削峰填谷、调频/调峰、稳定控制、改善电能质量乃至紧急备用电源等不同场合。
四、风力发电储能技术的具体应用
1、利用储能系统增强风电稳定性
增强电力系统稳定性的根本措施是改善系统平衡度,储能系统能够快速吸收或释放有功及无功功率,改善系统的有功、无功功率平衡水平,增强稳定性。针对电压稳定性问题,储能系统改善电压稳定性并增加系统的风电接入容量问题,但该文仅对储能系统做了理想的假设,缺乏有效的动态仿真及理论分析。利用超导储能和超级电容储能系统增强风电稳定性的问题,设计了相应的控制策略,结果显示,超导储能和超级电容储能系统均能有效降低风电并网PCC的电压波动,平滑风电机组的有功输出,增强系统稳定性。频率稳定性问题的研究主要集中在储能系统平滑风电输出功率方面。研究表明采用超导储能系统改善频率稳定性问题,仿真结果表明,超导储能系统在文中既定的条件下使得系统的最大频率偏差从降为,有效改善了系统的频率稳定性,且超导储能系统容量越大系统频率偏差越小。
2、利用储能系统增强风电机组LVRT功能在风电机组比例较高的电力系统中,LVRT是影响系统稳定性的关键因素之一。通过对有、无LVRT功能的风电机组在故障情况下的电网电压恢复情况的比较,结果显示,有LVRT功能的风电机组并网能够有效解决风电并网所产生的电压稳定性问题,有利于系统稳定性的增强。
3、利用储能系统增加风电穿透功率极限
不同电网,限制WPP水平的主导因素不同,采用的储能系统也不同。很多研究人员探讨了采用飞轮储能、电池储能和超导储能系统增加WPP的问题,结果表明,这3种储能系统都能有效增加系统的WPP,并能改善PCC的电压波动性,在冬季大方式和夏季小方式两种极端工况下,频率偏移和线路功率约束是限制WPP的主要因素。
4、利用储能系统优化风电经济性
随机波动的间歇性风电接入电网,将导致系统备用容量增加,系统运行经济性降低。合适的储能系统能够有效解决这一问题,实现电网与风电场的双赢。此外,在电力市场环境下,风电的竞争力较差,采用储能系统配合风电场运行,能够实现风电效益最大化。
五、风电储能展望
受自然条件限制,可再生能源发电具有很大的随机性,直接并入电网会对系统造成一定的冲击,增加系统不稳定的因素。因此,通过研发高效储能装置及其配套设备,与风电、光伏发电机组容量相匹配,支持充放电状态的迅速切换,确保并网系统的安全稳定已成为可再生能源充分利用的关键。
储能技术将在平抑、稳定风能发电或太阳能发电的输出功率和提升新能源的利用价值方面发挥重要作用。风电、光伏等可再生能源发电设备的输出功率会随环境因素变化,储能装置可以及时地进行能量的储存和释放,保证供电的持续性和可靠性。在风力发电中,风速的变化会使原动机输出机械功率发生变化,从而使发电机输出功率产生波动而使电能质量下降。应用储能装置是改善发电机输出电压和频率质量的有效途径,同时增加了分布式发电机组与电网并网运行时的可靠性。分布式发电系统可以与电网连接,实现向电网的馈电,并可以提供削峰、紧急功率支持等服务。而一些可再生能源分布式发电系统,受环境因素的影响较大,因此无法制订特定的发电规划。
针对变速风电机组设计了附加频率控制环节进行研究,分别通过对转子和风轮机的附加控制,使得DFIG对系统的一次调频有所贡献。针对这些控制方案将降低风电机组效率的缺陷,采用飞轮储能系统辅助风电机组运行,通过对飞轮储能系统的充放电控制,实现平滑风电输出功率、参与电网频率控制的双重目标,并通过仿真验证了方案的可行性。
六、结束语
加强对风电储能技术的研究,可以使风电储能更加完善,使风能发电更加实用,是非常具有现实意义的研究。
参考文献
[1] 王涛.浅析风电储能技术[J].清洁能源.2013(3):166-168.
[2] 盛文仲.浅谈风电储能技术[J].电力系统保护与控制.2012(3):16-18.
[3] 王文鹏.风电储能技术分析[J].电网与清洁能源.2013(6):66-69.
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风力发电是一种清洁的、可再生的能源。下面我整理了风力发电技术论文,欢迎阅读!
风力发电技术
摘要:随着世界能源的日趋匮乏和科学技术的飞速发展,加之人们对环境保护的要求,人们在努力寻找一种能替代石油、天然气等能源的可再生、环保、洁净的绿色能源。风能是当前最有发展前景的一种新型能源,它是取之不尽用之不竭的能源,还是一种洁净、无污染、可再生的绿色能源。风能的利用,从风车到风力发电,证明了文明和科学进步。绿色和平组织和欧洲风能协会2002年提出了《风力2012》报告,报告中指出到2020年,世界风力发电将达到世界电力总需求量的12%,我国电力发展“十一五”发展纲要中也指出,中国的风力发电将占世界风力发电总量的14%。风力发电与火力发电和水力发电比较,具有单机容量小、可分散建设等优点。随着国家对能源需求和环保要求力度的不断加大,风力发电的优势和经济性、实用性等优点也必将显现出来。
关键词:风力发电技术
一、风力发电国内外发展现状
1、 国外风力发电发展现状
2012 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%。根据世界风能协会的统计,2012 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 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 年的增加到2012 年的。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。
2、 我国风力发电的现状
我国的风力发电始于20世纪50年代后期,在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场,但其后就处于停滞状态。直到1986年,在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场后,从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段,但其特点是规模和单机容量均较小。到1990年已建成4座并网型风电场,总装机容量为,其最大单机容量为200kW。在此基础上,风力发电从1991年起开始步入了逐步推广阶段,到1995年,全国共建成了5座并网型风电场,装机总容量为,最大单机容量为500kW。1996年后,风力发电进入了扩大建设规模的阶段,其特点是风电场规模和装机容量均较大,最大单机容量为1500kW。据中国风能协会最新统计,2007年中国除台湾省外新增风电机组3,144 台。与2006 年相比,2007年当年新增装机增长率为,累计装机增长率为。2007年中国除台湾省外累计风电机组6,458台,装机容量5,890MW。
各种风力发电机的优缺点
风力发电机组主要由两大部分组成:
风力机部分它将风能转换为机械能;
发电机部分它将机械能转换为电能。
根据风机这两大部分采用的不同结构类型、以及它们分别采用的技术方案的不同特征,再加上它们的不同组合,风力发电机组可以有多种多样的分类。
(1) 按照功率传递的机械连接方式的不同,可分为“有齿轮箱型风机”和无齿轮箱的“直驱型风机”。
有齿轮箱型风机的桨叶通过齿轮箱及其高速轴及万能弹性联轴节将转矩传递到发电机的传动轴,联轴节具有很好的吸收阻尼和震动的特性,可吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移,并且联轴器可阻止机械装置的过载。
而直驱型风机则另辟蹊径,配合采用了多项先进技术,桨叶的转矩可以不通过齿轮箱增速而直接传递到发电机的传动轴,使风机发出的电能同样能并网输出。这样的设计简化了装置的结构,减少了故障几率,优点很多,现多用于大型机组上。
(2) 根据按桨叶接受风能的功率调节方式可分为:
“定桨距(失速型)机组”桨叶与轮毂的连接是固定的。当风速变化时,桨叶的迎风角度不能随之变化。由于定桨距(失速型)机组结构简单、性能可靠,在20 年来的风能开发利用中一直占据主导地位。
“变桨距机组”叶片可以绕叶片中心轴旋转,使叶片攻角可在一定范围内(一般0-90度)调节变化,其性能比定桨距型提高许多,但结构也趋于复杂,现多用于大型机组上。
(3) 按照叶轮转速是否恒定可分为:
“恒速风力发电机组”设计简单可靠,造价低,维护量少,直接并网;缺点是:气动效率低,结构载荷高,给电网造成电网波动,从电网吸收无功功率。
“变速风力发电机组”气动效率高,机械应力小,功率波动小,成本效率高,支撑结构轻。缺点是:功率对电压降敏感,电气设备的价格较高,维护量大。现常用于大容量的主力机型。
(4) 根据风力发电机组的发电机类型分类,可分为两大类:
“异步发电机型” “同步发电机型”
只要选用适当的变流装置,它们都可以用于变速运行风机。
异步发电机按其转子结构不同又可分为:
(a) 笼型异步发电机转子为笼型。由于结构简单可靠、廉价、易于接入电网,而在小、中型机组中得到大量的使用;
(b) 绕线式双馈异步发电机转子为线绕型。定子与电网直接连接输送电能,同时绕线式转子也经过变频器控制向电网输送有功或无功功率。
同步发电机型按其产生旋转磁场的磁极的类型又可分为:
(a) 电励磁同步发电机转子为线绕凸极式磁极,由外接直流电流激磁来产生磁场。
(b) 永磁同步发电机转子为铁氧体材料制造的永磁体磁极,通常为低速多极式,不用外界激磁,简化了发电机结构,因而具有多种优势。 二、相关风力发电控制技术
随着经济节约型社会的逐步推进,风能作为清洁的可再生能源,实现风力发电也越来越受到人们关注。然而面对风况的可变性(锋速的大小、方向的随机性)以及风电场中风力发电机组布置的分散性,要实现风电低成本、超大规模开发利用,作为其可靠、高效运行的关键技术,控制技术需要进行不断地改进,并具有广阔的研究前景。
三、风力发电机组控制系统构成
风力发电机组控制系统由本体系统和电控(总体控制)系统组成,本体系统包括空气动力学系统、发电机系统、变流系统及其附属结构;电控系统由不同的模块构成,主模块包括变桨控制、偏航控制、变流控制等,辅助模块则包括通讯、监控、健康管理控制等。而且,在本体系统与电控系统间实现系统的联系及信号的变换。例如,空气动力系统的桨距由变桨控制系统控制,保证了风能转化的最大化,功率输出的稳定等作用。风轮的自动对风及连续跟踪风向引起电缆缠绕的自动解缆受偏航控制系统控制,分为主、被动迎风两种模式,目前大型并网风电系统多采用主动偏航模式。变流控制常和变桨距系统结合,对变速恒频的运行及最大额定功率进行控制。
根据风电机组不同的分类标准,可将机组控制系统分为不同种类。目前风力发电的主流机型主要是依据桨距特性,发电机类型等分类,通过技术不断改进,控制系统由最先的定桨距恒速恒频控制到变桨距恒速恒频控制,随之发展为变桨距变速恒频控制。此外,据连接电网类型可将风电控制系统分为离网型和并网型,前者已步入大规模稳定发展阶段。后者则成为现阶段控制系统的主要发展方向。
1.变桨控制
变桨控制是风电机组控制系统的研究重点,其实际上即对功率的控制。相对于定桨距控制无法解决桨叶自动失速,功率不稳的问题,该系统通过改变桨距角,使得在低风速(即低于额定风速)时,风机处于最优的风能捕获状态,桨距保持为零,实现风能的最大利用率;在高风速(即高于额定风速)时,改变攻角变化,降低叶片空气动力转矩,又能达到调节速度、限制功率的目的。减小风速、风向可变性对机组的影响。因相应的风轮特性的不同,变桨控制分为主动和被动控制。
2.偏航控制
偏航系统又称对风装置,是风电机组特有的伺服控制系统,将风向改变的信号经过一系列的控制系统程序,调整风轮与风向一致,保证了风电机组的平稳运转,使得风能高效利用,进而大大降低发电成本并有效保护电机。作为随动系统,连续跟踪风向很可能造成电缆缠绕,偏航系统也具有自动解缆的功能。同样对应不同的风电机组,应用不同的偏航装置,分为尾舵对风、侧风轮对风、伺服电机或调向电机调向,前两者为被动迎风,后者为主动迎风。
3.变流系统
变流系统采用全功率变流,完成风电机组输出功率的变换与并网。现今并网系统包括直接并网、降压并网、准同步并网、软并网,而软并网目前使用最普遍。
风电机组启动时,变流控制原件实现风电机的并网,在正常工作中,变流控制单元又要接受主控器的命令,控制输出功率,实现了电网有功功率与无功功率的灵活控制。
四、风力发电技术发展趋势的展望
在我国大力发展以风能太阳能新发电方式为代表的电力系统成为长期的国策,新能源电力不远将来成为我国电力建设不可缺少的部分,随着洋品牌不断降价,整机厂介入,新一轮竞争越来越激烈,要和国内整机厂结合起来大家要做。电网友好耗型的故障穿越式的技术是国产变流器必须解决的问题,国产化使我们国家整个技术水平上一个台阶。
五、风力发电前景的建议
1 做好风能资源的勘察
风资源的测定是发挥风电作用的前提基础,因此将来应该在这方面增大投入,对我国实际的风资源在总体上有细致准确的了解,为政府和风电的决策者合理地规划风电提供正确的指导。为进一步摸清风能资源状况,必须加快开展风能资源的普查工作。这方面,不仅需要有关部门筹集一定资金用于加大风力资源勘测工作的投入,各地也要自筹资金开展本地区风力资源的勘察,认真调查确定可开发风电场的分布和规模。
2 提高风电机组的制造技术
要提高我国风力发电应用的技术水平,需要不断增进与发达国家的交流,学习其先进技术,只有清楚彼此差距,才能不断提升我国的风电技术水平。我国提出,到2010年风电装机要有80%的国产化率,必须在技术上占领竞争制高点。《可再生能源法》规定:“国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域,纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划,并安排资金支持可再生能源开发利用的科学技术研究、应用示范和产业化发展,促进可再生能源开发利用的技术进步”。这一规定为风电技术进步创造了良好的契机。提高风电技术也是降低风电成本和上网电价的关键所在。
3 依托政策发展风电
2006年国家正式实施了《可再生能源法》,2008年,国家发改委印发了《可再生能源发展“十一五”规划》。这些政策法规的出台为风力发电的发展提供了制度上的支持,在具体的措施和规则上还要细化、规范、便于操作,使风电的发展稳步,快速的发展起来。
中国的风电发展迄今已经有30多年,取得了显著进步。但由于基础薄弱,风电发展的过程中面临的技术落后、政策扶持不够及上网电价高等诸多困难。随着政府和民众对风电的逐步认识、《可再生能源法》正式实施和《可再生能源发展“十一五”规划》的出台,以及风电设备的设计、制造技术方面不断提高,风能利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整做出巨大的贡献。风电产业和相关的科研机构应该抓住这一契机,为风电的全面发展作一个系统可行的规划,逐步解决风电发展中的困难,完善风电机制,在提高风电战略地位的同时,早日使风电普及惠民。
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PLC在粮食存储物流控制系统设计中的应用81. 变频调速式疲劳试验装置控制系统设计82. 基于PLC的贮料罐控制系统83. 基于PLC的智能交通灯监控系统设计1.基于labVIEW虚拟滤波器的设计与实现2.双闭环直流调速系统设计3.单片机脉搏测量仪4.单片机控制的全自动洗衣机毕业设计论文电梯控制的设计与实现6.恒温箱单片机控制7.基于单片机的数字电压表8.单片机控制步进电机毕业设计论文9.函数信号发生器设计论文变电所一次系统设计11.报警门铃设计论文单片机交通灯控制13.单片机温度控制系统通信系统中的接入信道部分进行仿真与分析15.仓库温湿度的监测系统16.基于单片机的电子密码锁17.单片机控制交通灯系统设计18.基于DSP的IIR数字低通滤波器的设计与实现19.智能抢答器设计20.基于LabVIEW的PC机与单片机串口通信设计的IIR数字高通滤波器22.单片机数字钟设计23.自动起闭光控窗帘毕业设计论文24.三容液位远程测控系统毕业论文25.基于Matlab的PWM波形仿真与分析26.集成功率放大电路的设计27.波形发生器、频率计和数字电压表设计28.水位遥测自控系统 毕业论文29.宽带视频放大电路的设计 毕业设计30.简易数字存储示波器设计毕业论文31.球赛计时计分器 毕业设计论文数字滤波器的设计毕业论文机与单片机串行通信毕业论文34.基于CPLD的低频信号发生器设计毕业论文变电站电气主接线设计序列在扩频通信中的应用37.正弦信号发生器38.红外报警器设计与实现39.开关稳压电源设计40.基于MCS51单片机温度控制毕业设计论文41.步进电动机竹竿舞健身娱乐器材42.单片机控制步进电机 毕业设计论文43.单片机汽车倒车测距仪44.基于单片机的自行车测速系统设计45.水电站电气一次及发电机保护46.基于单片机的数字显示温度系统毕业设计论文47.语音电子门锁设计与实现48.工厂总降压变电所设计-毕业论文49.单片机无线抢答器设计50.基于单片机控制直流电机调速系统毕业设计论文51.单片机串行通信发射部分毕业设计论文52.基于VHDL语言PLD设计的出租车计费系统毕业设计论文53.超声波测距仪毕业设计论文54.单片机控制的数控电流源毕业设计论文55.声控报警器毕业设计论文56.基于单片机的锁相频率合成器毕业设计论文57.基于Multism/protel的数字抢答器58.单片机智能火灾报警器毕业设计论59.无线多路遥控发射接收系统设计毕业论文60.单片机对玩具小车的智能控制毕业设计论文61.数字频率计毕业设计论文62.基于单片机控制的电机交流调速毕业设计论文63.楼宇自动化--毕业设计论文64.车辆牌照图像识别算法的实现--毕业设计65.超声波测距仪--毕业设计66.工厂变电所一次侧电气设计67.电子测频仪--毕业设计68.点阵电子显示屏--毕业设计69.电子电路的电子仿真实验研究70.基于51单片机的多路温度采集控制系统71.基于单片机的数字钟设计72.小功率不间断电源(UPS)中变换器的原理与设计73.自动存包柜的设计74.空调器微电脑控制系统75.全自动洗衣机控制器76.电力线载波调制解调器毕业设计论文77.图书馆照明控制系统设计78.基于AC3的虚拟环绕声实现79.电视伴音红外转发器的设计80.多传感器障碍物检测系统的软件设计81.基于单片机的电器遥控器设计82.基于单片机的数码录音与播放系统83.单片机控制的霓虹灯控制器84.电阻炉温度控制系统85.智能温度巡检仪的研制86.保险箱遥控密码锁 毕业设计变电所的电气部分及继电保护88.年产26000吨乙醇精馏装置设计89.卷扬机自动控制限位控制系统90.铁矿综合自动化调度系统91.磁敏传感器水位控制系统92.继电器控制两段传输带机电系统93.广告灯自动控制系统94.基于CFA的二阶滤波器设计95.霍尔传感器水位控制系统96.全自动车载饮水机97.浮球液位传感器水位控制系统98.干簧继电器水位控制系统99.电接点压力表水位控制系统100.低成本智能住宅监控系统的设计101.大型发电厂的继电保护配置102.直流操作电源监控系统的研究103.悬挂运动控制系统104.气体泄漏超声检测系统的设计105.电压无功补偿综合控制装置型无功补偿装置控制器的设计电机调速频段窄带调频无线接收机109.电子体温计110.基于单片机的病床呼叫控制系统111.红外测温仪112.基于单片微型计算机的测距仪113.智能数字频率计114.基于单片微型计算机的多路室内火灾报警器115.信号发生器116.基于单片微型计算机的语音播出的作息时间控制器117.交通信号灯控制电路的设计118.基于单片机步进电机控制系统设计119.多路数据采集系统的设计120.电子万年历121.遥控式数控电源设计降压变电所一次系统设计变电站一次系统设计124.智能数字频率计125.信号发生器126.基于虚拟仪器的电网主要电气参数测试设计127.基于FPGA的电网基本电量数字测量系统的设计128.风力发电电能变换装置的研究与设计129.电流继电器设计130.大功率电器智能识别与用电安全控制器的设计131.交流电机型式试验及计算机软件的研究132.单片机交通灯控制系统的设计133.智能立体仓库系统的设计134.智能火灾报警监测系统135.基于单片机的多点温度检测系统136.单片机定时闹钟设计137.湿度传感器单片机检测电路制作138.智能小车自动寻址设计--小车悬挂运动控制系统139.探讨未来通信技术的发展趋势140.音频多重混响设计141.单片机呼叫系统的设计142.基于FPGA和锁相环4046实现波形发生器143.基于FPGA的数字通信系统144.基于单片机的带智能自动化的红外遥控小车145.基于单片机AT89C51的语音温度计的设计146.智能楼宇设计147.移动电话接收机功能电路148.单片机演奏音乐歌曲装置的设计149.单片机电铃系统设计150.智能电子密码锁设计151.八路智能抢答器设计152.组态控制抢答器系统设计153.组态控制皮带运输机系统设计154..基于单片机控制音乐门铃155.基于单片机控制文字的显示156.基于单片机控制发生的数字音乐盒157.基于单片机控制动态扫描文字显示系统的设计158.基于LMS自适应滤波器的MATLAB实现功率放大器毕业论文160.无线射频识别系统发射接收硬件电路的设计161.基于单片机PIC16F877的环境监测系统的设计162.基于ADE7758的电能监测系统的设计163.智能电话报警器164.数字频率计 课程设计165.多功能数字钟电路设计 课程设计166.基于VHDL数字频率计的设计与仿真167.基于单片机控制的电子秤168.基于单片机的智能电子负载系统设计169.电压比较器的模拟与仿真170.脉冲变压器设计仿真技术及应用172.基于单片机的水温控制系统173.基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计174.发电机-变压器组中微型机保护系统175.基于单片机的鸡雏恒温孵化器的设计176.数字温度计的设计177.生产流水线产品产量统计显示系统178.水位报警显时控制系统的设计179.红外遥控电子密码锁的设计180.基于MCU温控智能风扇控制系统的设计181.数字电容测量仪的设计182.基于单片机的遥控器的设计电话卡代拨器的设计184.数字式心电信号发生器硬件设计及波形输出实现185.电压稳定毕业设计论文186.基于DSP的短波通信系统设计(IIR设计)187.一氧化碳报警器188.网络视频监控系统的设计189.全氢罩式退火炉温度控制系统190.通用串行总线数据采集卡的设计191.单片机控制单闭环直流电动机的调速控制系统192.单片机电加热炉温度控制系统193.单片机大型建筑火灾监控系统接口设备驱动程序的框架设计195.基于Matlab的多频率FMICW的信号分离及时延信息提取196.正弦信号发生器197.小功率UPS系统设计198.全数字控制SPWM单相变频器199.点阵式汉字电子显示屏的设计与制作200.基于AT89C51的路灯控制系统设计200.基于AT89C51的路灯控制系统设计201.基于AT89C51的宽范围高精度的电机转速测量系统202.开关电源设计203.基于PDIUSBD12和K9F2808简易USB闪存设计204.微型机控制一体化监控系统205.直流电机试验自动采集与控制系统的设计206.新型自动装弹机控制系统的研究与开发207.交流异步电机试验自动采集与控制系统的设计208.转速闭环控制的直流调速系统的仿真与设计209.基于单片机的数字直流调速系统设计210.多功能频率计的设计信息移频信号的频谱分析和识别212.集散管理系统—终端设计213.基于MATLAB的数字滤波器优化设计214.基于AT89C51SND1C的MP3播放器215.基于光纤的汽车CAN总线研究216.汽车倒车雷达217.基于DSP的电机控制218.超媒体技术219.数字电子钟的设计与制作220.温度报警器的电路设计与制作221.数字电子钟的电路设计222.鸡舍电子智能补光器的设计223.高精度超声波传感器信号调理电路的设计224.电子密码锁的电路设计与制作225.单片机控制电梯系统的设计226.常用电器维修方法综述227.控制式智能计热表的设计228.电子指南针设计229.汽车防撞主控系统设计230.单片机的智能电源管理系统231.电力电子技术在绿色照明电路中的应用232.电气火灾自动保护型断路器的设计233.基于单片机的多功能智能小车设计234.对漏电保护器安全性能的剖析235.解析民用建筑的应急照明236.电力拖动控制系统设计237.低频功率放大器设计238.银行自动报警系统
《风能世界》杂志 Wind Energy World Magazine 《风能世界》杂志,从创刊之日起,就坚持“技术为先,产品为根,工程为本,低碳为国”办刊原则,深入当下中国风能第一线,贴近风电现场、倡导先进技术、传播低碳理念、服务风电行业,是中国惟一定位“关注世界风能与企业成长”的技术型权威性刊物,立志成为是中国最好的风能杂志。 《风能世界》杂志,主管是中华人民共和国建设部,由建设部中装协建筑电气委员会资源节能专业委员会主办,秉承“推动世界风能产业,促进中国企业发展”的核心理念,具有新闻性、前瞻性、透视性、行业新技术、新产品、新工艺、新人物,读者群涵盖风力发电机整机制造企业,风能叶片企业、风能发电场、风能建设投资方、能源机构以及高校产学研机构及风能下游的工程产业、运输、土建防雷等相关设备企业,整合全球风电整机制造商及零部件设备供应商、CDM风力发电投资与运营者、科研单位、进行紧密交流与技术创新。 《风能世界》杂志,栏目有:A视角、每期特稿、直击现场(与运维与业主对话)、CEO连线、技术专栏、实践应用、解决方案、深度分析、成长N次方、主编译文、规范标准等,另一方面,报道风能行业榜样性商业精英的成长故事、商业运作手法和思维方式,对风能企业在成长中遇到的典型现象和趋势进行深度解剖和分析,提供操作性解决之道。 《风能世界》杂志,“推动世界风能产业,促进中国企业发展”,是《风能世界》杂志秉承一贯的核心理念,为您提供最新鲜的资讯,为您推广最优秀的产品,为您推介最诚信的商家,为您搭建最权威的平台。 近期,《风能世界》杂志受到世界风能协会主席阿尼尔·凯恩赞许,阿尼尔·凯恩主席称这是他看到过最好的风能杂志,并欣然题写了寄予,希望再接再厉,为世界风能做出更大成绩。 经综合指标评估及国内外权威专家推荐,日前,《风能世界》杂志期刊已进入美国《乌利希期刊指南》。 《乌利希期刊指南》是一个著名的国际权威图书目录检索和期刊管理工具,又称之期刊大全指南数据库,其用户非常广泛,包括世界各国的大专院校的图书馆管理员、教师和学生,公共和专业图书馆管理人员,出版商,期刊预订代理商,企业以及研究人员等。该数据库提供世界各国出版的期刊的详细、全面、权威的信息。现在所收录的连续出版物包括定期和不定期或者刊期每年少于一期的出版物,如会议录、学报、学科进展、年鉴、手册、年度评论、专题论丛等。该指南数据库涵盖多种学科,包含定期或不定期出版物的信息。 由于《风能世界》杂志为行业做出巨大贡献,中国各大主流媒体纷纷报道。7月12日,《风能世界》杂志一篇名为《2020年风能将成为世界最重要的能源力量》的文章,在互联网上被各大主流媒体纷纷报道,媒体有新华网,中国网,新民网,中国经济网,赛迪网,慧聪网,文新传媒,潮州日报等等 ,行业媒体报道的有中国能源协会网,国际能源网,中国风能网等等,以及广大的读者群体对《风能世界》倾注了极大关注。 持之以恒,永不气馁,全心全意服务风能行业,杂志实施免费赠送,免费邮寄的制度,为推动世界风能产业,促进中国企业发展。
随着经济的快速增长,风电技术也在不断的改善,给人们的生活带来了许多方便.下面我整理了风电技术论文3000字,欢迎阅读!
促进风电发展的技术解决方案
【摘要】随着经济的快速增长,风电发展的技术也在不断的改善,给人们的生活带来了许多方便,但是,随着技术的发展,在风电发展这方面发现了许多的问题需要解决,本文就从促进风电发展的技术解决方案这方面来研究研究。
【关键词】风电发展;技术解决方案
中图分类号:X703文献标识码: A
一、前言
促进风电发展的技术解决方案是我国面临的一个重大的课题,在我国社会水平的发展,科学技术也在不断的发展,所以,在以后的日子中,需要科学技术人员在促进风电发展的技术解决方案这个方向做出很大的付出。
二、影响海上风力发电技术方面的因素
1、风资源评估
风资源评估是风电场开发建设的首要步骤,是进行风场选址、机位布局、风机选型、发电量估算和经济概算的基础.在宏观分析选址上,根据当地的气象部门的统计数据,获得辽宁沿海的几个城市的气象特征分别如见表1、图1所示.
表1辽宁省部分沿海城市风资源情况
营口、盘锦、大连、锦州等地区按照风能资源上分处于风能丰富区和风能较丰富区,并且临海处于渤海湾内,风速平稳、风浪较小,从宏观风资源角度上看非常适合海上风资源的开发,若要进一步的微观选址则需要建立一整套完整的测风系统以获得准确的技术数据.
2、海床考察与基础建设
海床的条件直接关系到基础采用的形式,基础的成本目前占单机总成本的19%,并且不同情况下的使用环境、造价都是不同.对于我国海上风力发电机基础,通常采用4种基础形式:单桩基础、三脚架或多支架基础、沉降基础和浮运式基础.其使用海域范围如图2所示.
图2根据水域深度海上风力发电机基础应用范围的划分
其中的单桩基础适于浅水、滩涂,并且安装简便,但是不能移动,不适合软海床.三角架或多支架基础适合于水深30m以上的水域,其基础非常坚固,但费用昂贵,很难移动,也不适合软海床.而沉降基础适用于深度不太大的软海床海区,并且安装方便,但海床表面不平时需要进行平整处理,建造费用高.浮运式基础适合于50m以上的水深,其本质就是一艘发电船,并且只适合深海域.辽宁沿海风速平稳,海床下降平缓,海床地质相对坚硬,比较适合应用单桩基础.
三、我国风电发展应重视的问题
1、风电规划过于粗放
(1)风电项目地方建设规划与全国整体规划衔接不够。各地区在开发规划风电基地时,主要是依照当地风能资源情况制定风电的规划规模和建设时序,而很少考虑电力系统的电源结构、电网输电能力、风电消纳市场等因素。各地政府确定的风力发电规划远远大于国家总体规划,使风电项目的规划发展没有体系性和衔接性,而且“十一五”以来,我国风电发展标准多次修改,对风电产业的总体指导性作用不能很好的体现。
(2)风电项目发展与水煤等其他电源规划协调不够。由于风能资源具有间歇性、随机性和不可控等特征,因此风力发电就不可避免的具有着随机和局部反调峰的这种特性,对系统的安全运行带来许多影响。电网系统能够消纳风力发电的规模大小,主要因素在于整个系统的合理规划程度和资源的优化配置情况。国外发达国家的水油气电源比重较高、系统调峰能力充裕,而我国则恰好相反,我国的情况是富煤缺油少气,在目前的电源结构中,煤电装机容量占到全国总装机容量的75%以上。水力发电中大部分是径流式电站、在丰水期是不能够进行调峰的,而核电站目前不参与调峰,因此整个电力系统的调峰能力严重不足,导致我国大部分地区电网的风电消纳能力受到限制。
(3)风电开发与电网规划建设配套不够。我国陆地可开发利用的风能资源主要集中分布在东北、西北、华北北部这“三北”地区,技术可开发量占到全国陆地风能总量的95%以上,我国风能资源基本上与用电负荷逆向分布。在风能富裕集中的“三北”地区,电网建设规模相对较小、且用电负荷有限,风电出力很难就地消纳。这与欧美等西方发达国家“小规模、分布式,低电压、就地接入”的风电发展方式显著不同,由于我国特有的地理、气候等因素制约,我国的风电开发不可避免的具有“大规模、集中开发,远程输送”特性,这就面临着更加复杂的技术挑战。风电的大规模开发必须依托坚强、灵活的电网来实现,且电网的建设周期相对与风电项目要长,因此风电和电网的规划和建设必须相互兼顾、配套开发,不能出现脱节现象。而当前,各地的风电项目规划不参照当地的电网建设计划和进度进行,使建好的风电场无法完全、稳定的接入电网,存在不协调情况。
四、风电前景展望
1、保守模式
这种模式假设中国风电按照常规方式发展,风机质量及供应能力基本保持目前的发展水平。在该模式下,减排温室气体压力不大,且中国风电发展还存在较多的限制性因素,电网建设落后于风电建设速度,电网瓶颈问题未得到有效解决,风电产业的总体投入相对较少,使得风电产业发展一般。这样在 2020 年前后,风电发展依旧比较缓慢;之后,一些问题得到初步解决,2030年以后,风电产业开始快速发展。若以这种发展模式进行,根据我国《新型能源产业发展规划》报告预计,2020 年之前我国风电年新增装机容量将保持在 GW 左右,累计装机容量将达到150 GW;之后,年新增装机容量保持在 1 GW,并于 2030、2040 和2050 年分别实现累计装机容量 250 GW、350 GW 和 450 GW。
2、乐观模式
这种模式考虑到目前中国风电资源潜力、环境约束、社会总成本等因素,考虑到政府发展目标和产业发展水平,同时假设开发商对目前的风电市场充满信心。在该模式下,中国风电发展存在的问题将得到有效解决,如电网瓶颈问题初步消除、风电价格体制进一步完善、风电设备攻关技术取得进展等。中国风电产业各时间段发展较为均衡,风机制造业和风电市场开发保持合理的速度,电力和电量输送能力基本满足风电发展需求,电力系统具备一定的调度运行能力,中国风力资源得到较充分的开发。这种模式是一种平衡、稳健的发展模式,接近现实发展水平。若以这种发展模式进行,根据我国《新型能源产业发展规划》报告预计,2020 年我国风电累计装机容量将达到 200 GW,占世界装机容量的 20%,年发电量实现 440 TW・h,创收 2 500 亿人民币。2020 年之后,年新增装机容量保持在 1 GW,并于 2030、2040 和2050 年分别实现累计装机容量 200 GW、400 GW 和 500 GW。
3、积极模式
这种模式充分考虑了温室气体的减排压力,国家加大投资力度,积极推进技术研发能力,使得产业发展和基础研发同步提高,电网建设和区域连接得到充分解决,电力系统具备灵活的调度能力;同时国家积极推出各项风电产业激励政策,法律条款能够运行到位,有效解决了各利益主体间的关系。国家发展目标与风电发展速度达到一致,配套的风电服务业也得到新的提升和快速发展。在该模式下,风电发展呈现高速发展趋势,风机制造和市场开发保持快速发展,电网技术、电力系统技术和风电应用技术有了质的突破,风电在电力结构中的比例迅速增长。这种模式是一种超前发展模式,若以这种发展模式进行,根据我国《新型能源产业发展规划》报告预计,2020 年前,我国风电年新增装机容量保持在 GW 左右,累计装机容量将达到 230 GW,之后,年新增装机容量保持在 GW,并于 2030、2040 和 2050 年分别实现累计装机容量 380 GW、530 GW 和 680 GW。
五、政策层面的解决策略
1、加强需求侧管理,推动风电多样化利用由于目前储热技术的成本远低于储电成本,为充分利用低谷风电,丹麦大部分终端用户配备了电锅炉、热泵等电采暖设备,将低谷剩余的风电转化为热能供暖,有些还通过储热装置,变储电为储热,大大减少了低谷弃风。我国风力资源多集中在东北和西北这些冬季采暖期长、采暖负荷较大的地区,如果将风电场的建设与地区供热结合,在原有供热锅炉的供热区域或新增的供热区域,试点电采暖,对于提高风电消纳、减少煤炭消耗都具有重要意义。结合用户侧电力需求管理,推动风电多样化利用,积极探索用户侧利用低谷电能的方式,也是提高风电利用率的重要途径。
2、积极开展风电低谷电价试点
充分调动更广泛的电力需求侧资源的关键在于电价激励。国外风电大国依托其成熟的电力市场,充分发挥风电运营成本低的优势,实现了风电的充分消纳。随着我国风电规模的扩大,低谷风电弃风限电问题日益突出。我国可借鉴西班牙、丹麦的风电电价模式,遵循不打破现行上网电价体系、衔接现行风电标杆上网电价的基本原则,试点风电低谷上网电价。初步考虑,风电低谷上网电价由 2 个部分构成:一部分为政府补贴电价(即当地火电机组脱硫标杆电价与当地所属风资源区风电并网标杆电价的差价),维持不变;另一部分为低谷电价,可根据低谷风电特定用途倒算,如采用低谷风电供电锅炉采暖的,可按不高于采用燃煤锅炉采暖成本倒算,也可采用风电边际电量成本计算。
六、结束语
综上所述,就促进风电发展的技术解决方案这方面而言,为了找到促进风电发展的技术解决方案,科学技术人员不仅在技术方面努力,还得总结以前的不足加以改正,解决存在的问题也会是一大进步。
参考文献
[1]于晗 基于概率的含风电场电网的输电系统规划方法研究 华北电力大学2008(5):02-05
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风力发电是一种清洁的、可再生的能源。下面我整理了风力发电技术论文,欢迎阅读!
风力发电技术
摘要:随着世界能源的日趋匮乏和科学技术的飞速发展,加之人们对环境保护的要求,人们在努力寻找一种能替代石油、天然气等能源的可再生、环保、洁净的绿色能源。风能是当前最有发展前景的一种新型能源,它是取之不尽用之不竭的能源,还是一种洁净、无污染、可再生的绿色能源。风能的利用,从风车到风力发电,证明了文明和科学进步。绿色和平组织和欧洲风能协会2002年提出了《风力2012》报告,报告中指出到2020年,世界风力发电将达到世界电力总需求量的12%,我国电力发展“十一五”发展纲要中也指出,中国的风力发电将占世界风力发电总量的14%。风力发电与火力发电和水力发电比较,具有单机容量小、可分散建设等优点。随着国家对能源需求和环保要求力度的不断加大,风力发电的优势和经济性、实用性等优点也必将显现出来。
关键词:风力发电技术
一、风力发电国内外发展现状
1、 国外风力发电发展现状
2012 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%。根据世界风能协会的统计,2012 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 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 年的增加到2012 年的。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。
2、 我国风力发电的现状
我国的风力发电始于20世纪50年代后期,在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场,但其后就处于停滞状态。直到1986年,在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场后,从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段,但其特点是规模和单机容量均较小。到1990年已建成4座并网型风电场,总装机容量为,其最大单机容量为200kW。在此基础上,风力发电从1991年起开始步入了逐步推广阶段,到1995年,全国共建成了5座并网型风电场,装机总容量为,最大单机容量为500kW。1996年后,风力发电进入了扩大建设规模的阶段,其特点是风电场规模和装机容量均较大,最大单机容量为1500kW。据中国风能协会最新统计,2007年中国除台湾省外新增风电机组3,144 台。与2006 年相比,2007年当年新增装机增长率为,累计装机增长率为。2007年中国除台湾省外累计风电机组6,458台,装机容量5,890MW。
各种风力发电机的优缺点
风力发电机组主要由两大部分组成:
风力机部分它将风能转换为机械能;
发电机部分它将机械能转换为电能。
根据风机这两大部分采用的不同结构类型、以及它们分别采用的技术方案的不同特征,再加上它们的不同组合,风力发电机组可以有多种多样的分类。
(1) 按照功率传递的机械连接方式的不同,可分为“有齿轮箱型风机”和无齿轮箱的“直驱型风机”。
有齿轮箱型风机的桨叶通过齿轮箱及其高速轴及万能弹性联轴节将转矩传递到发电机的传动轴,联轴节具有很好的吸收阻尼和震动的特性,可吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移,并且联轴器可阻止机械装置的过载。
而直驱型风机则另辟蹊径,配合采用了多项先进技术,桨叶的转矩可以不通过齿轮箱增速而直接传递到发电机的传动轴,使风机发出的电能同样能并网输出。这样的设计简化了装置的结构,减少了故障几率,优点很多,现多用于大型机组上。
(2) 根据按桨叶接受风能的功率调节方式可分为:
“定桨距(失速型)机组”桨叶与轮毂的连接是固定的。当风速变化时,桨叶的迎风角度不能随之变化。由于定桨距(失速型)机组结构简单、性能可靠,在20 年来的风能开发利用中一直占据主导地位。
“变桨距机组”叶片可以绕叶片中心轴旋转,使叶片攻角可在一定范围内(一般0-90度)调节变化,其性能比定桨距型提高许多,但结构也趋于复杂,现多用于大型机组上。
(3) 按照叶轮转速是否恒定可分为:
“恒速风力发电机组”设计简单可靠,造价低,维护量少,直接并网;缺点是:气动效率低,结构载荷高,给电网造成电网波动,从电网吸收无功功率。
“变速风力发电机组”气动效率高,机械应力小,功率波动小,成本效率高,支撑结构轻。缺点是:功率对电压降敏感,电气设备的价格较高,维护量大。现常用于大容量的主力机型。
(4) 根据风力发电机组的发电机类型分类,可分为两大类:
“异步发电机型” “同步发电机型”
只要选用适当的变流装置,它们都可以用于变速运行风机。
异步发电机按其转子结构不同又可分为:
(a) 笼型异步发电机转子为笼型。由于结构简单可靠、廉价、易于接入电网,而在小、中型机组中得到大量的使用;
(b) 绕线式双馈异步发电机转子为线绕型。定子与电网直接连接输送电能,同时绕线式转子也经过变频器控制向电网输送有功或无功功率。
同步发电机型按其产生旋转磁场的磁极的类型又可分为:
(a) 电励磁同步发电机转子为线绕凸极式磁极,由外接直流电流激磁来产生磁场。
(b) 永磁同步发电机转子为铁氧体材料制造的永磁体磁极,通常为低速多极式,不用外界激磁,简化了发电机结构,因而具有多种优势。 二、相关风力发电控制技术
随着经济节约型社会的逐步推进,风能作为清洁的可再生能源,实现风力发电也越来越受到人们关注。然而面对风况的可变性(锋速的大小、方向的随机性)以及风电场中风力发电机组布置的分散性,要实现风电低成本、超大规模开发利用,作为其可靠、高效运行的关键技术,控制技术需要进行不断地改进,并具有广阔的研究前景。
三、风力发电机组控制系统构成
风力发电机组控制系统由本体系统和电控(总体控制)系统组成,本体系统包括空气动力学系统、发电机系统、变流系统及其附属结构;电控系统由不同的模块构成,主模块包括变桨控制、偏航控制、变流控制等,辅助模块则包括通讯、监控、健康管理控制等。而且,在本体系统与电控系统间实现系统的联系及信号的变换。例如,空气动力系统的桨距由变桨控制系统控制,保证了风能转化的最大化,功率输出的稳定等作用。风轮的自动对风及连续跟踪风向引起电缆缠绕的自动解缆受偏航控制系统控制,分为主、被动迎风两种模式,目前大型并网风电系统多采用主动偏航模式。变流控制常和变桨距系统结合,对变速恒频的运行及最大额定功率进行控制。
根据风电机组不同的分类标准,可将机组控制系统分为不同种类。目前风力发电的主流机型主要是依据桨距特性,发电机类型等分类,通过技术不断改进,控制系统由最先的定桨距恒速恒频控制到变桨距恒速恒频控制,随之发展为变桨距变速恒频控制。此外,据连接电网类型可将风电控制系统分为离网型和并网型,前者已步入大规模稳定发展阶段。后者则成为现阶段控制系统的主要发展方向。
1.变桨控制
变桨控制是风电机组控制系统的研究重点,其实际上即对功率的控制。相对于定桨距控制无法解决桨叶自动失速,功率不稳的问题,该系统通过改变桨距角,使得在低风速(即低于额定风速)时,风机处于最优的风能捕获状态,桨距保持为零,实现风能的最大利用率;在高风速(即高于额定风速)时,改变攻角变化,降低叶片空气动力转矩,又能达到调节速度、限制功率的目的。减小风速、风向可变性对机组的影响。因相应的风轮特性的不同,变桨控制分为主动和被动控制。
2.偏航控制
偏航系统又称对风装置,是风电机组特有的伺服控制系统,将风向改变的信号经过一系列的控制系统程序,调整风轮与风向一致,保证了风电机组的平稳运转,使得风能高效利用,进而大大降低发电成本并有效保护电机。作为随动系统,连续跟踪风向很可能造成电缆缠绕,偏航系统也具有自动解缆的功能。同样对应不同的风电机组,应用不同的偏航装置,分为尾舵对风、侧风轮对风、伺服电机或调向电机调向,前两者为被动迎风,后者为主动迎风。
3.变流系统
变流系统采用全功率变流,完成风电机组输出功率的变换与并网。现今并网系统包括直接并网、降压并网、准同步并网、软并网,而软并网目前使用最普遍。
风电机组启动时,变流控制原件实现风电机的并网,在正常工作中,变流控制单元又要接受主控器的命令,控制输出功率,实现了电网有功功率与无功功率的灵活控制。
四、风力发电技术发展趋势的展望
在我国大力发展以风能太阳能新发电方式为代表的电力系统成为长期的国策,新能源电力不远将来成为我国电力建设不可缺少的部分,随着洋品牌不断降价,整机厂介入,新一轮竞争越来越激烈,要和国内整机厂结合起来大家要做。电网友好耗型的故障穿越式的技术是国产变流器必须解决的问题,国产化使我们国家整个技术水平上一个台阶。
五、风力发电前景的建议
1 做好风能资源的勘察
风资源的测定是发挥风电作用的前提基础,因此将来应该在这方面增大投入,对我国实际的风资源在总体上有细致准确的了解,为政府和风电的决策者合理地规划风电提供正确的指导。为进一步摸清风能资源状况,必须加快开展风能资源的普查工作。这方面,不仅需要有关部门筹集一定资金用于加大风力资源勘测工作的投入,各地也要自筹资金开展本地区风力资源的勘察,认真调查确定可开发风电场的分布和规模。
2 提高风电机组的制造技术
要提高我国风力发电应用的技术水平,需要不断增进与发达国家的交流,学习其先进技术,只有清楚彼此差距,才能不断提升我国的风电技术水平。我国提出,到2010年风电装机要有80%的国产化率,必须在技术上占领竞争制高点。《可再生能源法》规定:“国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域,纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划,并安排资金支持可再生能源开发利用的科学技术研究、应用示范和产业化发展,促进可再生能源开发利用的技术进步”。这一规定为风电技术进步创造了良好的契机。提高风电技术也是降低风电成本和上网电价的关键所在。
3 依托政策发展风电
2006年国家正式实施了《可再生能源法》,2008年,国家发改委印发了《可再生能源发展“十一五”规划》。这些政策法规的出台为风力发电的发展提供了制度上的支持,在具体的措施和规则上还要细化、规范、便于操作,使风电的发展稳步,快速的发展起来。
中国的风电发展迄今已经有30多年,取得了显著进步。但由于基础薄弱,风电发展的过程中面临的技术落后、政策扶持不够及上网电价高等诸多困难。随着政府和民众对风电的逐步认识、《可再生能源法》正式实施和《可再生能源发展“十一五”规划》的出台,以及风电设备的设计、制造技术方面不断提高,风能利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整做出巨大的贡献。风电产业和相关的科研机构应该抓住这一契机,为风电的全面发展作一个系统可行的规划,逐步解决风电发展中的困难,完善风电机制,在提高风电战略地位的同时,早日使风电普及惠民。
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风力发电机的原理是风能通过叶轮转化为机械扭矩(风轮的转动惯量),发电机的定子电能经主轴传动链和齿轮箱提高到异步发电机的转速后,由励磁变换器并入电网。如果超过发电机的同步转速,转子也会处于发电状态,通过变流器向电网馈电。最简单的风力发电机可以由叶轮和发电机组成,站在一定高度的塔轴上,就是小型离网风机。原风力发电机产生的电能随风时变,电压和频率不稳定,没有实际应用价值。为了解决这些问题,现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、制动系统和控制系统等。详细介绍风扇有很多旋转部件,机舱在水平面上旋转,随时偏航对准风向;风轮沿着水平轴旋转,以产生动态扭矩。对于变桨距风机来说,组成风轮的叶片要绕着叶根的中轴线旋转,以适应不同的风况,改变桨距。当机器停止时,叶片应该顺桨以形成阻尼制动。早期,液压系统用于调节叶片桨距(同时,用于减震、停止、制动等。),现在电动变桨控制系统逐渐取代液压变桨控制。就1,500kW风机而言,一般在风速为4m/s左右时自动启动,13m/s左右发出额定功率,然后随着风速的增大,一直控制在额定功率附近发电,直到风速达到25m/s时自动停止。现代风力发电机的设计极限风速为60-70m/s,这意味着在如此高的风速下,风力发电机不会立即遭到破坏。理论上12级飓风的风速范围只有米/秒。风机控制系统应根据风速和风向控制系统,以稳定的电压和频率运行,自动接通和断开电网;同时,变速箱和发电机的工作温度以及液压系统的油压会对任何异常发出警报,并在必要时自动停机,属于无人值守的独立发电系统机组。
随着科技的不断进步与发展,风电技术越来越受到企业及研究人员的重视,下面我整理了风力发电机技术论文,欢迎阅读!
风电储能技术分析与研究
[摘 要]本文首先概述了风力发电储能技术,然后详细阐述了风力发电储能技术的具体应用。随着我国对于能源需要的不断增大,风能的作用也就显得越来越重要了。因此,研究风力发电系统中储能技术就具有非常重大的现实意义。
[关键词]风力;发电系统;储能技术;
中图分类号:TM614 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)15-0376-01
一、前言
随着科技的不断进步与发展,风电储能技术越来越受到企业及研究人员的重视,本文着重就该部分内容进行了研究。
二、风力发电储能概述
能源是整个世界经济发展的重要基础,人类社会的发展与能源开发利用是息息相关的,人类历史上每次使经济产生质的飞跃都是从新型能源的利用开始的。经济的发展对能源的需求量越来越多,而今使用的传统化石能源消耗速度远远大于自然自身补给速度,从而导致传统能源逐渐趋于枯竭,同时由于能源的不合理开法和利用所排放的有害气体导致环境破坏日益严重。从社会的可持续发展战略来看,开发和利用可再生能源替代传统化石能源是能源结构调整的重要发展方向。因此,世界各国必须寻求一种可再生能源来代替日益匮乏的传统化石能源,在过去的半个多世纪,储量丰富、分布广泛、无污染、使用便利的风能已经受到极大的关注,并被确认为最有前途的替代能源。随着人类对风能的开发和利用,风力发电市场迅速发展起来,进入 20 世纪九十年代以来,世界各国掀起了风力发电应用的新浪潮,风力发电在全球范围内得到前所未有的发展。
我国风能资源丰富、分布广泛,主要分布在新疆、内蒙古等北部地区和东部沿海地区及附近岛屿,这些地区工业污染和能源紧缺问题也比较严重,风电并网的开发利用成为解决这一问题的重要策略之一。但是由于风能的间歇性和随机性,风电功率随着风速大小变化而随机波动,尽管大电网允许一定容量波动的风电功率并网,一旦超过一定容量,其功率的波动就影响电网运行的稳定性,随之带来谐波污染、闪变等影响电能质量,为保证电网运行的可靠性和电能质量的优质性,电网不能接纳超过一定容量的风电电能,从而导致无法并网的风电被舍弃,这一状况严重阻碍了我国风电的大规模发展。据国家电监会公布的《风电、光伏发电情况监管报告》和电科院关于电网接纳风电能力的论证报告,可知目前我国大规模风电并网和电网接纳的矛盾日益突出。
三、风电储能技术
现有的储能技术主要包括物理储能、化学储能、电磁储能和相变储能等四种类型。物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等,电磁储能包括超导磁储能(SMES)和超级电容储能等,化学储能包括铅酸电池、锂离子电池和钠硫电池等,相变储能包括冰蓄冷储能和相变建筑材料储能等。各种储能的功率/能量特性及其适应范围不同。需要说明的是,与其他储能方式相比,相变储能并非以电能形式释放存储的电能,且其功率/能量等级涉及的因素很复杂,因而此处不予讨论。但是,随着智能电网的推进,其将在需求侧管理(DSM)方面发挥重要作用。
根据不同储能方式的能量/功率等级、响应速度、经济性等特点,其可应用于电力系统的削峰填谷、调频/调峰、稳定控制、改善电能质量乃至紧急备用电源等不同场合。
四、风力发电储能技术的具体应用
1、利用储能系统增强风电稳定性
增强电力系统稳定性的根本措施是改善系统平衡度,储能系统能够快速吸收或释放有功及无功功率,改善系统的有功、无功功率平衡水平,增强稳定性。针对电压稳定性问题,储能系统改善电压稳定性并增加系统的风电接入容量问题,但该文仅对储能系统做了理想的假设,缺乏有效的动态仿真及理论分析。利用超导储能和超级电容储能系统增强风电稳定性的问题,设计了相应的控制策略,结果显示,超导储能和超级电容储能系统均能有效降低风电并网PCC的电压波动,平滑风电机组的有功输出,增强系统稳定性。频率稳定性问题的研究主要集中在储能系统平滑风电输出功率方面。研究表明采用超导储能系统改善频率稳定性问题,仿真结果表明,超导储能系统在文中既定的条件下使得系统的最大频率偏差从降为,有效改善了系统的频率稳定性,且超导储能系统容量越大系统频率偏差越小。
2、利用储能系统增强风电机组LVRT功能在风电机组比例较高的电力系统中,LVRT是影响系统稳定性的关键因素之一。通过对有、无LVRT功能的风电机组在故障情况下的电网电压恢复情况的比较,结果显示,有LVRT功能的风电机组并网能够有效解决风电并网所产生的电压稳定性问题,有利于系统稳定性的增强。
3、利用储能系统增加风电穿透功率极限
不同电网,限制WPP水平的主导因素不同,采用的储能系统也不同。很多研究人员探讨了采用飞轮储能、电池储能和超导储能系统增加WPP的问题,结果表明,这3种储能系统都能有效增加系统的WPP,并能改善PCC的电压波动性,在冬季大方式和夏季小方式两种极端工况下,频率偏移和线路功率约束是限制WPP的主要因素。
4、利用储能系统优化风电经济性
随机波动的间歇性风电接入电网,将导致系统备用容量增加,系统运行经济性降低。合适的储能系统能够有效解决这一问题,实现电网与风电场的双赢。此外,在电力市场环境下,风电的竞争力较差,采用储能系统配合风电场运行,能够实现风电效益最大化。
五、风电储能展望
受自然条件限制,可再生能源发电具有很大的随机性,直接并入电网会对系统造成一定的冲击,增加系统不稳定的因素。因此,通过研发高效储能装置及其配套设备,与风电、光伏发电机组容量相匹配,支持充放电状态的迅速切换,确保并网系统的安全稳定已成为可再生能源充分利用的关键。
储能技术将在平抑、稳定风能发电或太阳能发电的输出功率和提升新能源的利用价值方面发挥重要作用。风电、光伏等可再生能源发电设备的输出功率会随环境因素变化,储能装置可以及时地进行能量的储存和释放,保证供电的持续性和可靠性。在风力发电中,风速的变化会使原动机输出机械功率发生变化,从而使发电机输出功率产生波动而使电能质量下降。应用储能装置是改善发电机输出电压和频率质量的有效途径,同时增加了分布式发电机组与电网并网运行时的可靠性。分布式发电系统可以与电网连接,实现向电网的馈电,并可以提供削峰、紧急功率支持等服务。而一些可再生能源分布式发电系统,受环境因素的影响较大,因此无法制订特定的发电规划。
针对变速风电机组设计了附加频率控制环节进行研究,分别通过对转子和风轮机的附加控制,使得DFIG对系统的一次调频有所贡献。针对这些控制方案将降低风电机组效率的缺陷,采用飞轮储能系统辅助风电机组运行,通过对飞轮储能系统的充放电控制,实现平滑风电输出功率、参与电网频率控制的双重目标,并通过仿真验证了方案的可行性。
六、结束语
加强对风电储能技术的研究,可以使风电储能更加完善,使风能发电更加实用,是非常具有现实意义的研究。
参考文献
[1] 王涛.浅析风电储能技术[J].清洁能源.2013(3):166-168.
[2] 盛文仲.浅谈风电储能技术[J].电力系统保护与控制.2012(3):16-18.
[3] 王文鹏.风电储能技术分析[J].电网与清洁能源.2013(6):66-69.
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