风力发电机最新研究进展论文

【简介】目前国内国际市场上常用的几种兆瓦级风力发电机（水平轴）降噪技术浅析，如锯齿尾缘、扇区管理等。 风力发电机的噪音分为两个部分：一种是【空气动力学噪音】，由发电机/涡轮机的叶片​转动时切割空气而产生的噪音，会发出类似于“嗡嗡嗡”的声音；一种是【机械噪音及结构噪音】，与机械有关。风力发电机的工作原理是，通过涡轮叶片转动来带动齿轮进行机械性转动，从而产生电力。但是齿轮在彼此咬合的过程中，会产生巨大的震动，从而产生的巨大噪音，这是不可避免的。而机械噪音就是滋扰居民的最主要因素。因此风力发电机的降噪主要围绕这两个部分进行噪声减弱。       目前国际上较为先进的风力发电机整机制造商Vestas的2WM以上机型在不采用任何降噪措施之前，可以将风力发电机的安全噪音距离（小于50dB（二类环境噪声限值）的最小距离）降至300m以内，国内第一的风力发电机整机制造商Goldwind的2MW以上机型在不采用任何降噪措施之前，可以将风力发电机的噪音安全距离降至400m以内。 切片：声压级（DB）表面：声压级（DB）       一、空气动力学噪音的降噪技术       水平轴风轮的尖速比一般早5~7左右，在这样的高速下，叶片切割气流将产生很大的气动噪音（空气动力学噪音以下简称气动噪音），​同时，很多的鸟类在这样的高速叶片下也很难幸免。另外从空气动力学上分析，物体速度越快，外形对流场的影响越大，所产生的声噪也越大。当风力发电机在户外运行时，叶片上不可避免的收到污染，这种污染实际上是改变了叶片的外形，即使这种变化很微小，但是也会成为影响气动噪音的因素之一。 降噪技术       1）锯齿尾缘        现代风力机朝着单机容量大型化方向发展,叶片变得越来越长,叶尖速度也越来越高 ，大量研究表明在风力发电机的叶片尾缘加装锯齿尾缘能够显著降低辐射到远场的噪声，即在叶片尾缘部分设置不同形状的锯齿，该方法启发于大自然鸟类翅膀尾缘或鲸鱼鱼鳍尾缘，属于一种仿生方法。尾缘锯齿会使流动在尾缘处形成一列反向旋转的涡对,改变了尾涡结构,减弱了下游尾迹区的展向相关性,减小了噪声的远场辐射。同时加装锯齿尾缘的叶片在典型的变速变桨控制策略下气动效率高于原叶片,在不同的年平均风速下的年发电量都有所提高,在整个风力机运行的风速区域内,叶尖速度都要小于原叶片。       缺点：       1、锯齿尾缘大部分都是粘贴在原有叶片上的，因此对锯齿尾缘的加工工艺和安装工艺要求特别高，因为叶片是高速转动的，一旦离心力大于锯齿尾缘与原叶片的粘贴力，轻则就会造成锯齿尾缘甩落，叶片撕扯性损伤，重则造成人员伤亡。       2、如果叶片在生产时就直接设计成锯齿尾缘，使其生产一次成型，这样虽然可以避免锯齿尾缘的脱落，但是成本增加较大。 锯齿尾缘 2）扇区管理        扇区管理技术，可对某机位在某时间段、风向段、风速段实施停机或减速或偏航（减小切入角）操作，减速某个风向上特殊风况对风机的影响，降低风机的载荷，以降低发电量为代价，确保气动噪声的降低。        缺点：损失发电量，降低投资收益率，投资回报周期较长。       3）夜间降噪运行模式        夜间降噪运行模式，是扇区管理技术的特例。白天因为有各种声音影响，噪音基本可以忽略不计。当寂静的夜晚来临，风力发电的噪音就另当别论。例如目前国家对白天风机噪音控制在50db以下，夜间需控制在45db以下是可以令人接受的。 缺点：损失发电量，降低投资收益率，投资回报周期较长。二、机械噪音及结构噪音的降噪技术 1、机械噪音及结构噪音主要分为以下几类：       1）齿轮噪音       啮合的齿轮对或齿轮组，由于互撞和摩擦激起齿轮体的振动，而通过固体结构辐射齿轮噪音。       2）轴承噪音       由轴承内相对运动元件之间的摩擦和振动及转动部件的不平衡或相对运动元件之间的撞击引起振动辐射产生噪音。       3）周期作用力激发的噪音       由转动轴等旋转机械部件产生周期作用力激发的噪声。       4）电机噪音       不平衡的电磁力使电机产生电磁振动，并通过固体结构辐射电磁噪音。       5）设备噪音       散热器、风冷设备（也叫通风机）等辅助设备产生的噪音。 2、降噪技术       机械噪音及结构噪音是风力发电机组的主要噪音来源，也是对人的烦扰度最大。这部分噪音是能够控制的，其主要途径是避免或减少撞击力、周期力、摩擦力。 从噪音的声源处进行降噪：       1）加工、施工工艺和运营维护的精益管理       提高加工工艺和安装精度，同时做好运营维护管理，使齿轮和轴承保持良好的润滑。在风力发电机安装和运行过程中，由于安装精度或者运营维护的欠缺，齿轮和轴承的摩擦会产生铁屑增加摩擦系数，进而提高噪音分贝；       2）采用弹性连接       为减小机械部件的振动，可在接近力源的地方切断振动传递的途径，如用弹性连接替代刚性连接，       3）采用高阻尼材料或增加消音装置       采用高阻尼材料吸收机械部位的振动能，以降低振动噪音，如：       ◆机舱外壳采用高阻尼才会和更加吸音的材料； ◆在发电机散热风扇及变流器散热器等辅助设备处安装消音装置；       4）XI Engineering Consultants的聚合物瓦片 XI Engineering Consultants公司已经基于风力涡轮机塔架的自由层阻尼开发了噪声缓解解决方案。他们提出了一个案例研究，其中振动测量结合有限元（FE）模型表明，音调噪声的主要辐射源是塔壁。聚合物瓦片粘附到风力涡轮机塔架的壁上，从而增加它们的阻尼特性。这种自由层阻尼解决方案降低了负责放大音调噪声的共振振幅。验证IEC 61400测量表明，音调的可听度显着降低，并且安装也导致宽带声功率降低。       从噪音的接收处进行降噪：       1）乡村文化墙       兆瓦级的风力发电机主要集中于空旷的地区，因为大部分位于农村等偏远地区。在村民生活的地方，建造文化墙，这样既美观了农村面貌，做好了宣传，又从噪音的接收处进行了降噪。         2）居民房屋改造或房屋拆迁       居民对风力发电机的噪音滋扰主要是夜晚，所以可以通过对居民的房屋进行消音改造或者彻底搬离声噪区，进而实现降低或消除风力发电机噪音。普遍不会采用此种方案，因为涉及费用巨大，因为一旦为任意一户居民进行了房屋改造或拆迁，就意味着需要多全村的所有房屋进行改造或拆迁，因此在国内很少采用此种方案。       3）风机移机       如果以上方案均没有办法实现的情况下，只有舍弃该风力发电机机位，重新选址和测算发电量、投资回报率等各项数据，综合考量新的机位是否符合公司的投资回报效益和国家的相关政策法规等。

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

[2]刘威 赵渊 周家启 计及风电场的发输配电系统可靠性评估 电网技术 2008 (13) ：69-74.

[3]孔维政 美国风电发展面临四大挑战 风能 2013 (1):36-40

[4]苏晓娟 德国风电发展新趋势与投资分析 风能 2012 (6):58-64

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