风力发电机结构及原理.doc

风
力
发
电
机
设
计

前言
一、设计概况
1、风电的需求
2、世界风能开发现状及趋势
3、我国风电产业现状
4、小型风电在我国的应用前景
5、风能的特点及优缺点
6、风能的优缺点
二、结构图
风力发电机的结构
三、工作原理及过程
1、风力发电机原理
2、小型发电机发电原理
四、风电相关知识
风力发电机蓄电池的合理配置
五、结论
一、设计概况
1、风电的需求
随着资源的日益枯竭和环境保护意识的加强,风力发电作为最具竞争力、最
有发展前景的一项可再生能源技术,在全球范围内得到了高度重视。
能源是支持世界经济发展的重要因素和战略资源,随着经济全球化与人口的不断增长,
能源需求日益增加,而地球上石油、天然气、煤炭这三种常规能源的日益枯竭和环境的持续
恶化使得人们一方面注重节能技术的开发与应用,另一方面则着力开发和利用清洁、高效、
可再生的能源。
风能作为一种可再生能源,具有施工简单、周期短、维护费用低、清洁无污染和不消耗任何
燃料等优点,其开发和利用可以减少环境污染、调整电力工业结构,应用于偏远地区还具有
成本优势。风力发电是最具竞争力、最有发展前景的一项可再生能源技术,将在能源供应中
发挥越来越重要的作用,因此在世界各国得到了广泛的开发和应用。
2、世界风能开发现状及趋势
全球风能资源丰富,约为2 . 74 ×109MW,可利用的风能约为2×107MW ,比上可开
发利用的水能总量大10 倍,而且几乎分布在所有的地区和国家。自从1973 年世界发生石
油危机以来,美国、西欧等发达国家为寻求替代化石燃料的能源,开创了风能利用的新时期。
80 年代开始建立示范风电场,成为电网新的电源;到了90 年代对环境保护的要求日益严
格,特别是要兑现减排CO2 等温室效应气体的承诺,风电的发展进一步加快。德国和丹麦
是老牌的风电大国,20 世纪90 年代几乎垄断着风机制造业;进入21 世纪,西班牙和印度
迅速成为后起之秀。
风力发电经历了从独立系统到并网系统的发展过程,大规模风力田的建设已成为发达国家风
电发展的主要形式,发电能力每增加一倍,成本就下降15%,近年来全世界风力发电装机
容量的年平均增长率均超过了30 %。
3、我国风电产业现状
近年国际石油市场大幅波动,国内能源供应趋向紧张,能源价格也在不断攀升,严重影
响了我国国民经济的可持续发展。我国能源结构的不合理也造成了严重的煤烟型环境污染,
在气候变化和温室气体排放问题上承受着越来越大的国际压力。根据世界能源委员会的计
算,风电每提供1000 MW 的电量,便能减少600 顿CO2 的排放,将在很大程度上有助于
环境质量的改善。另外,根据世界银行专家从我国煤电与风电价格的变化趋势估计,风电价
格将从2005 年的0 . 55 元/千瓦时,下降到2020 年的0 . 4 元/千瓦时左右,而煤电价格
将从近年的0 . 35 元/千瓦时上升到0 . 4 元/千瓦时左右。由此看来,到2020 年,风电
将变成我国一种经济上很具竞争力的电力资源[2]。
我国发展风电的特点是:
( l )在风力资源丰富、电网通达的地区,风力发电作为一种清洁的可再生能源,补充和逐
步替代部分常规能源,缓解电力供应紧张的现状,提高当地的环境质量,以发展大型风电场
为主;
( 2 )在风力资源丰富或较丰富的边远无电、缺电地区,以发展小型或中型独立运行的风电
系统为主,利用风力发电解决边远地区的生活用电和部分生产用电。
4、小型风电在我国的应用前景
风电技术发展的趋势是单机容量不断增大,但与小容量发电系统相比,它们的造价及引
进费用非常昂贵,更受到风源条件的制约。而小型风机造价低廉、运输方便,可单独应用于
个别家庭和企业,如果将低价的小型风机并联起来使用,不但能满足负荷需求,还能节省费
用且更具灵活性。我国可以利用小型风力发电机的地方主要有
( l )东南沿海各孤立的岛屿及农牧区和边远山区:这些偏远地区居民居住比较分散,
常规能源缺乏,用覆盖电网的方式供电成本较高或根本无法到达,但它们属风能资源丰富区,
用小型风力发电可以很好地解决用电困难问题。20 世纪80 年代,内蒙古小型户用风力发
电机组的推广应用,就很好地解决了大多数农牧民的用电问题,使他们的生活方式发生了质
的变化。
( 2 )航运系统:如长江航运中的拖船,一般为100 一200t ,经常被搁置在江中间的
锚地上,用电主要靠蓄电池。使用风力发电机对蓄电池充电效果很好,这方面已有成功的经
验。另外,我国大小河流湖泊上的船舶数量惊人,可以用小型风力发电机来解决它们的照明、
收看电视、听广播等日常生活用电。