1、小型风力发电系统研究与设计小型风力发电系统研究与设计 前言：前言： 随着近年来地球温室效应加重， 传统化石燃料供应愈发紧张， 人们开始进行新能源的寻 找和开发。而风能作为一种无污染的可再生能源，其利用简单、取之不尽用之不竭的特点使 其在新能源领域脱颖而出。据研究，如果全球风能总量的 1%被利用，那么世界 3%的能源 就可以被节省下来。 风能的利用在未来也许会取代传统化石燃料以及核能等能源方式。 世界 各国均把风力发电作为应对能源短缺、大气污染、节能减排等问题的有效解决措施。而小型 发电系统在日常生活中如何应用也受到越来越多的关注。 1 1 风力发电研究的背景和意风力发电研究的背景和意义义 风力
2、发电是电力可持续发展的最佳战略选择。清洁、高效成为能源生产和消费的主流， 世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。 从 20 世纪 90 年代开始， 世界能源电力市场发 展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气，而是太阳能发电、风力发电等可再生能源。世 界各地都在通过立法或不同的优惠政策积极激励、 扶持发展风电技术， 而中国是风能资源较 丰富的国家，更需要开发利用风电技术。 技术创新使风电技术日益成熟。目前，在发达国 家风电的年装机容量以 35.7%高速度增长。 一个重要原因是各国积极以科学的发展观， 采取 技术创新，使风电技术日益成熟。目前单机容量 50kW、600kW、750kW 的风电机组已
3、达到批 量商业化生产的水平， 并成为当前世界风力发电的主力机型， 兆瓦级的机组也已经开发出来， 并投入生产试运行。同时，在风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料， 风电控制系统和保护系统广泛应用电子技术和计算机技术， 有效地提高风力发电总体设计能 力和水平， 而且新材料和新技术对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。 技 术进步使风电成本具有市场竞争能力。长期以来，人们以风电电价高于火电电价为由，一直 忽视风电作为清洁能源对于能源短缺和环境保护的意义， 忽视了风电作为一项高新技术产业 而将带来的巨大前景。近 10 年来，风电的电价呈快速下降的趋势，并且日趋接近常规发电
4、的成本。世界风力发电能力每增加一倍，成本就下降 15%。按照这一规律计算，近几年的风 电增长率一直保持在 30%以上，这就意味着每隔 30 个月左右，成本就会下降 15%。风力发 电将能迅速缓解我国能源急需和电力短缺的局面， 近两年中国出现大面积的缺电， 风能发电 对于缓解缺电具有非同寻常的意义。风电的诸多优势中，一个重要特点是风电上马快，不像 火电、水电的建设需要按年来计算，风电在有风场数据的前提下其建设只需要以周、月来计 算， 即风场是可以在短时间内完成的。 世界风电正在以 33%甚至在部分国家以 60%以上的增 速发展，我国完全有可能以迅速发展风电的模式来解决我国燃眉之急的电力短缺。 2
5、 2 世界风电发展现状世界风电发展现状 进入 21 世纪， 全球可再生能源也在不断发展， 而在可再生能源中风能始终保持最快的 增长态势，并成为继石油燃料、化工燃料之后的核心能源，目前世界风能发电厂以每年 32% 的增长速度在发展，2008 年初，全球风力发电机容量达 5000 万 MW。由此可见，风电正在 以超出预期的发展速度不断增长。 如今在全球的风能发展中， 欧洲风能发电的发展速度很快， 预计 15 年之后欧洲人口的一半将会使用风电。 欧洲是目前全世界风力发电发展速度最快， 同时也是风电装机最多的地区。2007 年底欧洲地区累计风电装机容量为 2930 万千瓦，约 占全球风电总装机容量的
6、73%。尽管 2007 年欧洲风电装机增长幅度有所放缓，年增幅由 2006 年的 35%降为 23%，不过随着一些欧洲国家海上风电项目的发展，预计欧洲地区风电 装机仍将维持快速增长的势头。美洲地区风电装机容量达 690 万千瓦，占全球风电总装机 的 17%。亚洲地区风力发电与美欧相比还比较缓慢，除印度一支独秀以外，其它国家风电装 机容量均很小。 风电累计装机容量居前五位(到 2003 年底)的国家依次是： 德国(14612 MW )、 西班牙(6420 MW )、美国(6361 MW )、丹麦(307 MW )和印度(2120 MW )。 到 2007 年底， 全球风力发电装机容量已突破四千万千瓦， 风力发电占全球电力供应的 0.5%。2007 年全球新增风电装机容量便超过 830 万千瓦，而过去 5 年来全球风电装机容 量年均增长速度超过 26.3%。目前全世界风电工业规模约为 120 亿美元，预计到 2020 年 可望达到 1200 亿美元。 在欧洲， 德国的风电发展处于领先地位。 在近期德国制定的风电发展长远规划中指出到 2025 年风电要实现占电力总用量的 25%，到 2
