2.1风力发电技术概述在线视频

各位同学 大家好

我是来自华北电力大学的孙丽玲

可再生能源具有可持续发展性

是能源发展的未来

风力发电亦是目前最成熟

最具有规模化开发条件

和商业化发展前景的

可再生能源发电方式

已受到全球性的广泛关注和高度重视

本节主要对风力发电技术的发展

和现状进行介绍

随着全球人口的急剧膨胀

人类的能源消费大幅度增长

能源问题成为限制人类生存与发展的重要因素

煤、石油、天然气

是当今世界主要能源

约占80%

然而这些化石类能源储量有限

其稀缺性和不可再生性

使得此类能源价格不断增长

而且煤和石油燃烧产生有害气体排放

危害健康、导致全球变暖、人类生存环境变差

水电和核电是化石能源的替代能源

然而水电发展除却要付出极大的人力成本外

还面临河流治理、生态环境等问题

而且

水力发电季节性明显

枯水期不能满足用电需求

核动力发电与火力发电相比

实现了二氧化碳、二氧化氮

PM与重金属的零排放

然而核安全问题至关重要

切尔诺贝利核电站爆炸

和日本福岛核泄漏事故

都对周围环境造成重大污染

多数可再生能源能量密度低

开发利用的技术难度大

而风能是由太阳能转化而来

资源分布广泛

总量可观

比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍

是清洁的、无污染的

取之不尽用之不竭的可再生能源

人类利用风能的历史至少有3000年

主要用于机械动力生产

例如

助航、提水灌溉等

然而

机械能不能远距离传送

而电能可以利用电网远距离输送

因此转化为电能成为风能的主要利用方式

但是由于风能具有间歇性且波动较大

其可控性和稳定性不如常规能源

美国的Brush风机和丹麦的Cour风机

被认为是风力发电的先驱

1887-1888年冬

美国的Brush在俄亥俄州市安装了第一台自动运行的

12千瓦风力发电机

叶轮直径17米

有144个由雪松木制成叶片

运行了约20年

1891年

丹麦物理学家Poul La Cour设计了一台使用4个叶片

发电能力为25千瓦的风力发电机

风力发电的发展过程可以分为三个阶段

自十九世纪末至二十世纪60年代末

风能资源的开发尚处于小规模的利用阶段

丹麦在1918年就已经建成了几百个小型风力发电站

总装机容量达3MW

1957年在丹麦安装的200kW风力发电机

具有三个叶片

带有电动机机械偏航

交流异步发电机、失速型风力机

标志着“丹麦概念”风机的形成

20世纪70年代连续出现的两次能源危机

使得世界范围内能源价格一路上涨

风力发电的发展得到一些国家政府大力支持

丹麦的Tvind 2MW风力机

是风力发电机革命中的佼佼者

这台机组是下风向变速风机

叶轮直径为54米

发电机为同步发电机

通过电力电子设备与电网相连

二十世纪90年代后开始

风力发电开始大规模发展

经过了近百年的技术和经验的积累

加上风机产业的商业化

大型风电机组的技术日渐成熟

1995年

丹麦建成的赖斯比•合德风电场

装有40台600kW型风机

是当时丹麦最大的风电场

恩德公司于1995年

制造了世界第一台兆瓦级风力发电机组

而Vistas公司的1.5兆瓦原型风机建于1996年

目前

5MW的风电机组已成为市场的绝对主力机型

随着大型机组技术的成熟

风电的装机容量在大幅增长

同时风力发电机组由陆地走向了近海

海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域

多兆瓦级风力发电机组

在近海风力发电场的商业化运行

是国内外风能利用的新趋势

1991年在丹麦南部的洛兰岛以北海域

修建了世界上第一个海上风电场

由11台450kW失速型风机组成

2012年11月

英国London Array海上风电场

正式开始并网发电

是目前世界上最大的海上风电场

中国上海

东海大桥100 MW风电场

标志着我国成功迈出了海上风电发展的第一步

目前

7MW、 10MW风电机组已经研制成功

并已经开始进行地面试验

在1997-2008年间

风电发展不断超越其预期的发展速度

一直保持着世界增长最快的能源地位

每3年风电装机容量就会翻一翻

2018年全球风机容量达600GW

新增容量53.9GW

可以满足全世界6%的电力需求

风能份额最大的几个国家为

丹麦、西班牙、葡萄牙、爱尔兰、德国

丹麦将在2025年将风力发电比例提高到50%

目前陆上风电装机容量最多的是中国

美国和德国

海上风电装机容量最多的是英国

德国和中国

我国是世界最大能源消费国

且以燃煤为主

占世界总能耗22%

为此

我国大力倡导低碳能源战略

而风电已经开始

并将继续成为实现低碳能源战略的主力技术之一

从2005年-2009年

中国连续5年风电总装机翻番

实现飞越式发展

2018年风电新增25.9GW

累计221GW

发电量占一次能源生产的比重约为3%

预计到2050年

我国风电装机容量将达10亿kW

满足17%的电力需求

我国的陆上风能资源集中在“三北”地区

风资源约占全国的80%

建设风电大基地是具有中国能源特色的战略性选择

目前

我国有河北、蒙东、蒙西

吉林、甘肃、山东、江苏

新疆和黑龙江等9个大型风电基地

由于风力发电多数处于电网末端

电网建设薄弱

电力需求较小

远离电力负荷中心

决定了我国风电产业只能采用

“大规模—高集中—远距离—高电压输送”的发输模式

这对电网企业是非常大的挑战

本节主要对风力发电技术概况进行了介绍

下节课见！