敢给个题目吗
你可以想想肥皂为什么能吹出泡泡,怎样把泡泡吹得更大?我写过,很好写,还获奖了。
在简单回顾人类对风能的认识及风能开发史的基础上,重点介绍了当前世界上风能资源开发利用 的现状、风电业发展特点及趋势,以及国际上一些主要风能开发国家的风能开发利用政策、实施特点及启示;最后基于当前世界风能开发业发展形势,认为风能将是21世纪人类理想的替代能源。 关键词:风能;开发现状;开发政策 � 1风能及其特点 风是一种自然现象。由于不同地表(如海洋、森林、田野、山岳和沙漠等)在白天受太阳照射以及晚上吸放热的特性不同,对空气加热(或放热)的差异,造成了空气的流动,通常人们将垂直上下的流动称为“气流”,将水平流动称为“风”。由于空气是有一定质量的,因而其流动时必然具有一定能量,这就是风能。它可通过如下公式加以测算:�� E=1/2g ρAV3(kg·m/s)�� 式中:A——空气流动面积(m�2);V——风速(m/s);ρ——空气密度(kg/m�3);g——重力加速度(m/s2)。� 上式如按kW计量只需乘以转换系数1102即可。� 据理论测算,全球大气中总的能量是1017kW,而且是可再生的,据估计大约有×1012kW的蕴藏风能可以被开发利用,这个价值至少比世界上可利用的水能大10倍〔1〕。� 风能作为一种天然能源,与其他能源尤其是矿物能源相比,它有如下几个特点:� (1) 蕴藏量丰富。大家都知道与常规能源相比,水能巨大,殊不知风能是全球水能的10倍多,我国仅陆地上就有风能资源大约×109kW。[1]�� (2) 可以再生,永不枯竭。风能是太阳能的变异,只要太阳和地球存在,就有风能,它取之不尽,用之不竭,是可再生的。� (3) 清洁无污染,随处都可开发利用。煤、石油、天然气的大量消耗,核电站的广泛建设,均会给人类生活环境造成极大污染和破坏,危害人类健康,而风能开发就没有这样的弊病,而且风能开发利用越多,空气中的漂尘和降尘会越少。另外,风能的开发也不存在开采和运输问题,无论何地(海边、平原亦或山区)都可建立风电站,就地开发,就地利用。即使要远程运输也是通过电网,相对要简便且不会造成污染和环境问题。� (4) 随机统计性。风能从微观短时间上来看是随机的,忽大忽小,忽左忽右,这就决定了风能的不可控特性;然而,从宏观长时间上来看,风能还是具有一定的统计规律特性的,在一定程度上又是可以预测和利用的。
水果皮也能做洗涤剂 张羽佳 今天中午爸爸在厨房里洗碗我在客厅里吃苹果。吃着吃着我就同爸爸开起玩笑来把削下来的苹果皮扔进爸爸准备洗的满是油脂的碗里。后来我发现用苹果皮擦拭有油的碗后原本满是油脂的碗竟然会变得很干净。 这是为什么呢我迫不及待地重新做了一下实验再次用削下来的苹果皮擦拭沾满油脂的碗那些讨厌的油脂真的不见了原本满是油脂的碗又变得干净起来。奇怪难道苹果里也含有洗涤剂吗 为了弄清楚这个奇怪的问题我认真地反复做着实验还把几天前削下来的苹果皮也找来试试对照试验以后发现刚削下来的苹果皮能把碗里的油脂擦拭得很干净几天前削下来的苹果皮擦拭油脂的效果要差一些。然后我又找来梨子皮、橘子皮一遍一遍地试发现它们都能擦拭油脂但还是刚剥下来的橘子皮擦拭油脂的效果最好。 这到底是为什么呢我只好让爸爸陪我一起查找资料通过查资料得知果皮里富含果酸果酸可以溶解掉油脂。另外刚削下的果皮中果酸的含量比较多所以洗涤效果会更好。我还得知洗涤剂能去除油污是因为其中含有有机化合物且大多含有磷。含有洗涤剂的水排入江河后会污染水体和大地危害动植物的正常生长发育。残留在餐具上的洗涤剂还会对人体健康产生危害。 为了保护我们共同的生存环境请大家都来试试果皮洗涤剂吧
《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。
在简单回顾人类对风能的认识及风能开发史的基础上,重点介绍了当前世界上风能资源开发利用的现状、风电业发展特点及趋势,以及国际上一些主要风能开发国家的风能开发利用政策、实施特点及启示;最后基于当前世界风能开发业发展形势,认为风能将是21世纪人类理想的替代能源。关键词:风能;开发现状;开发政策� 1风能及其特点风是一种自然现象。由于不同地表(如海洋、森林、田野、山岳和沙漠等)在白天受太阳照射以及晚上吸放热的特性不同,对空气加热(或放热)的差异,造成了空气的流动,通常人们将垂直上下的流动称为“气流”,将水平流动称为“风”。由于空气是有一定质量的,因而其流动时必然具有一定能量,这就是风能。它可通过如下公式加以测算:��E=1/2g ρAV3(kg·m/s)��式中:A——空气流动面积(m�2);V——风速(m/s);ρ——空气密度(kg/m�3);g——重力加速度(m/s2)。�上式如按kW计量只需乘以转换系数1102即可。�据理论测算,全球大气中总的能量是1017kW,而且是可再生的,据估计大约有×1012kW的蕴藏风能可以被开发利用,这个价值至少比世界上可利用的水能大10倍〔1〕。�风能作为一种天然能源,与其他能源尤其是矿物能源相比,它有如下几个特点:�(1) 蕴藏量丰富。大家都知道与常规能源相比,水能巨大,殊不知风能是全球水能的10倍多,我国仅陆地上就有风能资源大约×109kW。[1]��(2) 可以再生,永不枯竭。风能是太阳能的变异,只要太阳和地球存在,就有风能,它取之不尽,用之不竭,是可再生的。�(3) 清洁无污染,随处都可开发利用。煤、石油、天然气的大量消耗,核电站的广泛建设,均会给人类生活环境造成极大污染和破坏,危害人类健康,而风能开发就没有这样的弊病,而且风能开发利用越多,空气中的漂尘和降尘会越少。另外,风能的开发也不存在开采和运输问题,无论何地(海边、平原亦或山区)都可建立风电站,就地开发,就地利用。即使要远程运输也是通过电网,相对要简便且不会造成污染和环境问题。�(4) 随机统计性。风能从微观短时间上来看是随机的,忽大忽小,忽左忽右,这就决定了风能的不可控特性;然而,从宏观长时间上来看,风能还是具有一定的统计规律特性的,在一定程度上又是可以预测和利用的。
我国东南沿海地区风能资源较丰富,年平均风速为4m/s。这些地区乡镇工业发展迅速,用电量较大,常规能源贫乏,部分电网通达的地方缺电也较严重。为满足农田灌溉、水产养殖和盐场制盐等低扬程大流量提水作业的需要,当地用户已在使用一些低扬程风力提水装置。如福建省莆田地区利用风力提水制盐,天津市郊区利用风能排咸和育苗,山东省新泰市的风力—空气泵农田灌溉等,都取得了一定的经济效益。在上述地区推广应用风力提水机组,对农业、渔业和副业生产的发展具有重要的意义。另一方面,我国内陆风能资源较好的区域,如内蒙古北部、甘肃和青海等地的年平均风速为4~6 m/s,3~20 m/s的风速累计4000~5000h/年。这里是广大的草原特区,人口分散,难通电网。利用深井风力提水机组为牧民和牲畜提供饮水或进行小面积草场灌溉,对于改善当地牧民的生活、生产条件具有明显的社会效益。此外,甘肃、新疆北部及松花江下游也属于风能丰富区,适合发展风力提水。我国从20世纪80年代初就把小型风力发电作为实现农村电气化的措施之一,主要研制、开发和示范应用小型充电用风力发电机,供农民一家一户使用。目前,1 kW以下的机组技术已经成熟并进行大量的推广,形成了年产1万台的生产能力。近10年来,每年国内销售5000~8000台,100余台出口国外。目前可批量生产100、150、200、300和500W及1、2、5和10 kW的小型风力发电机,年生产能力为3万台以上,销售量最大的是100~300W的产品。在电网不能通达的偏远地区,约60万居民利用风能实现电气化。截至1999年,我国累计生产小型风力发电机组18 .57万台,居世界第一。我国大型风力发电机组的研究制造工作正在加快发展。中国一拖集团有限公司与西班牙电力公司美德(MADE)再生能源公司成立的一拖—美德(MADE)风电设备有限公司,西安航空发动机公司与德国恩德(NORDEX)公司成立的西安维德风电设备有限公司分别生产了1台660 kW600 kW的主发电机组,并已经安装在辽宁营口风电场并网发电运行。这两台机组的国产化率达到40%。另外,浙江运达风力发电设备厂在生产200 kW风力发电机组的基础上又生产出了4台250 kW风力发电机组,安装在广东南澳风场运行,这是我国具有自主知识产权、运行状况最好的机组。风力发电场继续增多,装机容量继续增加。从我国风电场的建设历史来看,1986年4月由航空部和山东省计委拨款建设的第一个风电场在山东荣城发电后,全国各地陆续引进机组建设风电场,装机容量逐年增加。1990年累计装机4000 kW,最大的机组单机容量为200 kW;1993年累计装机万kW,单机最大为500 kW;1995年累计装机3 .75kW;到1997年底全国风电场装机433台,容量达到16 .67万kW,单机最大为600 kW;1998年总装机容量达到万kW;1999年达到万kW。风力发电机组单机容量逐年加大。风电场内安装的国产机组主要有两种:一种是科技攻关的样机或后续生产的几台机组,由于技术和质量问题,需要继续改进;另一种是与国外厂商合作生产的,有些部件用国产的替代基本上能够正常运行。进口机组多是较成熟的商品机组,可靠性高,这种机组主要有变桨距调节型和定桨距失速调节型两种,单机容量在1996年以前是150~300 kW,后来安装的主要是600 kW级机组。
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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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。
《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。
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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能源概论能源的意义能源[Source of energy]是人类藉以克服困难,维持生存的原动力,譬如太阳给我们光热,风吹动风车可以发电,燃烧汽油可用以推动汽车,使用瓦斯可以烹调、取暖,凡此种种如太阳、风、汽油、瓦斯等都是能源。至於能源存在於自然界中,不需经过转换处理,直接可用的称为「初级能源」[Primary Energy],例如太阳能、水力等,但凡必须经过转换才可提供使用的能源,称之为「次级能源」[Secondary Energy],例如:汽油、电能等。【各类能源转换系统图】能源的种类众多,近年来,无论核分裂(fission)、核融合(fusion)和太阳能的研究发展,均呈现出一片蓬勃景象,但目前依赖最重,使用最多的还是化石性燃料[Fossil fuel],如煤、石油和天然气等,占有90%以上的今日能源供应市场由於这类燃料其蕴藏量有限且日益枯竭、分布不均,使用时又污染严重,鉴於目前已经投置的生产设备和应用技术,预计化石燃料尚可以维持在能源主流的地位直至本世纪之末,因此人类当务之急便是寻求更好用的燃料,并加紧改良现有能源的利用技术。由於人口增加,每人耗费的能源用量也不断升高,但自然界的能源蕴藏并非无穷,於传统能源逐渐枯竭之际,[目前的估计是煤大约可再维持100年左右,石油、天然气亦只有数十年的存量],对各种形式再生能源的开发研究正被各国重视,现今社会人类终於体悟到能源不容我们的任意挥霍,因此除了积极开发新能源、改善能源利用的效率外,也应研究如何在不降低生活水准、不减缓工业发进步及经济成长的前题下,努力节约能源。--------------------------------------------------------------------------------地球的能源一、 地球上可取用的能源: 1. 人类在地球上可取用的能源,绝大部分来自太阳能,如化石燃料(包括石油、煤、天然气)、水 力、风力、生质能。 2. 小部分来自於核能,这是源自於宇宙的演化过程,在地球形成时就已存在的放射性元素,例如铀。 3. 余下的小量来自於地热(地球内部的热量)和月球运动引致的潮汐作用。 二、 能源分类: 地球能源若依起源来分类,可区分成自有能源和外来能源(来自外太空)两种。自有能源主要包括地热和核燃料;外来能源主要包括月球能(月球对地球之万有引力作用而产生潮汐能)和太阳能等。若依使用结果来分类,可分为: 1. 再生能源(非耗竭能源):太阳能、水力、风力、生质能、潮汐、地热、海浪能、海洋热能转换、核融合能等能源,在短期内能自行补充,能反覆使用持续供应者 ,称之。 2. 非再生能源(耗竭能源):煤、石油、天然气、废热、铀等能源,用过即无的,必须另外设法开发转换采取,无法自行补充者,称之。 --------------------------------------------------------------------------------能源的开发与应用:一、 太阳: 1. 每年照射到地球表面的太阳能,估计为×1017瓦-年,约为目前全世界每年所需能量的一万多倍。 2. 其中有30%之太阳能被反射回太空。 3. 约有50%为地球表面吸收后,再重新辐射出去,因此得以维持地球表面的温度。 4. 约20%的太阳能将地表的水蒸发成水蒸气,形成云、雨及空气的流动(水力和风力的由来),同时也造成海洋表面和底层的温差。 5. 只有很小的比例(约)用於进行植物生长所需的光合作用,太阳能被转化储存在植物体内碳氢化合物的化学能。 6. 太阳能可经由太阳电池直接转换为电能,或是利用反射镜,将太阳光焦聚直接转换为热能。直接取用的太阳能,没有造成任何污染,是非常乾净的能源。(但成本高,经济价值不高,仅适合在沙漠或偏远地带)。 【太阳能板】 二、 水力与风力发电: 本质上都是太阳能的间接利用,发电过程不会产生污染性废物,是相当理想的清洁能源。(在开发中国家,水力发电资源已趋饱和。且造成对生态环境的影响广受争议,风力发电之风车叶片会产生很大的噪音,使人不安,且对自然景观有负面的影响。) 【风力发电】 三、 潮汐与地热发电: 潮汐发电以及地热发电都是善於利用地区和地形的特性,以产生乾净能源。 【潮汐发电】 四、 生质能的应用: 植物本身、农作物的残渣、动物牲畜的排泄物等,可经化学处理合成为液体燃料,或经微生物的发酵作用产生沼气,可用於燃烧产生热能,这种能量称为生质能。 利用甘蔗或玉米可制成酒精,是当今最主要的生质能能源。而生质能的供应需要依赖大面积种植,因此制作成本甚高,不适合地狭人稠的国家。尽管如此,生质能仍是一个值得选择的替代化石燃料的能源。酒精燃烧固然会产生二氧化碳,但因大量植物的种植,经由光合作用,可回收大气中的二氧化碳而达到平衡。 五、 核能反应发电: 核能和一般火力发电一样,从特定的燃料中,发出大量的能,利用核反应产生巨大的核能,制造高温高压的蒸气或气体,导入输机,驱动发电组发电。 核能所用的燃料,乃是可分裂或融合的放射性物质,例如铀235、钸239、铀233等 核能在近年来由於日本和法国研究发展快滋生核反应炉,利用快速中子撞击铀-238,使转化成可分裂的钸-239,作为核反应的燃料。使先前含量高达的铀-238,可充分的利用。 核分裂:核能的产生首先是以中子撞击可分裂物[如铀235]使分裂,变成钡及氪等原子,并发出能量以及快速中子,这些中子又会去撞击旁的铀原子核使分裂进行下去,称为连锁反应[或链反应],为了有效控制反应速率,因此需要「缓和剂」[例如水、石磨、重水等]来吸收中子的能量,使之减速,以及「控制棒」[例如锆金属管中贮存石墨等可以吸收中子的物质]以使参与反应的中子数降低,直到反应以等速进行,反应时发出的能量是靠「冷却剂」来移走,常用的冷却剂有二氧化碳、水、氦、液态钠等,冷却剂流经「热交换器」把热量送出制造高温蒸气,送往汽机,产生动力。 核融合:目前人类只会应用融合时的巨大核能,当作杀伤武器[如氢弹],由於核子融合[聚变]往往需要摄氏1亿度的高温因此欲将核融合发电,投入的能量比发出的多,迄今能停於研究阶段,但是核融合的生成物很安全,燃料又便宜[例如1m3的水电解所得的天然重氢,采融合反应所发的核能,就超过200吨石油的能量],所以核融合发电仍是很有发展潜力。 核分裂式的反应器种类很多,例如: 1. 沸水反应器[BWR,Boiling Water Reactor],以水为冷却剂及缓和剂,让水在炉心沸腾,所生蒸气亦可直接通往汽涡轮发电机。 2. 压水反应器[PWR,Pressurized Water Reactor],以水为冷却剂及缓和剂,并加压不使水沸腾,极高温的水经热交换器把热量送出,以供制造蒸气,发往汽涡轮发电机发电。 3. 气冷反应器[GCR,Gas-Cooled Reactor],以气体为冷却剂,以石墨为缓和剂,产生能量亦经热交换器送出。 4. 重水反应器[HWR,Heavy-Water Reactor],以重水为缓和剂,又分「重水气冷式[HWGCR]」即气体冷却,「沸腾轻水式[HWLWR]」即重水缓和,一般水冷却及「加压重水式[PHWR]」即以重水为缓和剂及冷却剂并加压。 5. 高温反应器[HTR HTGR,High Temperature Reactor],采用稀有气体为冷却剂,核心采用陶瓷材料,通常采用石墨为缓和剂,其冷却剂出口温度甚高。 6. 钠冷却反应器[Sodium-Cooled Reactor],以液态钠为冷却剂。 7. 轻水反应器[LWR,Light-Wter Reactor]以天然纯水为冷却剂,分沸水式[SWR]及压水式[PWR]。 8. 快孳生反应器[FBR,Fast Breeder Reactor],能进行快速孳生[使铀包围钸经反应后,除发出能量,兼产生钸239,产生的可分裂放射性物多於所分裂的反应物],以液态钠或钠钾为冷却剂,反应生成物仍可再利用。 国内核能发电厂有三,其中金山、国圣附近的核能一厂、二厂所采用的反应器是沸水式,垦丁附近的三厂采用的是压水式。这三个核能电厂发电机组之装机容量,分别为核一厂636MW,核二厂两部各985MW,核三厂两部各951MW。 核能发电成本较火力为低,以核一厂为例每度约4角,燃煤[以深澳、南部火力为例]约每度1元,燃油[以协和、大林火力为例]约每度元。 六、 石油和天然气: 人类应用的最多,依赖得最重的能源,就是石油[又称原油],由於石油和天然气往往相伴而生,又可互相转化或代用,是所有能源中最方便使用的燃料,它可视需要量的多寡而调节生产量,便於输送,也便於储藏,可直接燃烧用於发电或驱动引擎。因此通称之为「油气」,目前在估计石油之蕴藏及产量时,也往往将天然气,合并计算。(可惜地球的蕴藏量有限,人们开采使用石油的速率远远超过它形成的速率。) 石油和天然气不仅是优良的燃料,而且可供做化工生产之原料[如制造肥料等]。石油经沈淀、过滤、离心处理去除水份及固体,再送入蒸馏槽加温,可依次分馏出各种汽化气约200℃时,汽油已经完全分馏出,称为「分馏汽油」,然后再增高温度可分馏出灯油、轻油、机油、重油等,剩下沥青;轻油及重油在高温高压之下再予化学处理又可得汽油,称为「分解汽油」,总共自石油中可提炼日汽油量约30%。 汽油又是目前机械动力最主要的来源,交通工具[车、船、飞机等]大多以汽油为燃料,汽油含碳83~85%、氢14~15%,另含硫磺、抗燥剂等,在10℃遇火即燃,380℃时能自然,燃烧时空气与汽油之混合比为:1,每燃烧1公斤汽油可发出热量约1万千卡。 天然气开发利用较晚,但蕴藏丰富,使用方便且污染较不严重,而且用途广泛,因此能源价值日益升高。天然气是自然界一切天然生成可燃性气体的统称,譬如火山、温泉、矿山、油田、煤田之气体以及地下腐败物质发酵生成之气体,主要成分可说是各类碳氢化合物[ 如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等]及硫化氢等。 天然气液化卸称为液化天然气[LNG],液化是为了缩小体积以利运送及贮存,一般而言,液化天然气主要成分是甲烷。若将丙烷、丁烷液化则称为液化石油气[LPG],俗称煤气,常用做城市住宅工商加热取暖之燃料。目前各国有大量采用天然气取代石油之趋势! 七、 煤: 能源危机主要的是因为石油蕴藏日益短少之故,而煤和石油同样是开发使用历史悠久的燃料,更因为煤具有存量丰富、用途广泛之优点,因此在发电及工业加热应用上,也常用来取代石油,煤及古代植物,埋在地下经长时间作用碳化而成,煤可分无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤等,发热量每磅约可发6300~14000英热单位,比重在之间,比热在351℉以下约磅℉。 直接利用系采用各种燃烧器[煤炉],转化利用是经液化或气化等手续,先把煤变成燃气或液化燃料[如乙炔、醇类、汽油等]再燃烧使用,加工处理是把煤研磨成煤粉,炼成焦煤,制成碳原料或制煤、油混合燃料,以供燃用。 煤燃烧所产生的污染比石油和天然气严重得多,不过近年来工业界已积极在研究如何将煤转化成便宜的、清洁的液体燃料,或转化为可燃气体,以提升煤的应用价值。 目前世界各留大多设法多用煤、天然气,核能及其他能源,以减轻对石油的依赖;我国在能源供应之长期规画中;亦预备将来提高煤、天然气、核能之供应,预定增加情形为煤,天然气5%,核能。 八、 化石燃料: 动植物死亡后,埋葬在地下,经过数百万年以上的地压、地热和细菌引致的化学变化后,累积形成煤、石油、天然气等化石燃料。目前全世界每年消耗的能量约有90%来自於化石能源,其余主要由核能和水力发电提供。 【化石能源形成过程】 参考.
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不可再生能源是在自然界中经过亿万年形成,短期内无法恢复且随着大规模开发利用,储量越来越少总有枯竭一天;未来将面临自然资源耗竭及生态环境恶化之威胁,甚至断送人类的永续发展.因而不可再生能源的科学开采、合理利用,对于人类的可持续发展有着非常重要的意义.那我们怎么做到这些呢?我认为:一、节约利用化石能源不随意浪费能源,不断开发能耗小的新型生活用品、交通工具和动力机器等.二、新能源的开发如:风能、地热能、海洋能等三、生物质能的综合利用如:沼气等 我相信人类将用自己的智慧把更多更新的能量开发出来满足高度繁荣的社会,而人与自然的关系将更和谐,世界将变得更美好.
未来广泛应用的新能源 ---生物质能与核能能源是人类藉以克服困难,维持生存的原动力,譬如太阳给我们光热,风吹动风车可以发电,燃烧汽油可用以推动汽车,使用瓦斯可以烹调、取暖,凡此种种如太阳、风、汽油、瓦斯等都是能源。近年来,无论核分裂、核融合和太阳能的研究发展,均呈现出一片蓬勃景象,但今日能源供应市场燃料其蕴藏量有限且日益枯竭、分布不均,使用时又污染严重,鉴於目前已经投置的生产设备和应用技术,预计主能源维持在能源主流的地位直至本世纪之末,因此人类当务之急便是寻求更好用的燃料,并加紧改良现有能源的利用技术。下面是未来应用较广泛的两种新能源。一、新能源之生物质能 生物质能是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。 而所谓生物质能,就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能 量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可 转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳,所以从广义上讲,生物质能是太阳能的一种表现形式。目前,很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中,它是由太阳能转化 而来的。 1、生物质能的特点1) 可再生性生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,资源丰富,可保证能源的永续利用; 2) 低污染性生物质的硫含量、氮含量低; 生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量, 因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应; 3) 广泛分布性 缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能; 4) 生物质燃料总量十分丰富。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的十倍。 2、生物质能的分类依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等。林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等。农业生物质能资源是指农业作物;农业生产过程中的 废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排 出的废水等,其中都富含有机物。 城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和 少量建筑业垃圾等固体废物构成。 3、生物质能的利用 生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居 于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。 目前人类对生物质能的利用,包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等;间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等,它们通过微生物作用生成沼气,或采用热 解法制造液体和气体燃料,也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能 源,现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷,生物油和生物炭,用生物质制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技术培育能源植物,发展能源农场。 4、生物质能对中国的意义中国是一个人口大国,又是一个经济迅速发展的国家,21 世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再 生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国 80%人口生活在农村,秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加,但生物质能仍占有重要地位。1998 年农村生活用能总量 亿吨标煤,其中秸秆和薪柴为 亿吨标煤,占 %。因此发展生物质能技术,为农村地区提供生活和生产用能,是帮助这些地区脱贫致富,实现小康目标的一项重要任务。 二、新能源之核能 核能是核裂变能的简称。多年以前50科学家在的一次试验中发现铀-235 原子核在吸收一个中子以后能分裂,在放出 2—3 个中子的同时伴随着一种 巨大的能量,这种能量比化学反应所释放的能量大的多,这就是我们今天 所说的核能。核能的获得途径主要有两种,即重核裂变与轻核聚变。核聚 变要比核裂变释放出更多的能量。例如相同数量的氘和铀-235 分别进行聚 变和裂变,前者所释放的能量约为后者的三倍多。被人们所熟悉的原子弹、 核电站、核反应堆等等都利用了核裂变的原理。只是实现核聚变的条件要 求的较高,即需要使氢核处于几千万度以上的高温才能使相当的核具有动 能实现聚合反应。1、核能利用— 核电站目前化石燃料在能源消耗中所占的比重仍处于绝对优势,但此种能源 不仅燃烧利用率低,而且污染环境,它燃烧所释放出来的二氧化碳等有害气体容易造成 "温室效应",使地球气温逐年升高,造成气候异常,加速土地沙漠化过程,给社会经济的可持续发展带来严重影响。与火电厂相比, 核电站是非常清洁的能源,不排放这些有害物质也不会造成"温室效应", 因此能大大改善环境质量,保护人类赖以生存的生态环境。 世界上核电国家的多年统计资料表明,虽然核电站的投资高于燃煤电厂,但是,由于核燃料成本远远地低于燃煤成本,相反核燃料反应所释放 的能量却远远高于化石燃料燃烧所释放出来的能量,而且核燃料取之不皆,这就使得目前核电站的总发电成本低于烧煤电厂。 2、核能发电优点 :1)、核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染。2)、核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。3)、核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍,故核能电厂所使用的 燃料体积小,运输与储存都很方便,一座 1000 百万瓦的核能电厂一年只需 30 公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送。5)、核能发电的成本中,燃料费用所占的比例较低,核能发电的成本较 不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法为稳定。 3、核能发电缺点 :核能电厂会产生高低阶放射性废料,或者是使用过之核燃料,虽然 所占体积不大,但因具有放射线,故必须慎重处理,且需面对相当大的政 治困扰。 核能发电厂热效率较低,因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到 环境裏,故核能电厂的热污染较严重。核能电厂投资成本太大,电力公司的财务风险较高。核能电厂较不适宜做尖峰、高峰之随载运转。兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。核电厂的反应器内有大量的放射性物质,如果在事故中释放到外界 环境,会对生态及民众造成伤害。4、中国核能发展的趋势核电站只需消耗很少的核燃料,就可以产生大量的电能,每千瓦时电能的成本比火电站要低20%以上。核电站还可以大大减少燃料的运输量。例如, 一座 100 万千瓦的火电站每年耗煤三四百万吨,而相同功率的核电站每年 仅需铀燃料三四十吨。核电的另一个优势是干净、无污染,几乎是零排放,中国正在加大能源 结构调整力度。积极发展核电、风电、水电等清洁优质能源已刻不容缓。中国能源结构仍以煤炭为主体,清洁优质能源的比重偏低。 中国目前建成和在建的核电站总装机容量为870万千瓦,预计到2010 年中国核电装机容量约为 2000万千瓦,到 2050 年,根据不同部门的估算,中国核电装机容量可以分为高中低三种方案。中国国家发展改革委员会正在制定中国核电发展民用工业规划,准备到2020年中国电力总装机容量预计为9亿千瓦时,核电的比重将占电力总容量的4%,即是中国核电在2020年时将为3600-4000万千瓦。 从核电发展总趋势来看,中国核电发展的技术路线和战略路线早已明确并正在执行,当前发展压水堆,中期发展快中子堆,远期发展聚变堆。具体地说就是,近期发展热中子反应堆核电站;为了充分利用铀资源,采用铀钚循环的技术路线,中期发展快中子增殖反应堆核电站;远期发展聚变堆核电站,从而基本上“永远”解决能源需求的矛盾。人口增加,每人耗费的能源用量也不断升高,但自然界的能源蕴藏并非无穷,与传统能源逐渐枯竭之际,对各种形式再生能源的开发研究正被各国重视,现今社会人类终於体悟到能源不容我们的任意挥霍,因此除了积极开发新能源、改善能源利用的效率外,也应研究如何在不降低生活水准、不减缓工业发进步及经济成长的前题下,努力节约能源。
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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