风力发电原理第一章

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1、主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 风力发电原理 刘 赟 新能源教研室 1 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 风力发电原理 课程简介 课程性质 专业限选课 学分 2 学时 32 教材 风力机原理与应用 赵振宙主编 中国水电出版社 主要参考书目 风力发电原理 吴双群主编 北大出版 社 风力发电技术 廖明夫主编 西北大学出版社 风力机空气动力学 Martin o l Hansen著

2、电力工业 出版社 风能与风力发电技术 张志英主编 化学工 业出版社 2 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 主要内容 第一章 绪论 第二章 风与风能 第三章 风力机分类和构成 第四章 风轮的基本理论 第五章 水平轴风轮的气动特性 第六章 风力机载荷和结构应力 第七章 垂直轴风力机 第八章 风力机运行与维护 3 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 1 1 1 1 风电的发展现状 1

3、2 1 2 风车起源 1 3 1 3 利用风力机发电的历史过程 1 4 1 4 20世纪50年代的风力机 1 5 1 5 能源危机时期的风力机 1 6 1 6 20世纪80年代的大型风力机 1 7 1 7 风力发电机组的发展趋势 第一章 绪论 4 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 1 风能是由于大气的运动而形成的一种能源形式 风能 发电是风能利用的主要方式 地球风能总量约为2 74亿 MW 一 世界风电的发展现状 1 1 风电的发展现状 第一章 绪论 2 10世纪 波斯就出现了水平转动

4、的风磨 12世纪 欧洲 开始应用风车抽水 捻磨谷物 3 中国风能资源丰富 可开发量为7亿 12亿kW 具有很大 的潜力 13世纪我国开始利用风能 5 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 4 现代风能利用主要是指风力发电 1890年丹麦首次提出风 力发电计划 1918年 丹麦共投运120台风力发电机 20世 纪50 60年代 风力发电技术的发展近于停止 5 1973年发生石油危机 美国 西欧利用新技术研制现代风力 发电机组 开创了风能开发的新时代 第一章 绪论 1 1 风电的发展现状 6

5、世界风电的飞速发展 各国政府采用如长期保护性电价 配额制 可再生能源效益基金和招投标等政策 6 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 2000年世界风电成本也迅速下降 从1983年的15 3美分 kW h 下降到1999年的4 9美分 kW h 1 1 风电的发展现状 第一章 绪论 图1 1996 2008年全球风电累计装机容量 7 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 第一章 绪论

6、1 1 风电的发展现状 8 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 我国风电场行业的发展经历3个阶段 第一阶段为1986 1990年 风电项目的探索和示范阶段 第二阶段为1991 1995年 为示范项目取得成效并逐步 推广阶段 第三阶段为1996年后的扩大建设规模阶段 二 中国风电的发展现状 1 1 风电的发展现状 第一章 绪论 9 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 图2 全国电网互

7、联示意图 东北电网东北电网 华北电网华北电网 西北电网西北电网 华东电网华东电网 南方电网南方电网 华中电网 台湾电网台湾电网 西藏电网西藏电网 第一章 绪论 1 1 风电的发展现状 10 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 图3 我国电网的基本情 况 华北 南方 东北 西藏 台 湾 西北 华中 上海 华东 金沙江下 游水电 晋陕宁蒙 煤电基地 负荷中心 送电至华中华东 送电至华北 华中华东 新疆煤电基地 四川水电 西藏水电 送电至华中 华东 送电至华中 跨国输电 跨国输电 n我国一次能

8、源与用电 需求分布极不均衡 n电力流主要由西北 西南煤电 水电基地 流向东部受端中心 输电距离长 输送容 量大 n多个大型受端中心已 经形成 n未来随着能源开发西 移和北移速度加快 大型能源基地与能源 消费地之间的输送距 离越来越远 能源输 送的规模越来越大 负荷中心 第一章 绪论 11 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 图4 中国风电场分布图 第一章 绪论 12 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力

9、发电原理风力发电原理 Tibet 西藏 Northwest power grid 西北电网 Central China power grid 华中电网 Taiwan 台湾 South China power grid 南方电网 图5 千万千瓦风电基地 North China power grid 华北电网 East China power grid 华东电网 Northeast power grid 东北电网 n蒙东 蒙西 5780 n吉林2200 n甘肃1270 n河北1200 n新疆1080 n江苏1000 n总装机容量 12630万千瓦 n风电上网电量 约2810亿千 瓦时 第一章 绪论

10、 n蒙东 蒙西 5780 n吉林2200 n甘肃1270 n河北1200 n新疆1080 n江苏1000 n总装机容量 12630万千瓦 n风电上网电量 约2810亿千 瓦时 13 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 表2 2009年底我国风电装机情况 第一章 绪论 14 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 12153 第一章 绪论 图6 2000 2008年中国累计风电装机容量

11、图7 2008年全球累计风电装机容量前10 2006年10月 我国首台拥有自主知识产权的1 5MW风力发电机 组在沈阳华创风能有限公司正式出厂 1 1 风电的发展现状 15 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 三 风力发电的优缺点 1 优点 1 有利于可持续发展 2 有利于环境保护 3 缺点 1 间接的不可再生能源利用和污染物排放 2 可能对鸟类造成伤害 3 噪声问题 4 对视觉景观的影响 5 对无线电通信的干扰 6 安全问题 第一章 绪论 1 1 风电的发展现状 16 主编及制作 刘赟

12、主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 风车是最早利用风能的机械设备 在644年由波斯 人阿布 鲁鲁亚发明 结构简单 整体为木质结构 旋 转轴垂直于地面 主要用来磨制谷物 1 2 风车起源 第一章 绪论 17 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 中国在13世纪中叶 利用简易的垂直轴风车来进 行提水灌溉 碾米等工作 翼板由竹竿和帆布构成 垂 直轴旋转 第一章 绪论 18 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟

13、 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 最早的水平轴风车源于欧洲 1119年 布拉班特 现分为两部分 分属荷兰和比利时两国 有柱风车 Post Windwill 发明 后来 迅速从欧洲的西北区域传播到北 欧和东欧 如芬兰和俄国 柱风车采用全木质制作 两 个世纪后 一种名为塔风车诞生 风车固定在一个由石 块砌成的圆柱塔的顶部 这种风车主要是从法国传到地 中海区域 后在16世纪 荷兰对此类风车进行了极大地 改进 产生了新的风车 这就是荷兰风车 荷兰风车塔 顶可以旋转 允许变向 应用范围广阔 19世纪荷兰风 车已经极为完善 第一

14、章 绪论 19 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 最早的水平轴风车为柱风车 其特点是整个风车都固 定在一个柱轴上 并围绕其旋转 一 柱风车 第一章 绪论 20 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 管状柱风车 仅顶部可旋转 结构特点 底座成金字塔形且固 定不旋转 其顶部固定的风轮可以 根据风向调节旋转 风车内结构简 单 取消了复杂的磨结构 只有风 轮齿轮 传动齿轮和风车轴承等 用途

15、 泵水 磨制谷物及锯木 第一章 绪论 21 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 塔风车 与柱风车结构相似 主要在地中海区域广 泛使用 风车的支撑成塔状结构 由石料砌成 塔 顶用于固定风车 并可旋转 第一章 绪论 22 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 荷兰被誉为 风车之国 荷兰坐落在地球的盛行西 风带 濒临大西洋 是典型的海洋性气候的国家 海陆 风长年不息 这就给缺乏水力和动力资

16、源的荷兰利用风 力 提供了优越条件 荷兰风车 磨粉 最初 对经济具有重要意义 16 17世纪 各路水道 运往荷兰利用风车加工木材 大麻子和亚麻子 肉桂和 胡椒 造纸 围海造陆工程 根据当地的湿润多雨 风向多变的气候特点 荷 兰对风车进行了改革 使荷兰风车比柱风车的功能更强 大 能够满足当时各种动力需求 如磨粉 泵水和锯木 等 并给风车配上活动的顶篷 为了能四面迎风 又把 风车的顶篷安装在滚轮上 这种风车 被称为荷兰式风 车 二 荷兰风车 第一章 绪论 23 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理风力发电原理风力发电原理 主编及制作 刘赟主编及制作 刘赟 风力发电原理风力发电原理 最大的荷兰风车有几层楼高 翼板长达20m 有的风车由 整块大柞木做成 18世纪末 荷兰全国的风车约有12000台 每台有6000马力 1马力 746W 这些风车用来碾谷物 粗 盐 烟叶 榨油 压滚毛呢 毛毡 造纸以及排除沼泽地的 积水 20世纪以来 由于蒸汽机 内燃机 涡轮机的发展 依靠 风力的风车则变得暗淡无光 但因风车利用的自然风力 无 污染 用之不竭 所以不仅被荷兰人民一直沿用至今 而