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1、风力发电技术及工程论文 姓名：谢典峰 学号：0804310149 班级：过程装备与控制工程081班 日期：2010年6月22日浅谈风力发电 摘要：随着现代工业的飞速发展，人类对能源的需求明显增加，而地球上课利用的常规能源日趋匮乏。据专家预测：煤炭还可以开采221年、石油39年、天然气只能用60年，如何能够实现能源的可持续发展？唯一的出路就是有计划地利用常规能源、节约能源、开发新能源和可再生能源。目前电能产生主要靠火力发电，但火力发电产生大量污染，为减少对大气的污染，实现能源的可持续发展，世界各国都积极发展风力发电，可以预见，在今后10年，风力发电必将成为世界各国更加重视和重点开发的能源之一。*
2、风力发电技术概念风力发电技术是把风能转变为电能的技术。通过风力发电机实现，利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。一、风力发电的发展史风能利用具有悠久的历史，而将其用于发电却只有100多年时间。18871888年冬，美国人布拉什安装了一台被现代人认为是一台自动运行的且用于发电的风力机。这台发电机仅为12kW，却是庞然大物叶轮直径足有17m，有144个由雪松木制成的叶片。风力机运行了20年，用来给他家地窖里的蓄电池充电。，1 891年由丹麦PLCoat教授设计建站的采用蓄电池充放电方式供电， 并获得试验成功和推广， 是世界上第座风力发电试验站。直至1910年，
3、丹麦已建立起一百座5 kW25kW 的世界上最早的风力发电站，在十九世纪束，丹麦就拥有工业用风力机2500多台， 提供2942W 的动力，还有4600多台的农用风力机， 其后，小型风力发电机在世界各国得到了迅速发展， 到二十世纪三十年代各国相继开始研制中型、大型风力发电机，1939年美国研制成功额定功率为1250kW的风力发电机， 其设计风速为134ms，凰轮直径为533m， 塔高45m， 安装在山高为610m的佛蒙特州的拉特兰的格兰德帕圆顶山上，这是一座当时世界容量最大的卧轴风力发电站。1945以后丹麦研制了12、45和200kW三台风力发电机并投入运行井人公用电网。1 950年法国制造过1
4、30kw风力发电机。1955年西德和造了100kW风力发电机。1957年， 丹麦制造了一台300kW， 额定风速为15ms的风力发电机。1958年， 法国制造了一台800kW 的风力发电机成功地运转至1961年。二次世界大战后， 由于当时能源短缺， 各国纷纷研制大型风力发电机，终因经济、技术上的原因，直到六十年代末利用风力发电总的来说没有明显进展。1973年起， 西方国家由于石油危机的爆发，现代科学技术的发展， 各国又重新开始普遍重视和发展风力发电，井出现了一个蓬勃发展的崭新局面。进入八十年代以来，风力发电，已朝着大型化、商品化， 实用化的方向发展。目前世界上在试运行的单机容量最大的风力发电机
5、组是美国的MOD一5A型7300kW ，其风轮直径为1307m(400ft)， 轮毂高为817m(250ft)， 但出现了一些机械故障。1987年7月安装在美国夏威夷州Oahu岛上的一台也是美国MOD-sB型3200kW 机组， 是当争世界上研制成功并仍在正常运行的最大风力发电机组，其风轮直径为975m (300ft)、轮毂高为61m (186ft)。整个运行操作由现代技术操纵。这就有力地说明了由于材料、电子技术、控制设备、计算技术等新工艺、新技术的迅猛发展， 推动了风力发电的发展， 使风力发电的技术水平进入到一个新阶段，而且要求越来越高。中国的风力发电是于20世纪50年代后期开始进行研究和试
6、点工作的，当时在吉林、辽宁、新疆等省、区建设了容量在10kw以下的小型风力发电场，但其后就处于停滞状态。到了20世纪70年代中期以后，在世界能源危机的影响下，特别是在农村、牧区、海岛等地方对电力迫切需求的推动下，中国的一些地区和部门对风力发电的研究、试点和推广应用又给予了重视与支持，但在这一阶段，其风电设备都是独立运行的。二、风力发电技术及工程内容风力发电技术是一门多学科综台性很强的技术科学，也是-门应用科学。风力发电机是该硕系统工程中的关键溃置。所谓风力发电机是由风能转化为电能的装置。就是说，风力发电机组是指由风轮、传动系统，发电机、储能设备、塔架及电气系统等组成的整个装置。因此风能资源是风
7、能利用系统设计中的首要问题，风的能量和功率不仅是风电系统设计的出发点和依据。更是使用者选择风力发电机或机组种类的出发点和依据。 由于风力发电机组系统的设备都安装在野外运行使用， 常年累月， 年复一年地置于特殊环境条件下，反复经受狂风暴雨，严寒冰冻、烈日爆晒， 云雾潮气侵蚀的严重考验。同时风力发电机组系统设备的用户往往又都居住在交通不便， 技术水平低、维修保养差的少煤缺电或电网无法达到而风力资源又较丰富的沿海岛屿、偏僻山地、荒野的农、牧、渔等地区， 这就要求风力发电， 供电、用电设备的整机系统必须保证技术先进， 产品质量过关， 一定要适合风能特点的运行可靠，运行转速范围宽、效率高、维修方便、控制
8、及发供电性能良好I配套的每个部件必须适应整机的技术要求， 每项技术必须过关。配置的叶片(风轮)的材质强度是风力发电机成败的关键， 因为它是在不断的疲劳状态下进行工作的， 所以在选择风轮材料时， 首先必须考虑的是材料的疲劳性能的最大承受能力。综上所述， 为使风力发电机组在使用期内能经济有效安全运行， 必须对整机系统精心设计， 台理配置， 严格把好每个技术关键， 选用优质材料，利用先进工艺，综合考虑结构强度， 振动疲劳， 风力负荷，叶片应力， 调速机构、限速装置等方面的最佳技术参数和技术匹配方案。当然随着科学技术的不断发展， 风力发电技术也在不断改进、完善和提高， 这是人类历史的发展和科学进步的发
9、展。三、风力发电利用现状风电视目前世界上增长最快的能源，装机容量持续每年增长超过20%；但就2005年而言，电网中增加超过10000MW新容量，年投资额近100亿欧元。到2005年底，全球风力发电装机容量达59113MW，足以供应约3000万欧洲普通家庭或7500万欧洲居民的电力需求。虽然全世界风电装机容量的69.2%在欧洲，其他地区也开始形成有一定规模的市场，目前约有50多个国家加入了风力发电的行列，估计整个行列就业的员工超过15万人。在国内，直到1986年，在山东荣城建成了中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。截至200
10、6年底，全国累计安装风力发电机组3311台，装机容量2589MW，风力发电场100多个，其中兆瓦级以上风力发电机组366台，占总机组数量的11%。市场在不断扩大，风电的成本也在大幅度下降。仅在过去5年，风电每千瓦时的成本就下降了20%多。风电已经可以与新建燃煤电厂竞争，在一些地方，它甚至可以与燃气电厂匹敌。风电机组的单机容量也有所增加，最大型的商业机组，目前容量达5MW，而正在研究制造的新型样机，单机容量则超过6MW。四、风力发电的前景如前所述， 风力发电的研制、利用取得了很大进展。广泛开辟风力发电新局面的基础已奠定。目前，美国、瑞典、联邦德国、荷兰、丹麦、英国、苏联、日本等世界各国正在继续积
11、极实施各自制订的风力发电的远近发展规划，如美国在加利福尼亚州已建有几十个风力田。现在风力发电的新设计，新技术、新材料层出不穷，在数量上超过了任何一种机械，最新颖的设计如美国有人设计一种翼缘喷气式风力机，这种风力发电的动力来自风吹过轮叶产生的升力和翼缘喷气产生的反冲力。还有一种独特的设计是没有活动部件的无翼风力机。“风透镜 ”是又一项崭新的设计。更有一塔多机的新技术， 即在一座钢铁架上设置几付轮叶发电， 以此捕获更多的风能。因此，可以断言风力发电技术和材料必将有更大的突破。与此同时， 应注意到我国的风力发电与世界上先进国家相比无论在风力发电成本、机组并网运行规模、加工制造工艺、产品质量、科研设计
12、水平的广度和深度等方面都存在着相当的差距， 当然， 只要认真对待，重视科研， 搞好测试、点面结合， 积极推广应用， 并继续从国外引进适合我国国情的风电先进技术， 加以吸收提高，力争在较短的时间内以较少的投资研制出具有中国特色的世界一流水平的风力发电设备来，加快我国风力发电事业的发展是完垒可能的，而且也是现实的。据不完全统计，2003年年初在建项目的装机容量约为60多万kw，其中正在施工的约有10万kw，可研批复的有22万kw，项目建议书批复的有32万kw，包括两个特许权项目。如果这些项目能够如期完成，那么到2005年底合计装机可超过100万kw。预计十一五计划期间(20062010年)，全国新
13、增风电装机容量可达280万kw，因而累计装机总容量约可达400万kw。由此可见， 中国风力资源丰富，广大人民需要风电，这就标志着我国风力发电具有广阔灼市场， 潜力很大， 展现了美好的发展前景。五、结束语取之不尽用之不竭的风能资源使得风力发电有着广阔的发展前景，而风能利用必将为世界的环保事业、能源结构的调整，减少对进口能源依赖作出巨大的贡献。展望未来随着风电机组制造成本的不断降低，化石燃料的逐步减少及其开采成本的增加，将使风电渐具市场竞争力，因此其发展前景将是十分巨大的。 参考文献：1、宋海辉 风力发电技术及工程 中国水利水电出版社 2009年 2、尹炼、刘文洲风力发电 中国电力出版社 2002年 3、姚兴佳宋俊风力发电机组原理与应用 机械工业出版社 2009年 4、何显富 风力机设计、制造与运行 化学工业出版社 2009年 5、刘万琨 风能与风力发电技术 化学工业出版社 2007年 6、都志杰、马丽娜 可再生能源离网发电实用技术问答丛书-风力发电 化学工业出版社 2009年
