风力发电的发展

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摘要：在风电生产过程中既不会产生任何污染物,也不会造成太多的内部能量损耗,同时,因风能属于天然资源,无处不在、无时不有,开发成本十分经济,属于一种节能、洁净、廉价型的优质能源。风力发电是风能利用最重要的形式,也是当今世界能源开发利用中技术最成熟、最具商业化开发前景的领域之一。 19世纪末,丹麦首先研制成功了风力发电机组,并建成了世界第一座风力发电站。一个世纪以来,世界各国纷纷研制了类型各异的风力发电设备, 风力发电的重要意义不断受到国际社会的普遍关注与高度重视,对风力发电的学术研究和推广普及工作取得了相当突出的进展。

关键词：新能源 风能 风力发电

Abstract: In the wind power production process either does not produce any pollutants, it will not cause too much of the internal energy loss, while the wind is due to natural resources, everywhere and at all times there is a very economical development costs, belonging to a kinds of energy saving, clean, inexpensive type of high-quality energy. Wind power is the most important form of wind energy utilization, is today the world's energy development and utilization of technology the most mature, most commercial development of promising areas. 19th century, the first successful development of the Danish wind turbine, and built the world's first wind power station. For a century, the world's countries have developed different types of wind power equipment, wind power continued significance of the general concern of the international community and attaches great

importance to academic research on wind power and popularize prominent work has made considerable progress.

Keywords: New energy wind energy wind power

1.风力发电概述

风力发电原理

把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是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。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。

风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵）。风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般

修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内。发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；中国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。

风力发电优缺点

风能的发展对环境有正面影响和负面影响.未来的发展将依赖于如何使正面影响达到最大,而同时负面影响保持在最低. 优点：1）风能为洁净的能量来源。2）风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。3）风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。4）风力发电是可再生能源，很环保。5)风能发电不会释放二氧化碳,不会带来酸雨,大雾和放射等污染,也不会造成对陆地海水,和水资源的污染.风能的大规模使用可能是减少二氧化碳排放的最经济快速的方法. 缺点：1）风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失，目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高；2）在一些地区，风力发电的经济性不足；许多地区的风力有间歇性，更糟糕的是如等地在电力需求较高的夏季及白日，是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储量能技术发展；3）风力发电需要大量土地兴建风力发电厂，才可以生产比较多的能源；4）进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建；5)风力机引起的电磁干扰,当风力机被放置在一台收音机,电视机或微波收发器之间时,他有时会反射一些电磁射线,其反射波与原信号会混合在

一起,到达接收器.这可能造成原信号很大的扭曲.有些风力机使用薄木板做的叶片就可以避免这样的问题,因为薄木板可以吸收的无线电波大于反射的电波. 6）现在风力发电还未成熟，还有相当发展空间；

2.风力发电背景

发展新能源

目前，生活于地球这颗行星上的人数已超过60亿，到本世纪中期，大有达到百亿之势，维持人类日常生活、文化，需消费大量的能源。但过度的能源消耗在促进人类发展的同时，会使地球环境恶化，甚至成为威胁人类生存的因素。在20世纪100年间，全世界人口从亿增长了倍，但消费的能源以惊人的速度增长到原来的9倍，由于消耗的大部分能源来自矿物燃料，必然导致二氧化碳排放量增加，因此大气温室效应不断加重。如果21世纪继续维持这种能源消耗增长之势，社会生活大有无法维继的危险。因此，为了今后人类的可持续发展，由传统的矿物燃料向太阳能、风能之类的绿色可再生能源的转变是能源发展的必然趋势。联合国副秘书长、联合国环境规划署执行主任阿西姆·施泰纳也表示：“风力发电迅速发展，正在成为实现全球低碳、高效经济的核心技术之一。在哥本哈根达成一个具有雄心的协议，有助于风能在更多国家推广。

风能的利用

风能作为一种重要的可再生能源，是地球上最古老，最重要的能源之一，它具有蕴藏量巨大、可再生、分布广、无污染等特点，风力发电已成为世界可再生能源发展的重要方向。目前利用风力发电已成为风能利用的主要形式，受到世界各国的高度重视，而且发展速度非常快。与热力发电设施不同，风力发电不需要冷却水，应用风力发电可使公用系统

用水减少17%，相当于不需在建设80GW的新燃煤电厂。风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染；而且从经济的角度讲，风力仪器比太阳能仪器要便宜九成多。中国风能储量很大，分布面广，甚至比水能还要丰富。合理利用风能既可减少环境污染，又可减轻越来越严重的能源短缺的压力。

3风力发电国内外发展现状

风力发电历史

风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面……。现在，人们感兴趣的，首先是如何利用风来发电。风是一种潜力很大的新能源，有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分重新有了长足的发展。作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村，边疆，作为解决生产生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。

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。例如，欧美都公布了2030 年风电满足20%甚至更多电力需求的宏大目标，这也为全球风电的长期发展定下了基调。从国际能源署（IEA）2012 年颁布的《2050 年能源技术情景》判断，2012-2050年，全球风电平均每年增加7000 万千瓦，风电将成为一个庞大的新兴电力市场。

国内风力发电发展现状

我国是世界上风力资源占有率最高的国家之一，同时也是世界上最早利用风能的国家之一。据资料统计，我国10 m 高度层风能资源总量为3226GW，其中陆上可开采风能总量为253GW，加上海上风力资源，我国可利用风力资源约为1000GW。如果风力资源开发率可达到60%，仅风电一项就可支撑我国目前的全部电力需求。我国利用风电起步较晚，和世界上风电发达国家如德国、美国、西班牙等相比还有很大差距。风电是20 世纪80 年代开始迅速发展起来的，初期研制的风机主要是1kW、10kW、55kW、220kW 等小型风电机组，后期开始研发可充电型风电机组，并在海岛和风场广泛应用。至今，我国已经在河北张家口、内蒙古、山东荣城、辽宁营口、黑龙江富锦、达坂城、广东南澳和海南等地建成了多个大型风电场，并且计划在江苏南通、灌云及盐城等地兴建GW 级风电场。截止2007 年底，我国风机装机总量已达 GW，年发电量占全国发电量的%左右，比2000 年风电发电量增加近10 倍。2012 年一年新增风电装机容量625 万千瓦，比过去20年累计的总量还多，新增装机增长率约为%。累计风电装机容量约1215 万千瓦，占全国装机总量的%，累计装机增长率为106%。风电装机主要分布在24 个省，比2007 年增加了重庆、云南和江西三个省。2006 至2012 年风电增长状况。

中国为了推动并网风电的商业化发展，国家明确提出我国风电发展的规划目标：2005 年全国风电装机总量达到100 万千瓦，2012 年全国风电装机总量达到400 万千瓦，2015 年全国风电装机总量达到1000 万千瓦，2020 年全国风电装机总量达到2000 万千瓦，占全国总装机容量的2%左右。可以预计，中国即将成为世界风电发展令人瞩目的国家之一。

参考文献：

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2. 白兴忠.江国琪等.风电接入对西北电网辅助服务的影响 中国电力

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4. 张伯明.高等电力网络分析 清华大学出版社

5. 周双喜.王海超等.风力发电运行价值分析 电网技术