风力发电基础知识大全(风力发电技术视频讲解)

什么是风能?

是风能和空气的动能,指的是风所负载的能量。风能取决于风速和空气密度。

风能从哪里来?

风能是由太阳辐射能转化而来的。太阳每小时辐射地球的能量为1744.23亿千瓦。换句话说,地球每小时接收1.741017瓦的能量。风能约占太阳提供的总能量的百分之一。其次,太阳辐射能量的一部分被地球上的植物转化为生物能,转化的风能总量约为生物能的50-100倍。

风力如何计算?

风的能量是指风的动能。特定质量的空气的动能可以用下面的公式计算。能量=1/2质量(速度)2吹过特定区域的风的功率可以用下面的公式计算。

功率=1/2空气密度面积(速度)3,其中功率单位为瓦特;空气密度的单位为千克/立方米;面积是指气流的截面积,单位为平方米;速度以米每秒为单位。在海平面和15摄氏度时,干燥空气密度为1.225千克/立方米。空气的密度随着气压和温度而变化。随着高度的增加,空气密度也会降低。从上面的公式可以看出,风力与速度的三次方[立方]和风轮的扫过面积成正比。然而实际上,风轮只能提取部分风能,而不是全部。风能的总量是多少?

风能约2.74109MW,其中可利用风能2107MW,比地球上可开发水能总量大10倍。中国的风能总量是多少?

中国10米高度风能资源总储量32.26亿千瓦,其中风能资源实际可开发储量2.53亿千瓦。据估计,中国海上风能资源约为陆地的3倍,因此中国可开发的风能资源总量约为10亿千瓦。其中,青海、甘肃、新疆和内蒙古可开发风能储量分别为1143万千瓦、2421万千瓦、3433万千瓦和6178万千瓦,是中国大陆风能储量丰富的地区。风是怎么形成的?

简单来说,太阳辐射造成地球表面加热不均匀,大气压力分布不均匀;空气在水平方向运动形成风,风的形成是空气流动的结果。

大气运动的力影响是什么?

地球的运动不仅受气压梯度力的影响,还受地转偏转力的影响。由于地球上不同纬度接收的太阳辐射强度不同,在赤道和低纬度地区,太阳高度角大,日照时间长,太阳辐射强度强,地面和大气接收的热量多,温度高。在高纬度地区,太阳的高度角小,日照时间短,地面和大气接受的热量少,温度低。这种高纬度和低纬度的温差形成了南北气压梯度,使得空气水平运动。风应该沿着水平气压梯度吹,也就是垂直和等压线从高压吹向低压。此外,由于地球在旋转,空气的水平运动是有偏差的。这个力叫做地转偏转力,也叫科里奥利力。

(这个名字来自法国数学家古斯塔夫加斯帕德C奥里奥利斯1792-1843)。这个力使北半球的气流向右偏转,南半球向左偏转,所以大气的真正运动是这两个力的共同作用。地形对风有什么影响?

山谷和海峡可以改变气流方向,提高风速,而丘陵和山脉会因摩擦而降低风速,孤立的山峰会因海拔高而提高风速。什么是海风,陆风;山风,谷风?

大陆上的气流被加热,膨胀,上升*排空到海洋,在海洋上空冷却下沉,近地表海洋上的气流吹向大陆,以补偿大陆的上升流。低层风从海洋吹向大陆,称为海风;到了晚上,情况正好相反。低层风从大陆吹向海洋,称为陆风。

白天山坡升温快,温度比山谷上方同样高度的空气温度还高。山坡上的暖空气从山坡流向山谷,山谷空气补充了山坡上损失的空气。此时从山谷吹向山坡的风称为谷风。到了晚上,山坡的降温速度比同样高度的空气快,冷空气顺着山坡流入山谷,这就是所谓的山风。

为什么?

说风能是一种绿色能源?

风能是一种清洁的自然能源,不存在常规能源(如煤电、油电)、核电会造成环境污染的问题。每台平均装机容量为1兆瓦的风力发电机每年可减少排放2000吨二氧化碳(相当于种1平方英里的树)、10吨二氧化硫和6吨二氧化氮。风能发电1兆瓦时,可减少温室气体0.8至0.9吨,相当于煤或化石燃料一年产生的气体量。并且风扇不会伤害鸟类和其他野生动物。在常规能源告急和生态环境恶化的双重压力下,风能作为一种高效清洁的新能源,具有巨大的发展潜力。

发展风力发电有什么优势?

风电技术日趋成熟,产品质量可靠,可用率达到95%以上。是一种安全可靠的能源,风力发电的经济性与日俱增。发电成本接近煤电,低于油电、核电。如果考虑到煤电在环保和运输方面的间接投资,风电的经济性会好于煤电。风电场建设周期短,单台机组安装只需几周时间。从土建、安装到生产,只需要半年到一年的时间。它是燃煤和核能的。投资规模灵活,多少钱装多少机。对于沿海岛屿、交通不便的偏远山区、地域辽阔、人口稀少的草原牧场,以及远离电网、近期难以到达的农村和边境地区,可作为解决生产生活能源问题的有效途径。人类利用风能的历史

利用风能的历史可以追溯到公元前。中国是世界上最早使用风能的国家之一。公元前几个世纪,中国人就利用风提水、灌溉、磨粉、碾米,用帆推动船只前进。埃及尼罗河上的风帆船和中国的木帆船都有两三千年的历史了。唐朝有句诗“乘风破浪,会遇而直起我的阴帆,桥连很深很深的海”。可见,当时的内河航运广泛使用帆船。宋代,是中国风车应用的鼎盛时期。当时流行的垂直轴风车一直沿用至今。国外,公元前2世纪,古波斯人用立轴风车碾米。在10世纪,人们用风车提水。11世纪时,风车已在中东广泛使用。风车在13世纪传到欧洲,14世纪成为欧洲的原动力。在荷兰,风车最早用于在莱茵河三角洲的湖泊和低地抽水,功率为50马力,后来用于采油和锯木。到18世纪20年代,风力涡轮机在北美被用于灌溉农田和驱动发电机发电。自1920年以来,人们开始研究利用风力涡轮机进行大规模发电。1931年,苏联克里米亚半岛(CrimeanBalaclava)建成了容量为100kW的风力发电机,这是早期的商用风力发电机。什么是风电场?

风电场(简称风电场)是在风能资源较好的场地安装多台大型并网风力发电机,根据地形和盛行风向排列成阵列,形成集群向电网供电。风力发电机就像种庄稼一样布置在地面上,所以形象地称为“风电场”。风力发电场于20世纪80年代初在美国加利福尼亚州兴起,现在已广泛应用于

东南沿海及其邻近岛屿风能资源丰富,有效风能密度大于等于200 W/m2,沿海岛屿有效风能密度在300 W/m2以上,年风速大于等于3 m/s的约为7000 ~ 8000小时,大于等于6 m/s的为4000小时。新疆北部、内蒙古和甘肃北部也是中国风能资源丰富的地区。有效风能密度200 ~ 300瓦/平方米,年风速大于等于3米/秒5000小时以上,年风速大于等于6米/秒3000小时以上。黑龙江、吉林东部、河北北部、辽东半岛的风能资源也不错。有效风能密度在200瓦/平方米以上,年风速大于等于3米/秒5000小时,年风速大于等于6米/秒3000小时。

青藏高原北部地区有效风能密度在150 ~ 200瓦/平方米之间,年风速大于等于3米/秒为4000 ~ 5000小时,年风速大于等于6米/秒为3000小时;而青藏高原海拔高,空气密度低,有效风能密度也低。云南、贵州、四川、甘肃、陕西南部、河南、湖南西部、福建、广东和广西的山区,新疆塔里木盆地和西藏雅鲁藏布江是风能资源贫乏的地区。有效风能密度在50瓦/平方米以下,年风速大于等于3米/秒在2000小时以下,年风速大于等于6米/秒在150小时以下。风能

风力发电的经济性

由于风电市场的扩大、风电机组出力和单机容量的增加以及技术进步,风电机组的每千瓦生产成本在过去20年中稳步下降。以美国为例,风力发电成本降低了80%。20世纪80年代安装风力涡轮机时,每千瓦时的成本是30美分,但现在只有4美分。另一方面,由于风力机设计和技术的改进(如叶片翼型的改进等。),性能和可靠性的提高,塔架高度的增加,风电场选址评估方法的改进等。风力发电机组的发电量大幅增加,每平方米叶轮扫过面积的年发电量从20世纪80年代初的400 ~ 500 kWh增加到目前的1000 kWh以上。一台标准的600KW风机,在所有条件都很优秀的情况下,每年可发电约2000万kW.h,即叶轮每平方米扫掠面积年发电量可达1400 ~ 1500 kW . h,目前风电场容量系数(即一年实际发电量除以装机额定功率与一年8760小时的乘积)一般约为0.25 ~ 0.35。基于以上历史及风资源、规模、运维成本和融资因素(如利率、还款期限等。)的风电场,目前比较好的风电场风力发电成本在4分钱/kwh左右,具备与火电竞争的能力。

在风电场成本方面,中国的风电场成本高于欧洲,基本上是欧洲五年前的水平。平均每度电成本约8500元/度。建设一个装机容量10万千瓦的风电场造价约8亿-10亿元,而同等规模的火电厂造价约5亿元,水电站造价7亿元。当然,独立的非并网母线风电系统需要电池和逆变器,容量系数小,所以发电成本比并网机组高。建立风电场有哪些申请考虑?

1.因为风资源随着位置的不同而不同,所以即使在两个非常接近的位置,风资源的特征也会有很大的不同。因此,对于任何一个风电项目,都需要进行现场短期测风、长期风资源预测、风流模拟计算、发电量估算等。

2.如果需要安装一个以上的风力涡轮机,每个风力涡轮机可能会成为特定风向上其他风力涡轮机的障碍,从而产生尾流效应。应考虑尾流效应的影响

3.根据当地风的特点选择合适的风机。在风力适中的地方,变速模式可以比定速模式产生更好的电力。考虑到部分地区有台风,要选择市场坚挺的风机。根据国际电工协会标准分类,1级风力涡轮机可承受*

高负荷(设计承受每秒70米的3秒阵风)。此外,湍流强度也影响风机的选择。

4.如果风力涡轮机由电力公司以外的组织安装,则有必要向电力公司咨询连接到电网的要求。

注意通往安装地点的道路的要求(宽度和转弯半径)。这是因为长叶片等重部件需要运到安装现场,需要用吊车运到现场。

应注意从风力涡轮机到最近的电网接入点的架空电缆或地下电缆线路的要求。

应注意飞行高度限制的要求。

应注意环境影响评价的要求。

注意土地申请的要求。

应注意航空标志和警示灯的要求。

应注意对雷达和其他导航设备的影响。

风力发电机噪音大吗?风力发电机转得慢,所以噪音比较低。风力发电机的噪声源有两个,机械旋转部件的噪声和旋转叶片与空气相互作用的噪声。由于机械部分和电力电子控制的优秀设计,再加上缓慢的旋转,现代风力发电机的噪音可以尽可能的降低。风力涡轮机的分类和特性

风力发电机主要由两部分组成:

风力涡轮机——它将风能转化为机械能;发电机-它将机械能转化为电能。

根据风机两部分的不同结构类型,各自技术方案的不同特点,以及它们的不同组合,可以对风机进行多种分类。

1.如果按照风扇旋转主轴的方向(即主轴与地面的相对位置)来分类,可以分为“水平轴风扇”——旋转轴与地面平行,需要根据风向来调整叶轮的位置;“立轴风扇”——转轴与地面垂直,所以设计简单,叶轮不必随风向变化而调整方向。

2.按叶片受力方式可分为“升力风扇”或“阻力风扇”。

3.按叶片数量可分为单叶片、双叶片、三叶片和多叶片风扇。叶片的数量由许多因素决定,包括气动效率、复杂性、成本、噪音、美学要求等等。大型风力涡轮机可以由1、2或3个叶片组成。叶片较少的风力涡轮机通常需要更高的转速来从风中提取能量,因此噪音相对较大。如果有太多的叶片,它们会相互影响,降低系统的效率。目前,三叶风力发电机是主流。从美学的角度来看,3叶片风力涡轮机看起来更加平衡和美观。

4.根据风机的风向分为“逆风型”——叶轮正面对风向(即在塔前旋转)和“顺风型”——叶轮背面顺着风向。通常,逆风风扇需要某种转向装置来保持叶轮逆风。

而顺风风机可以自动对准风向,省去了转向装置。但对于顺风风机来说,由于一部分空气经过塔筒后吹向叶轮,塔筒干扰了通过叶片的气流,产生了所谓的塔影效应,降低了性能。

5.根据动力传递的机械连接方式不同,可分为“齿轮箱式风机”和无齿轮箱的“直驱式风机”。齿轮箱型风机的叶片通过齿轮箱、其高速轴和弹性联轴器将扭矩传递给发电机的传动轴。该联轴器具有良好的阻尼和吸振特性,能吸收适量的径向、轴向和角度偏差,并能防止机械装置过载。

然而,直驱风扇采用了不同的方法,采用了许多先进的技术。叶片的扭矩可以在不提高变速箱转速的情况下直接传递到发电机的传动轴上,这样风扇产生的电能也可以并网输出。这种设计简化了设备的结构,降低了故障发生的概率

6.根据叶片接收风能的功率调节方式,可分为“固定桨距(失速型)机组”——叶片与轮毂的连接是固定的。当风速变化时,叶片的迎风角度不能相应变化。由于结构简单、性能可靠,20年来,定桨距(失速)机组在风能开发利用中一直占据主导地位。“变桨单元”——叶片可以绕叶片中心轴旋转,使叶片的攻角在一定范围内(一般为0 ~ 90度)可调。其性能远高于定距单元,但结构趋于复杂。现在多用于大单位。

7.根据叶轮转速是否恒定,可分为“恒速风力发电机”——设计简单可靠,成本低,维护少。直接并网的缺点是:气动效率低,结构负荷高,引起电网波动,吸收电网无功。“变速风机”——气动效率高,机械应力小,功率波动小,性价比高,支撑结构轻。缺点:电源对压降敏感,电器价格高,维护量大。现在常用于大容量主力机型。

8.根据风力发电机组的发电机类型分类,可分为两类:

“异步发电机模型”和“同步发电机模型”可用于变速运行风机,只要选择合适的转换器装置。异步发电机可分为:

(1)笼型异步发电机-转子为笼型。由于其结构简单可靠、成本低廉、易于接入电网,被广泛应用于中小型机组。

(2)绕线式双馈异步发电机——转子是绕线式的。它直接与定子电网相连传输电能,而绕线式转子由变频器控制向电网输送有功或无功功率。同步发电机型号可分为:

(1)电励磁同步发电机——转子上绕有凸极,由外部DC电流激励产生磁场。

(2)永磁同步发电机——转子采用铁氧体永磁磁极,通常为低速多极型,无需外部励磁,简化了发电机结构,因而具有很多优点。

9.一般可以根据风力发电机组的输出电压划分为“高压风力发电机组”——风力发电机组的输出电压为10 ~ 20kV甚至40kV,可以省去风力发电机组的升压变压器,直接接入电网。它是由直驱式和永磁磁极结构组成的同步发电机的一般方案,是目前很有前途的一种风力发电机类型。

“低压风电机组”——输出端电压在1kV以下,目前市场上多采用。

10.根据风扇的额定功率,一般可分为:微电脑:10kW以下。

小型计算机:10千瓦至100千瓦

中型机器:100千瓦至1000千瓦

主机:1000kW以上(兆瓦级风扇)

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