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綠能知識:小型風力發電機安裝地點選擇

       

小型風力發電機裝機地點對於發電量以及安全運行是非常重要的,以下介紹供參考:

一個好的裝機地點應該具有兩個最基本的要求:較高的平均風速和較弱的紊流。

(1)平均風速越高,小型風力發電機機的輸出功率和發電量就越大。

風的能量與風速的三次方成正比。例:5m/s風速的風能約為4m/s風速的風能的2倍。

(2)小型風力發電機裝機地點的氣流不平穩、紊流嚴重,小型風力發電機風機受到的破壞力就大,不利於小型風力發電機的長年安全運行,而且紊流還會大幅度減少發電量。

風機的塔架盡可能的高,因為離地面越高,風速越大,氣流更平穩。

在平坦的地區,小型崗力發電機機的推薦安裝高度不低於8m。樹木及各類建築對氣流會形成障礙,氣流在這些障礙的前方與後方均會形成一個滯緩而紊亂的紊流區域,應該避免將風機裝在這類區域內。塔架高度至少要比100m內的最高障礙物高出2m。

低轉速多轉子風力發電機

       

隨著能源的日益緊張各國都在投鉅資尋找新的能源,而風能又是新能源中最成熟最有開發價值的綠色能源,發電機在風能利用方面又是最關鍵部件,傳統結構的發電機與實際應用存在著很多矛盾,風力發電機要求低轉速建壓大電流低阻力矩,和要求的頻率。要想達以上四點,發電機必須增加極數,增大體積,體積的增大必然增大了啟動阻力矩影響效率,所有的交流發電機都基同一個原理:1、導體在磁場中運動的速度;2、被導體切割的磁場強度;3、切割磁力線導體的有效長度,根據這一原理我探索思考,要想設計一種好的風力發電機,首先要適應風況,在新結構方面尋找方向。下面我對幾種結構不同的發電機做一簡單的說明:

1、垂直軸無鐵芯內外雙轉子發電機採用內外雙轉子間隙磁場切割導體,使磁場強度大大增強,定子為非磁性材料製成,完全消除了無功功率和定子鐵芯的渦流損耗,有效的降低了繞組的電阻值和啟動阻力矩,增大了有功功率的輸出。

2、內外雙定子發電機共設內外兩套繞組轉子為公用,轉子內外兩磁場同時切割內外兩套繞組,有效的提高了磁極的利用率,同時可增加定子的槽數和繞組的線徑,減少銅損提高效率。雙轉子雙定子電機都不屬空芯杯結構。

風力發電的技術發展

       

風力發電技術是涉及空氣動力學、自動控制、機械傳動、電機學、力學、材料學等多學科的綜合性高技術系統工程。目前在風能發電領域,研究難點和熱點主要集中在風電機組大型化、風力發電機組的先進控制策略和優化技術等方面。

風力發電機組機型及容量的發展

柔性直流輸電:風電並網新技術

       

“通俗地講,在現有的電網中使用了柔性直流輸電系統,相當於在電網中接入了一個閥門和電源,它不僅可以有效地控制其上面通過的電能,隔離電網故障的擴散,而且還能根據電網需求,自身快速、靈活、可調地發出或者吸收一部分能量。”中國電科院賀之淵博士介紹道,“這對優化電網的潮流分佈,增強電網穩定性,提升電網的智慧化和可控性,都具有一定的作用。”

從技術上來說,柔性直流輸電是以電壓源換流器為核心的新一代直流輸電技術,其採用最先進的電壓源型換流器和全控器件,是常規直流輸電技術的換代升級。相比於交流輸電和常規直流輸電,在傳輸能量的同時,還能靈活地調節與之相連的交流系統電壓。具有可控性較好、運行方式靈活、適用場合多等顯著優點。

交流並網的技術瓶頸

目前,使用交流並網是絕大多數風電場並網的選擇。但是風電場通過交流並網目前普遍存在一些技術瓶頸:

首先,使用交流並網需要風電場和所連接的交流系統必須嚴格保持頻率同步,而風機對並網處交流母線電壓波動較為敏感。現有運行經驗表明,交流系統電壓波動是風機退網的主要原因之一。

現代變速雙饋風力發電機的工作原理

       

現代變速雙饋風力發電機的工作原理就是通過葉輪將風能轉變為機械轉距(風輪轉動慣量),通過主軸傳動鏈,經過齒輪箱增速到非同步發電機的轉速後,通過勵磁變流器勵磁而將發電機的定子電能併入電網.如果超過發電機同步轉速,轉子也處於發電狀態,通過變流器向電網饋電.

最簡單的風力發電機可由葉輪和發電機兩部分構成,立在一定高度的塔幹上,這是小型離網風機. 最初的風力發電機發出的電能隨風變化時有時無,電壓和頻率不穩定,沒有實際應用價值.為了解決這些問題,現代風機增加了齒輪箱、偏航系統、液壓系統、刹車系統和控制系統等.

齒輪箱可以將很低的風輪轉速(1500千瓦的風機通常為12-22轉/分)變為很高的發電機轉速(發電機同步轉速通常為1500轉/分).同時也使得發電機易於控制,實現穩定的頻率和電壓輸出.偏航系統可以使風輪掃掠面積總是垂直於主風向.要知道,1500千瓦的風機機艙總重50多噸,葉輪30噸,使這樣一個系統隨時對準主風向也有相當的技術難度.

風機是有許多轉動部件的,機艙在水平面旋轉,隨時偏航對準風向;風輪沿水準軸旋轉,以便產生動力扭距.對變槳矩風機,組成風輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉,以便適應不同的風況而變槳距.在停機時,葉片要順槳,以便形成阻尼刹車.

生物質能資源有哪些?

       

依據是否能大規模代替常規化石能源,而將其分為傳統生物質能和現代生物質能。傳統生物質能主要包括農村生活用能:薪柴、秸稈、稻草、稻殼及其他農業生產的廢棄物和畜禽糞便等;現代生物質能是可以大規模應用的生物質能,包括現代林業生產的廢棄物、甘蔗渣和城市固體廢物等。

依據來源的不同,將適合於能源利用的生物質分為林業資源、農業資源、生活污水和工業有機廢水、城市固體廢物及畜禽糞便等五大類。

(1)林業資源林業生物質資源是指森林生長和林業生產過程提供的生物質能源,包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業中的零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等;木材采運和加工過程中的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等;林業副產品的廢棄物,如果殼和果核等。

(2)農業資源農業生物質能資源是指農業作物(包括能源植物);農業生產過程中的廢棄物,如農作物收穫時殘留在農田內的農作物秸稈(玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉稈等);農業加工業的廢棄物,如農業生產過程中剩餘的稻殼等。能源植物泛指各種用以提供能源的植物,通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氫化合物植物和水生植物等幾類。

風力發電機並網控制的方式

       

風力發電機的並網控制直接影響到風力發電機能否向輸電網輸送電能以及機組是否受到並網時衝擊電流的影響。

並網控制裝置有軟並網,降壓運行和整流逆變三種方式。

軟並網裝置:

非同步發電機直接並網時,其衝擊電流達到額定電流的6~8倍時,為了減少直接並網時產生的衝擊電流及接觸器的投切頻率,在風速持續低於啟動風速一段時間後,風力發電才與電網解列,在此期間風力發電機處於電動機運行狀態,從電網吸收有功功率。

降壓運行裝置:

軟並網裝置只在風力發電機啟動時運行,而降壓運行裝置始終運行,控制方法也比較複雜。該裝置在風速低於風力發電機的啟動風速時將風力發電機與電網切斷,避免了風力發電機的電動機運行狀態。

整流逆變裝置:

整流逆便是一種較好的並網方式,它可以對無功功率進行控制,有利於電力系統的安全穩定運行,缺點是造價高。隨著風電場規模的不斷擴大和大功率電力電子設備價格的降低,將來這種並網裝置可能會得到廣泛的應用。

風電場接入電力系統的方案主要由風電場的最終裝機容量和風電場在電網所處的位置來確定。

什麼是海上風電?

       

海上風電多指水深10米左右的近海風電,它以其不佔用土地,對環境影響較少,且風電機組單機容量更大,年利用小時數更高等特點,受到了世界各國的廣泛關注。自上世紀90年代以來,海上風電經過十多年的探索,技術已日趨成熟。到2006年底,全球海上風電裝機容量已達到90萬千瓦,特別是丹麥和英國發展較快,裝機達到40萬千瓦和30萬千瓦。據歐洲風能協會預測,到2010年,海上風電將會達到1000萬千瓦,2020年達到7000萬千瓦,發展前景十分廣闊。

我國海上風能資源豐富,且主要分佈在經濟發達、電網結構較強、又缺乏常規能源的東南沿海地區。開發建設海上風電場,是緩解該地區能源環境壓力、促進當地經濟社會可持續發展的有效措施。經過二十多年的努力,我國風電產業已初具規模,風電設備製造、工程設計、施工安裝、運行管理和專案開發建設管理水準明顯提高,我國第一個海上風電項目——上海東海大橋10萬千瓦海上風電專案招標工作已經完成,正在開展有關前期工作,已具備建設首座海上風電的基本條件。因此,為開發利用我國海上風能資源,為今後進一步發展海上風電積累經驗,加快海上風電示範專案建設是必要的。

風力發電機的分類

       

風力發電機類型

根據定槳矩失速型風機和變速恆頻變槳矩風機的特點,國內目前裝機的電機一般分為二類:

1,非同步型

(1)籠型非同步發電機;功率為600/125kW 750kW 800kW 12500kW   定子向電網輸送不同功率的50Hz交流電;   (2)繞線式雙饋非同步發電機;功率為1500kW   定子向電網輸送50Hz交流電,轉子由變頻器控制,向電網間接輸送有功或無功功率。

2,同步型

(1)永磁同步發電機;功率為750kW 1200kW 1500kW 由永磁體產生磁場,定子輸出經全功率整流逆變後向電網輸送50Hz交流電   (2)電勵磁同步發電機;由外接到轉子上的直流電流產生磁場,定子輸出經全功率整流逆變後向電網輸送50Hz交流電   根據葉片形式的不同,現有風力發電機分為以下兩類:

3,水準軸

世界上目前利用最多的形式,功率最大5MW左右。

4,垂直軸

什麼是風電特許權?

       

風電特許權是指由風力資源區所在地政府或其授權公司,在對風力資源初步勘測基礎上,劃定一塊有商業開發價值、可安裝適當規模風力發電機組的風力資源區,通過招標選擇業主;中標業主應按特許權協定的規定承擔專案的投資、建設和經營的所有投資和風險。

在特許期間,業主擁有項目的所有權和經營權;政府承諾收購該專案利用風力發出的所有電能,由所在地電網管理部門與開發商簽署期限不短於專案經營期的購電合同,電價由投標報價確定。特許期一般為20~25年,期滿後,風電專案的所有資產的所有權和使用權無償移交給當地政府或指定代理人。