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1、我國風電產(chǎn)業(yè)急需發(fā)展的三大技術(shù)我國風電產(chǎn)業(yè)急需發(fā)展的三大技術(shù)(一)陸地微風高效新型風電機我們應該在風電機的推廣普及上尋找突破口”,我國地域遼闊,急需用電、大量用電的地方很多,任何山區(qū)、草原、邊防站、海島、勘探單位、企業(yè)廠礦,冶煉單位等,這些地方蘊藏著巨大的開發(fā)空間,如果這些市場得到開發(fā),都用上大型風電設(shè)備,不但可以使這些風電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能得到釋放,還可能會出現(xiàn)產(chǎn)能不足的問題。所以我們要在風電機的普及推廣上下功夫,大幅提高風電機微風發(fā)電性能,適合在全國各地推廣;大幅降低風電機成本,使風電成本小于火電和水電,提高風電的競爭能力。我們知道葉片的設(shè)計制造是一個復雜的多學科綜合工程,包含有空氣動力學、
2、結(jié)構(gòu)動力學、材料力學、材料學、彈性力學、數(shù)學當量計算、風載荷特性等知識?,F(xiàn)在的風輪葉片是根據(jù)空氣動力學原理,參照直升飛機的漿葉形狀設(shè)計的,不是風直接吹動葉片,而是靠風吹過葉片正反面空氣流動的速度不同,產(chǎn)生一定的壓力差形成推力。這種結(jié)構(gòu)在微風狀態(tài)下,空氣動力性能肯定是很弱的,就象飛機速度低沒有升力一樣,在這種狀態(tài)下起決定作用的主要是結(jié)構(gòu)動力性能,就是受風面積的大小,決定著獲得風力的大小。而結(jié)構(gòu)動力性能在目前的葉片設(shè)計中沒有得到應有的重視,我們應該補上這一課,加強對葉片的結(jié)構(gòu)動力性能的研究和設(shè)計,大幅提高葉片的受風面積,降低葉片的重量,大幅提高風電機的微風發(fā)電能力。風變小了,我們的風電機該怎樣變?
3、這個問題是我們必須面對的問題,隨著地球環(huán)境的變暖,風越來越小了,大風的頻率也越來越少了,這些我們都可以明顯感覺到。國家氣候中心高級工程師江澧曾到輝騰錫勒等國內(nèi)幾家起步較早的風電場考察,電場工作人員對于風的減弱已經(jīng)有了直觀感受。江澧說,除了測風儀留下的歷史記錄,寒潮、沙塵暴、溫帶氣旋等天氣事件的逐年減少,也都是風速減小的佐證。此次研究中,江澧發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象,即在風能資源相對匱乏的內(nèi)陸地區(qū),無風的日子減少了,風速在4米/秒8米/秒之間的和風日數(shù)反倒增加了。因此,發(fā)展適合陸地使用的微風高效型風電機是我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。因為現(xiàn)有葉片是以空氣動力性能為基礎(chǔ)設(shè)計的,低風速情況下空氣動力性能肯定很
4、弱,又如何來提高風能的輸出呢?因此提高微風發(fā)電性能的主要出路在于改變?nèi)~片結(jié)構(gòu),提高結(jié)構(gòu)動力性能。就像風箏有風會飛,不是靠結(jié)構(gòu)的空氣動力性能,而是靠結(jié)構(gòu)的受風面積產(chǎn)生升力;以鳥的翅膀為例也能說明這個問題,陸地上的雄鷹翅膀?qū)挾螅_叺暮Q喑岚蛘L。利用柔性智能葉片可開發(fā)出微風高效新型風電機,葉片重量可以減輕80%以上,葉片可以增大受風面積23倍。這種風電機一級風就能啟動,二三四級風就能很好發(fā)電,五級風就可以達到滿負荷,六級風以上隨著風速的增大,葉片的風載會逐漸減小,發(fā)電功率也會逐漸減小,可以完全避免葉片產(chǎn)生高風載,可以保證風電機運行平穩(wěn),避免強沖擊電流的產(chǎn)生,保證并網(wǎng)的穩(wěn)定性。這種陸地使用的微
5、風高效新型風電機,可以大幅提高發(fā)電量23倍,并附加慣性儲能裝置,保證風電機具有良好的并網(wǎng)穩(wěn)定性,并且風電機成本大幅降低60%以上,基本實現(xiàn)免維護,讓人人都敢用,人人都好用,壽命可達30年,并可以實現(xiàn)在三年內(nèi)收回投資,一次投資可享受20多年的收益,“風車一轉(zhuǎn),黃金萬兩”將變?yōu)楝F(xiàn)實。也可以使風電的價格低于火電和水電的價格,并網(wǎng)將不再是難事,反而會由于風電的價格低,而多利用風電,這將會使風電的收益大幅提高,會更大的激發(fā)人們開發(fā)風電的積極性,會使我國的風電產(chǎn)業(yè)發(fā)生飛躍式發(fā)展。我們通過一個數(shù)據(jù)計算來說明這個問題。一個千萬千瓦級風電場會有5000臺左右的風電機組,如此巨大的風電場將延綿數(shù)百公里,我們知道風
6、速的大小和方向會隨時在變化,風是有波動性的,間隔時間較長的稱為陣風,我們根據(jù)浪涌原理來計算風電場產(chǎn)生沖擊電流的大小,浪涌原理就是一排浪產(chǎn)生的能量,不會因為波谷的存在而抵消,會一直向前傳輸,我們設(shè)定風電場中風電機的排列是均勻的,設(shè)定在陣風的作用下,有100臺風電機受到風速變化的影響,我們選取2.5MW風電機數(shù)據(jù)進行計算,風電機的牌子是德國Nordex公司N80,我們?nèi)≥^低數(shù)據(jù),當風速5m/s,功率是120kw,當風速6m/s,功率是248kw。當風速變化為1m/s時,功率的變化是128kw,如果按100臺風電機計算,功率變化值就達12800kw,這一萬千瓦的沖擊能量會在電路中持續(xù)一段時間,時間的
7、長短就是這陣風移出風電場的時間,在這段時間內(nèi)還有第二陣風,第三陣風第n陣風形成沖擊電流,電路中總的沖擊電流就是n個沖擊電流之和。幾萬千瓦的沖擊能量不知道要多強大的智能電網(wǎng)才能承受?而且這個計算值已經(jīng)很小了,我們是按低風速,小的變化量進行計算的,實際的風速變化要大很多,而且風向的變化對風電機功率的影響比風速還要大。所以,實際使用中的沖擊能量要比這個值大很多,將是非常驚人的,我們必須認真對待。因此解決并網(wǎng)問題,并不是建成一個智能電網(wǎng)那么簡單,而是一項系統(tǒng)工程。目前,內(nèi)蒙古風電輸出難問題已引起國家能源局的關(guān)注,這個問題也是三北”(西北、東北、華北)地區(qū)風電基地的共性問題,關(guān)系到我國新能源建設(shè)的大局。
8、有些專家、部門認為風電是垃圾電源也不是沒有根據(jù),歐美風電技術(shù)發(fā)展了幾十年,從定漿距控制技術(shù)發(fā)展到變漿距,又發(fā)展到變轉(zhuǎn)速控制技術(shù),但仍沒有解決風電機的并網(wǎng)穩(wěn)定性問題?,F(xiàn)有風電機風小的時候還可以保持輸出功率的穩(wěn)定,但發(fā)電量很低;當風變大時風電機的輸出功率會變的越來越不穩(wěn)定,產(chǎn)生的沖擊電流甚至會對電網(wǎng)的安全造成威脅,這些問題都是客觀存在的,我們必須正確面對?,F(xiàn)有風電技術(shù)并不完善,歐美風電技術(shù)也不適合大規(guī)模并網(wǎng)使用,我們要建成陸地三峽”必須根據(jù)我國國情采用新的風電技術(shù)和新的措施。首先要采用微風高效新型風電機技術(shù),根據(jù)我國陸地風速的特點,大幅提高陸地風速范圍38米/秒的發(fā)電量,這樣可以保證白天用電高峰期
9、有大量的風電輸出,也可以保證全年有大部分時間有風電輸出;這樣可以大幅減輕調(diào)峰的壓力,減少調(diào)峰的投資。我們知道風是有波動性的,有波峰,也有波谷,間隔時間較長的稱為陣風,風速的變化必然引起風電機功率的變化?,F(xiàn)有風電機是利用葉片的慣性能量來平滑功率的波動,在低風速的情況下起作用,在高風速情況下慣性力與強大的風載相比,好比雞蛋與石頭,無法與之相抗衡。而微風高效新型風電機單獨附加了慣性儲能裝置,利用慣性儲能裝置可以有效起到削峰填谷的作用,這樣對穩(wěn)定功率輸出是非常有幫助的,也使現(xiàn)有的低電壓穿越問題迎刃而解?,F(xiàn)有葉片在高風速時,會產(chǎn)生強風載,會變的不穩(wěn)定,難以控制,造成風電機功率的急劇變化,對并網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的威脅,甚至會影響風電機的安全。而微風高效新型風電機具有高風速卸載功能,當風速超過五級時,可以通過葉片變形逐漸卸載,不會產(chǎn)生大的沖擊電流,也可以保證風電機的安全,并且還有慣性儲能裝置起到緩沖和儲能的作用,因此可以保證風電機在大風情況下相對穩(wěn)定的并網(wǎng)狀態(tài)。申請?zhí)枺?00810223
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