2022年风力发电技术 .pdf

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。风力发电技术风力发电机一般有风轮、发电机（包括装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转， 它把风的动能转变为风轮轴的机械能。发电机在风轮轴的带动下旋转发电。风轮是集风装置，它的作用是把流动空气具有的动能转变为风轮旋转的机械能。一般风力发电机的风轮由2 个或 3 个叶片构成。在风力发电机中，已采用的发电机有3 种， 即直流发电机、 同步交流发电机和异步交流发电机。风力发电机中调向器的功能是使风力发电机的风轮随时都迎着风向，从而能最大限度地获取风能。一般风力发电机几乎全部是利用尾翼来控制风轮的迎风方向的。尾翼的材料通常采用镀锌薄钢板。限速安全机构是用来保证风力发电机运行安全的。限速安全机构的设置可以使风力发电机风轮的转速在一定的风速范围内保持基本不变。塔架是风力发电机的支撑机构，稍大的风力发电机塔架一般采用由角钢或圆钢组成的桁架结构。 风力机的输出功率与风速的大小有关。由于自然界的风速是极不稳定的， 风力发电机的输出功率也极不稳定。风力发电机发出的电能一般是不能直接用在电器上的，先要储存起来。 目前风力发电机用的蓄电池多为铅酸蓄电池。常识 1：风电项目建设涉及的环节1、获取当地气象数据2、根据气象数据分析资源情况3、项目地点测风4、风资源评估5、了解电网、土地、物价、税收情况6、编制项目建议书7、项目建议书的批复立项（入网承诺、电价承诺、土地使用承诺、贷款承诺）8、可行性研究报告9、上报主管部门审查批复10、组织项目小组或项目公司（组织考察设备厂、落实资金到位、获得开工许可）11、组织设备招标工作12、签订供货合同13、工程施工组织（土建工程施工、电气工程施、工风力机组生产制造）14、设备安装、调试、试运行15、设备预验收16、风电场的运行维护管理名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 常识 2：风力发电行业的工作文件风力发电行业的支持政策主要有国家有关部委出台的法律及管理办法风电上网政策、风电电价政策、风电项目土地征用政策及风电企业税收政策等。1、2006 年 1 月 1 日， 可再生能源法正式实施，2、财政部2006 年出台的可再生能源发展专项资金管理暂行办法，对可再生能源专项资金的扶持重点、申报及审批、财务管理、考核监督等做出全面规定。3、2005 年 7 月出台的关于风电建设管理有关要求的通知， 通知中明确规定了风电设备国产化率要达到70以上，未满足国产化要求的风电场不许建设，进口设备要按章纳税。三大法规是： 可再生能源发电有关管理规定、 可再生能源产业指导目录和可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法。发改委 七号文件 给风电投资热大泼凉水今年国家发改委下发的可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法（下称 七号文件）仍然明确规定：风力发电项目的上网电价实行政府指导价，电价标准由国务院价格主管部门核准按照招标形成的价格确定。这样就使得招标电价过低，让风电投资商难以赢利，所以近年来风电招标，最后能够中标的绝大部分都是国企，而民营和外资企业则微乎其微。我国政府几易其稿最终出台的七号文件 规定风能定价仍然实行招标特许制度。国家发改委能源局处长史立山的话很有代表性，他说：招标是促进竞争，谁有能力谁来干。风力发电从技术上来看，丹麦、荷兰的风力发电技术趋于成熟。风电上网政策“电网管理部门应允许风电场就近上网，并收购全部上网电量”摘自电政法 1994461 号风力发电场并网运行管理规定(试行 )风电电价政策“风电场上网电价按发电成本加还本付息、合理利润的原则确定， 并兼顾用户承受能力，增值税在价外计征。高于电网平均电价部分，其差价采取均摊方式，由全网共同负担，电力公司统一收购处理。 ”摘自电政法1994461 号风力发电场并网运行管理规定(试行 )“各级电力行政主管部门应支持并协调风力发电上网及销售工作，电网管理部门应允许风电场就近上网，坚持全社会公平负担的原则，电网管理部门收购风电电量，应以物价部门批准的上网电价全部收购，其电价高于电网平均电价的部分在全省(市、区)电网范围内均摊。同时支持风力发电跨省(网)销售。”摘自国经贸电力19991286 号关于进一步促进风力发电发展的若干意见“新建和现已具备条件的核电企业应参与市场竞争；风电、地热等新能源和可再生能源企业暂不参与市场竞争，电量由电网企业按政府定价或招标价格优先购买，电力市场成熟时由政府规定供电企业售电量中新能源和可再生能源电量的比例，建立专门的竞争性新能源和可再生能源市场”摘自国办发 200362 号关于印发电价改革方案的通知风电项目土地征用政策“风电项目所在地政府要在征地等方面给予项目支持。风电场建设用地，按每台风机基础实际占地面积征地， 属于风电场附属设施用地也按实际占地面积征地，属建设期临时用地，按建设期时间征用，风机基础地用地可依法按划拨方式提供。”摘自广东省计基2001587 号关于促进我省风电发展的意见名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 关于风电项目税收优惠政策“自 2001 年 1 月 1 日起，对下列货物实行按增值税应纳税额减半征收的政策：(一)利用媒矸石、媒泥、油母页岩和风力产生的电力”摘自财税 2001198 号财政部、国家税务总局关于部分资源合利用及其他产品增值税政策问题的通知常识 3：风电项目的投资构成风电项目的投资主要是由以下部分构成：1、风力发电机组占整个投资的70；2、土建工程6；3、电气工程10；4、安装工程3；5、财务成本4；6、其他（含征地、设计勘测等）7从上可以看出，风力发电机组对总投资的影响非常大，开发商应予以充分重视。常识 5：风力发电项目的度电成本风力发电项目的发电成本主要包括折旧费用、财务费用、 运行维护费用等。上述各项费用所占比例如下。折旧费用 64.72； 银行利息21.32； 材料费用4.97%； 工资和福利2.9%； 其他费用2.79%；维修费用2.65%；摊销费用0.65% 从上中可以看出：设备折旧费在发电成本中占的比例最大，而折旧费主要来源于总投资中的设备购置和安装。因此对于风力发电这种一次性投资较大的项目，应特别注意控制投资总额。常识 6：给定区域内单机容量对总装机容量的影响风电场建设中， 经常会有一种观点认为在一个风电厂排布中，使用大机组能排得更多一些，实际情况并不一定这样。尤其在开阔地貌，如草原和戈壁滩，同一块区域里究竟可以排布多少 600kW 或者 1500kW 机组？可以作如下比较：在排布风力发电机组时，通常相邻两台风机的横向间距大约是3 5 倍的叶轮直径，纵向间距是58 倍的叶轮直径。根据内蒙和新疆达坂城地区的风向玫瑰图，发现这些地区主风向非常明确，因此在考虑风机排布时，通常将横向间距设置成3.5 倍的叶轮直径，纵向间名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 距设置成7.5 倍的叶轮直径。 而 600kW 机组的叶轮直径通常为43 米，则横间距为150.5 米，纵间距 322.5 米。我们在 9 平方公里土地内一共可以排布200 台 600 千瓦机组，合计容量为120000kW 。而同样在这个9 平方公里的地区，排布1500 千瓦机组，也将横向间距设置成3.5 倍的叶轮直径，纵向间距设置成7.5 倍的叶轮直径，通常1500kW 机组叶轮直径为70 米，则横向间距为245 米，纵间距为525 米。我们在 9 平方公里范围内一共可以排布75 台 1500 千瓦机组，合计容量为112500kW。所以，在9 平方公里的面积内排布600kW 机组可以排布的装机容量是120000kW ，而排布 1500kW 机组可以排布的装机容量是112500kW 。我们可以得出结论：单机容量的增大并不能在单位面积内多排布风机。甚至在一定情况下容量还会超过大机组。关于这个问题我们还可以从单位千瓦的占地面积来考虑：单台 600kW 机组如果按照横间距3.5D(D 是指叶轮直径)，纵间距 7.5D 计算。相应的占地面积为一个长方形。单机占地面积S 3.5D7.5D=150.5 322.5=48536.25 米 2。600kW 机组每千瓦占地面积单机占地面积/单机容量 S/P48536.25/600=80.89 米 2/kW 。单台 1500kW 机组如果按照横间距3.5D(D 是指叶轮直径)，纵间距7.5D 计算。相应的占地面积为一个长方形。单机占地面积S 3.5D7.5D=245525=128625 米 2。1500kW 机组每千瓦占地面积单机占地面积/单机容量 S/P 128625/1500=85.75 米 2/kW。通过上述两种方法的分析，我们可以得出结论：不能简单的以单机容量的大小来判断一块给定区域内总装机容量的大小。常识 7：不同类型风力机对吊装能力的要求风机型号轮毂高度（ m） 叶轮直径（ m） 叶轮重量（ T） 塔架重量（ T） 机舱重量（ T）吊车型号（T）600kW 40 43 9 34 23 150 （汽吊）750kW 50 48.4 14 53 23 160 （汽吊）850kW 65 52 20 71 22 150( 履吊 ) 900kW 46 52.2 16.5 40 24.5 150( 履吊 ) 1000kW 70 58.6 33 127 55 280( 履吊 ) *1） 1200kW 69 62 30.5 97.3 10.5+42 150( 履吊 ) 1250kW 60 66 18.8 94 44 250( 履吊 ) 1300kW 60 60 21.5 98 51.4 250( 履吊 ) 1500kW 64.7 70 28 80 50 250( 履吊 ) 1500kW 65 70 33 100 56 280( 履吊 ) 2000kW 60 80 37.2 110 61.2 280( 履吊 ) 备注： *1）为直接驱动式的风力机，在吊装时先吊机舱（10.5T） ，后吊电机（ 42T） ，也可以整体机舱吊装，履吊需要加大。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 常识 8：功率曲线与发电量功率曲线反映了风力发电机组的功率特性，是衡量机组风能转换能力的指标之一，设备验收时功率曲线往往是被重点考核的对象。其实，评价一种机型功率曲线的好坏不应单纯地只关注那些图表中所给定的“风速功率”对应值，还应根据现场情况进行具体分析：风力机组的功率特性关键取决于叶片的气动特性和机组的控制策略。众所周知， 叶片的气动设计实际上是一个优化的结果，受其他条件限制，无法达到所有风速工况下效率均最好的目标。 而机组实际运行的外部条件可能与设计存在较大差异，因此需要采取技术措施以实现发电量最大。一般来讲， 失速型机组应根据风频分布调整合适的安装角，使风频最高的风速段出力最好。 而变桨距机组则应根据湍流等风速特性优化控制策略。因此为了追求发电量优化的目标，实际的功率曲线与理论值会存在一个合理的偏差。常识 9：风资源状况的评价指标年平均风速：以测量记录的风速计算出的某一高度的年度平均风速。风功率密度：气流垂直通过单位面积的风的能量，单位：W/m2 年有效风速小时：在一年之中风速在3m/s-20m/s 之间出现的累积时间。年有效风能功率密度：根据年有效风速范围内采集到的数据计算出单位垂直面积的风的能量。表 1：风功率密度等级表高度风功率密度等级10 米 50 米 应用于并网型风力发电风功率密度（ W/m2） 年平均风速参考值（m/s） 风功率密度（ W/m2） 年平均风速参考值（m/s）1 100 4.4 200 5000 6 风能次丰富区150-200 4000-5000 5.5 左右风能可利用区100-150 2000-4000 5 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 风能贫乏区100 2000 4.5 上述表 1 用于小区域内风能资源的评价，主要是指针对实际测风数据进行评估的指标。表 2 用于大区域内风能资源的评价，针对还未安装测风塔利用气象站数据对一个地区风能资源进行评价时使用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -