《可再生能源》风能的开发与利用.ppt

可再生能源 -风能的开发与利用内容风能的概念世界风能的发展历史风力技术与系统中国风力发电发展风的形成风能是太阳能的一种表现形式，太阳能辐射的2太阳照射到地球表面，地球表面不同的地形、地貌各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动，空气流动的结果就是风 风与风能的形成 成因：太阳的辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布不均，空气沿水平方向运动，形成风。高低纬度的温度差异风速的描述风力等级风的名称陆地地面物的征象相应风速（km/h）(m/s)0无风 大气稳静，炊烟直上11732.6风的特点多变性风速与风向总是在不断的变化，完全是随时间随机的变化规律性随昼夜、季节变化，风速、风向产生变化高度风速随高度的增加而变大地形地貌对风速的影响狭管作用摩擦作用山谷风效应绕流作用风能的概念是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量。空气流具有的动能称风能。空气流速越高，动能越大。人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机，以产生电力，方法是透过传动轴，将转子（由以空气动力推动的扇叶组成）的旋转动力传送至发电机。风能的利用利用方式：利用方式：机械能、风力发电有利因素：有利因素：普遍性、持久性风力发电是一种干净的自然能源，没有环境污染的问题。风电技术日趋成熟，产品质量可靠，可用率已达95%95%以上，风力发电的经济性日益提高，发电成本已接近煤电，低于油电与核电风力发电场建设工期短，单台机组安装仅需几周，从土建、安装到投产，只需半年至一年时间不利因素：不利因素：密度小、间歇性风能的利用形式风力提水。灌溉、磨面、舂米，用风帆推动船舶前进数千年来，风能技术发展缓慢 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有了新的发展。科学家研究风力发电，电解水，产生氢气储存氢能，解决风的间歇性和电能量存储的问题风能资源地球风能约为2.74109MW可利用风能为2107MW，是地球水能的十倍只要利用上地球1%的风能就能满足全球能源的需要降低成本，提高产出，是普及风能发电必须克服的障碍 风能密度 通过截面积的风所含的能量，常以W/m2表示。风能密度与空气密度有直接关系一般，海边地势地，气压高，空气密度大，风能密度就高。高山气压低，空气稀薄，风能密度就小些。如果高山风速大、气温低仍有相当大的风能潜力。风能的计算风能密度的计算公式：风能=0.53A风能密度W=（Nii3）/（2N）式中W平均风能密度，W/m2i等级风速，m/sNi等级风速i出现的次数N各等级风速出现的总次数空气密度，kg/m3世界风能的发展历史 人类开发利用风能的历史风帆助航、风力发电、风车提水风电路灯微型风力发电机风车欧洲利用风能的历史12世纪风车从中东传入欧洲。16世纪，荷兰人利用风车排水、与海争地，在低洼的海滩上建国立业。在蒸汽机出现之前，风力机械是动力机械的一大支柱，但因竞争不过蒸汽机、内燃机等而被淘汰。19 世纪丹麦人首先研制了风力发电机。1891年，丹麦建成世界第一座风力发电站。20世纪70年代后，风力发电蓬勃发展。21世纪中叶，风能成为世界能源供应的支柱之一。世界各国的风力发电状况美国世界上风力机装机容量最多的国家，超过2X104MW，每年还以10的速度增长瑞典、荷兰、英国、丹麦、德国、日本、西班牙，制定了相应的风力发电计划风力发电技术日趋受到世界各国的普遍重视。目前全世界风电装机容量达到490万千瓦，而且还在以年均60的速度增长，反映了当今国际电力发展的一个新动向。预计年风电将进入每个欧洲家庭 在整个欧洲创造300万个工作机会重振衰退的工业和不景气的行业创造几百万欧元的新能源市场使欧洲走上使用完全清洁能源供应系统之路，即安全、可靠和环境可持续发展提供比煤电和核电更廉价的能源我国利用风能的历史3000年前的商代：开始出现帆船唐代：“乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海”明代：郑和下西洋明代后：宋应星天工开物有：“扬郡以风帆数扇，俟风转车，风息则止”方以智著的物理小识有：“用风帆六幅，车水灌田，淮阳海皆为之”中国沿海沿江地区的风帆船和用风力提水灌溉或制盐的做法，一直延续到20世纪50年代 中国风能发展需要制度创新中国风力资源丰富，但风电发展落后原因：缺乏透明、完整、可持续、有效力的风能政策和法律制度国家发改委制定的可再生能源中长期发展规划指出：到2020年中国风电装机容量将达到2000万瓦，要实现这一目标需要制度创新风力技术与系统微型风电机风机、蓄电池、控制器、逆变器大型风电机叶轮；传动系统；发电机；刹车系统；偏航系统；塔架；控制监测系统大型风电场并网供电 风力发电系统的种类并网的风电系统涡轮风机产生电力 进入交流变频系统 转换为交流电网频率的交流电 进入电网由于风电的输出功率不稳定 风电场装机容量占所接入电网的比例不宜超5%-10%，且电网需配备一定的备用负荷独立的风电系统向用电负荷供电风力发电逆变器 直流电 蓄电池 混合型风电系统风力发电+柴油机发电风力+（水电解制氢+氢能发电）风电技术的发展趋势单机容量增大风电机桨叶的变化桨叶长度增长，最长的叶片达50m桨叶叶形的优化设计桨叶的材料由玻璃纤维增强树脂 强度高质量轻的碳纤维 向柔性发展塔架高度上升控制技术的发展海上风力发电我国风力发电的发展 中国的风能资源大气环流的影响海陆和水体的影响地形对风能分布的影响山脉海拔中小地形我国的风力资源我国探明风能理论储量为32.26亿KW可发利用为2.53亿KW，近海可利用风能7.5亿KW东南沿海是最大风能资源区，风能密度为200W/M2300W/M2大于6m/s的风速时间，全年3000h以上就可取得较大经济利润效益中国地形特点我国的风力资源风能资源丰富的地区主要分布在西北、华北和东北的草原和戈壁，以及东部和东南沿海及岛屿西部地区的风能资源占全国风能资源的50%以上甘肃省实际可开发的风能储量为1143万kW青海省为2421万kW新疆维吾尔自治区为3433万kW内蒙古自治区为6178万kW。云南省和西藏自治区也有很多地区可以利用风能。我国风能资源区划风能丰富区东南沿海、山东半岛、辽东半岛三北地区松花江下游区风能较丰富区东南沿海内陆和渤海沿海区三北的南部区青藏高原风能可利用区两广沿海区大小兴安岭地区中部地区风能贫乏区川云贵和南岭山地区雅鲁藏布江和昌都区塔里木盆地西部区我国的风力资源利用160亿元风能发电计划即将启动，拟在全国范围选择20个10万千瓦以上的大型风电场国家发展改革委员会关于开展全国大型风电场建设前期工作的通知 发改办能源(2003)408(2003)408，季风气候是我国风力开发的优势冬季季风在华北长达6个月，东北长达7个月东南季风则遍及我国的东半壁全国风力资源的总储量为每年1616亿亿kwkw近期可开发的约为1 16 6亿亿kwkw内蒙古、青海、黑龙江、甘肃等省风能储量居我国前列，年平均风速大于3m3ms s的天数在200200天以上 中国有效风能密度分布潜在市场及发展趋势西部大开发、提高边远地区农牧民生活水平，需要小风电1985年前生产的小型风力发电机组需要更新换代边远地区、海岛的部队驻军、边防哨所、微波站、气象台站、沿海和内陆湖泊养殖业没有常规电源的地方中国出口小型风电机的数量在逐年增加国家“光明工程”、“全球环境基金世界银行中国可再生能源商业化促进项目”农业部、财政部设立的“农村小型公益设施建设补助资金农村能源项目”风电领域大有可为我国现有风电装机约为50万千瓦，如果以年平均40%的速度上升，到2020年，将能期望上升至1亿千瓦，即占2020年电力装机10亿千瓦的10%，占发电站总量的5%。风电技术已相当成熟，风电成本已具有市场竞争能力，在国外风电成本已下降到比火力发电略高一些，并仍在不断下降中。我国将能期望由西南地区的水电、东南沿海地区风电和东北西北地区的风电分别实现各个不同地区发展所需电力。