新能源技术风力发电樊资料.pptx

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1、 本章主要内容本章主要内容3.1 3.1 风的特性及风能利用风的特性及风能利用3.2 3.2 风力发电机组及工作原理风力发电机组及工作原理3.3 3.3 风力发电机组的控制策略风力发电机组的控制策略3.4 3.4 中国风电和世界风电中国风电和世界风电第1页/共21页 绪 论 在新能源发电技术中，风力发电是其中最接近实用和推广的一种。风力发电是一个综合性较强的系统，涉及空气动力学、机械、电机和控制技术等领域。风力发电是在大量利用风力提水的基础上发展起来的，它首先起源于丹麦，目前丹麦已成为世界上生产风力发电设备的大国。20世纪70年代世界连续出现石油危机，随之而来的环境问题迫使人们考虑可再生能源利

2、用问题，风力发电很快重新提上了议事日程。风力发电是近期内最具开发利用前景的可再生能源，也将是21世纪中发展最快的一种可再生能源。第2页/共21页3.1 3.1 风的特性及风能利用风的特性及风能利用风的产生 风是大气对流运动的表现形式，由太阳辐射热和地球自转、公转和地表差异等引起。地球上风的运动第3页/共21页风的特性与风能风的特性与风能1 1、风的表示法、风的表示法（1 1）风向的表示法）风向的表示法 风吹来的地平方向定为风的方向。风向一般用16个方位表示，也可以用角度表示。观测风向的仪器，目前使用最多的是风向标。风向方位图第4页/共21页 风频指风向的频率，即在一定时间内某风向出现的次数占各

3、风向出现总次数的百分比。可用“风频玫瑰图”来表示。风频玫瑰图 在实际的风能利用中，总是希望某一风向的频率尽可能大些，尤其是不希望在较短的时间内出现风向频繁变化的情况。第5页/共21页（2 2）风速的表示法）风速的表示法 由于风时有时无、时大时小，每一瞬时的速度都不由于风时有时无、时大时小，每一瞬时的速度都不相同，所以风速是指一段时间内的平均值，即平均风速。相同，所以风速是指一段时间内的平均值，即平均风速。国际上的单位为国际上的单位为m/sm/s或或km/hkm/h。风速频率，即一定时间内某风速时数占各风速出现风速频率，即一定时间内某风速时数占各风速出现总时数的百分比总时数的百分比。风速频率分布

4、曲线 从风能利用的观点看，曲线2所代表的风况比曲线1表明的要好。第6页/共21页（3 3）风速与风级）风速与风级 风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象，按风力的强度等级来估计风力的大小。国际上各种现象，按风力的强度等级来估计风力的大小。国际上采用的为蒲福风级，从静风到飓风共分为采用的为蒲福风级，从静风到飓风共分为1313个等级。个等级。风力等级与风速的关系：式中 VNN级风的平均风(m/s)；N风的级数。第7页/共21页第8页/共21页2、风的特性（1）风的随机性 风的产生是随机的，但可以根据风随时间的变化总结出一定的规律。如地面上夜

5、间风弱，白天风强；高空中夜里风强，白天风弱，这个逆转的零界高度为100150m。我国大部分地区风随季节变化的情况是：春季最强、冬季次之、夏季最弱。（2）风随高度的变化而变化 第9页/共21页 风速沿高度的变化 风速随高度的升高而增大，具体变化规律与地面情况有关，一般可用下式表示：h0为参考高度一般取10米，v0为10米高度的风速，n取0.160.20 密度沿高度的变化规律第10页/共21页3 3、风的能量、风的能量 （1 1）风能密度风能密度 空气在空气在1s1s内以速度内以速度流过单位面积流过单位面积产生的产生的 动能。表达式为动能。表达式为：（2）风能 空气在1s内以速度流过面积为S截面的

6、动能。表达式为：（3）风能的特点 优点：蕴量巨大、可再生、分布广泛、没有污染 缺点：密度低（只有水力的1/816）、不 稳定、地区差异大第11页/共21页4 4、风能资源、风能资源风能资源储量估算值是指离地面10米高度层的风能资源量，而非整个大气和近地层的风能量。估算方法是，设测试风轮的扫掠面积为1m2，相邻风轮的间距为10米（前后左右），每个风轮的占地100m2,那么1平方公里可以装1万台，有1万平方米的截面积上的风能可利用，该截面积乘以当地的风能密度就是该地风能资源储量。第12页/共21页根据上述方法计算出的全国理论储量为32.26亿kW。实际可开发为2.53亿kW，不包括海上资源。有效风

7、速 风力机可利用的风速范围，一般320(25)m/s。有效风能密度 有效风速范围内的风能密度。有效风时数 一年内有效风速范围内的累计时数。第13页/共21页 根据理论计算，太阳辐射到地球的热能中约2%转变成风能，大气总风能为1017kW，可开发利用的总量约35000亿kW，是水能的10倍。风能的来源第14页/共21页风能资源（世界）第15页/共21页 风能资源的利用，取决于风能密度和可利用风能年风能资源的利用，取决于风能密度和可利用风能年累积小时数。按照有效风能密度的大小和累积小时数。按照有效风能密度的大小和3-20m/s3-20m/s风速风速全年出现的累积小时数，我国风能资源的分布可划分为全

8、年出现的累积小时数，我国风能资源的分布可划分为4 4类区域。类区域。1.风能丰富区 风速3m/s以上超过半年、6m/s以上超过 2200h的地区。“三北”地区（东北、华北和西北）和某些沿海地区。2.风能较丰富地区 风速3m/s以上超过4000h、6m/s以上超过1500h的地区。东部沿海地区、“三北”地区南部和青藏高原中心区。第16页/共21页3.风能可利用区 风速3m/s以上超过3000h、6m/s以上达 1000h的地区。新疆、甘肃、宁夏部分地区和内陆地区。4.风能贫乏区 平均风速较小或者出现有效风速的时间较少的地区。云贵川、雅鲁藏布江和塔里木盆地。第17页/共21页中国风能资源分区第18页/共21页风能的利用风能的利用 风能的利用主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能量，一般利用风推风车的转动以形成动能。第19页/共21页风能转换与应用情况第20页/共21页感谢您的观看。第21页/共21页