风是最常见的自然现象之一,是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”,流动空气具有的动能称之为风能。因此,风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织(WMO)和中国气象局气象科学研究院分析,地球上可利用的风能资源为200亿kW,是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为253亿kW,海上可利用的风能是陆地上的3倍,50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍,风能资源非常丰富。风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一。风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水,而且还有风力致热、风帆助航等。因此,开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力,从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。风力发电是一种技术最成熟的可再生能源利用方式,发电机是风力发电机组中将风能转化为电能的重要装置,控制技术是风力机安全高效运行的关键。
1、国内外风电发展历史、现状
人类最早使用的能源之一风能,远在公元前2000年,埃及、波斯等国已出现帆船和风磨,中世纪荷兰与美国已有用于排灌的水平轴风车。我国是世界上最早利用风能的国家之一,早在距今1800年前,我国就有风力提水的记载。1890年丹麦的P拉库尔研制成功了风力发电机,1908年丹麦已建成几百个小型风力发电站。自二十世纪初至二十世纪六十年代末,一些国家对风能资源的开发,尚处于小规模的利用阶段。随着大型水电、火电机组的采用和电力系统的发展,1970年以前研制的中、大型风力发电机组因造价高和可靠性差而逐渐被淘汰,到二十世纪六十年代末相继都停止了运转。这一阶段的试验研究表明,这些中、大型机组一般在技术上还是可行的,它为二十世纪七十年代后期的大发展奠定了基础。1980年以来,国际上风力发电机技术日益走向商业化。主要机组容量有300kW、600kW、750kW、850kW、1MW、2MW。1991年丹麦在Vi
deby建成了世界
f上第一个海上风电场,由11台丹麦Bo
us450kW单机组成,总装机495MW。随后荷兰、瑞典、英国相继建成了自己的海上风电场。目前,已经备离岸风力发电设备商业生产能力的厂家,主要有丹麦的Vestas(包括被其整合的NEGMico
),美国的GE风能,德国的Nordex、Repower、PfleidererProko
、Bo
us和德国著名的E
erco
公司。单机额定功率覆盖范围从2MW、23MW、36MW、42MW、45MW到5MW。叶轮直径从80m、824m、100m、110m、114m、116m到126m。人类对于风能的开发利用也很早就开始了。但是,近代火力、水力发电机的广泛应用和20世r