關(guān)于離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的研究
2015-04-29 00:00:00曾偉健
【摘 要】進入二十一世紀以來，人民的生活水平在不斷的提高，但是經(jīng)濟的增長帶來的是資源的浪費，和環(huán)境的污染，近幾年來，環(huán)境的惡化進一步加大，政府對于環(huán)境的重視程度不斷提高，隨著國民素質(zhì)的普遍提高，環(huán)保意識不斷的增強。那么為了緩解環(huán)境的壓力，人們開始研發(fā)新型能源。風能作為一種新型能源，逐漸受到人們的重視。風能具有很多有點。它最重要的是無污染，能量來自于自然界存在的風力。在一些地區(qū)，風力發(fā)電已經(jīng)成為了主要的電力來源，緩解了火力發(fā)電造成的環(huán)境污染。本文就風力發(fā)電中的離網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)做系統(tǒng)的介紹。希望能夠?qū)窈蟮娘L力發(fā)電系統(tǒng)提供一些參考和借鑒，將風力發(fā)電的一些前景展現(xiàn)出來，以供人們參考。
【關(guān)鍵詞】風力發(fā)電；離網(wǎng)原理；特性；發(fā)展前景
隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及不可再生能源的大量消耗，風能作為一種綠色能源已成為研究的熱點。風力發(fā)電有很多的優(yōu)點，例如：占地少、無污染等。在各個地區(qū)都受到了廣泛地歡迎。隨著科技的發(fā)展，風力發(fā)電技術(shù)不斷提高，離網(wǎng)型系統(tǒng)作為比較古老的系統(tǒng)慢慢的被社會所淘汰，它對偏遠地區(qū)的人們來說還是極其重要的。同時，它在各方面的原理對于風力系統(tǒng)的發(fā)展具有指導意義。
1.風力發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀
風力發(fā)電無需借助外部能源，風險性小，也不會造成大氣污染。這些優(yōu)點使得風力發(fā)電得到了廣泛應用和大力發(fā)展。
目前，絕大多數(shù)國家都已應用了風力發(fā)電系統(tǒng)。我國擁有著較為豐富的風力資源，是較早利用風力發(fā)電的國家。我國的偏遠地區(qū)由于地形、自然條件的限制，電網(wǎng)無法到達，此時離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)便處于無可替代的地位，為人們帶來了極大的便利。
1.1國內(nèi)風力發(fā)展現(xiàn)狀
我國于20世紀60年代初期開始發(fā)展風能發(fā)電，首先采用的是離網(wǎng)式小風機技術(shù)。我國因沒有充分依靠國內(nèi)機電制造業(yè)基礎，沒有吸收引進國外先進技術(shù)，力求自主研發(fā)。這就導致了我國風電建設比較落后。目前，國內(nèi)的風電容量設備大部分是從國外引進的成套設備，致使風力發(fā)電設備成本增高，為了保證收益，導致電費增高。與火力發(fā)電、水力發(fā)電相比，缺少市場競爭力。經(jīng)過我國政府有關(guān)部門的積極規(guī)劃和支持，我國在風電裝機容量的世界排名從2004年的第10位歷經(jīng)3年躍居到了第5位，發(fā)展迅猛，由此可見，我國的風力發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
1.2國外風力發(fā)展現(xiàn)狀
美國等西方國家于20世紀80年代開始研發(fā)風力發(fā)電技術(shù)，并將風力發(fā)電進行商業(yè)化運營。世界風力發(fā)展總體上處于上升趨勢，裝機容量以每年30%的增長率增加，外國風力發(fā)電的發(fā)展方式和先進技術(shù)，對我國風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有一定的借鑒意義和促進作用。世界上大部分國家已經(jīng)把發(fā)展風電作為本國能源建設的一個重點項目來扶持。風力發(fā)電對經(jīng)濟的促進作用不容小覷，無論是從世界的角度還是從我國的角度，風力發(fā)電都將成為世界能源領(lǐng)域里的主力軍。
2.離網(wǎng)型小風電的現(xiàn)狀
我國開始嘗試并網(wǎng)型風力發(fā)電前，主要是依靠離網(wǎng)型風力發(fā)電。內(nèi)蒙古、新疆等地較為廣泛的應用了離網(wǎng)型小風電技術(shù)，1997年就已經(jīng)有155000臺微型風力機在牧區(qū)、山區(qū)運行。極大滿足了農(nóng)牧民家用電需求。但近年來，由于風力發(fā)電技術(shù)的迅猛發(fā)展，大部分地區(qū)開始采用大風機發(fā)電技術(shù)，離網(wǎng)型小風電逐漸萎縮。
2.1應用領(lǐng)域
目前，應用離網(wǎng)型小風點機組的仍然是地處偏遠地區(qū)或無供用電地區(qū)的農(nóng)、牧、漁民。其中，內(nèi)蒙古在政府的大力支持下憑借其獨有的地理優(yōu)勢和豐富的風能資源，大力發(fā)展了離網(wǎng)型小風電，成為我國最廣泛應用離網(wǎng)型風電機組的地區(qū)。
2.2技術(shù)方面
由于重視程度的不足，導致技術(shù)上不能快速提高，配件質(zhì)量不過關(guān)，性能過差，蓄電池和逆變控制器極大影響了發(fā)電系統(tǒng)的效率。離網(wǎng)型風電發(fā)電技術(shù)相對于大風機發(fā)電技術(shù)較為落后。
2.3生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟利潤
生產(chǎn)小型風力發(fā)電機組的原材料價格不斷上漲，而主要購買小型風力發(fā)電機組的又是經(jīng)濟收入有限的農(nóng)、牧、漁民。廠家漲價空間受限，利潤不斷減小，導致廠家積極性下降。
3.離網(wǎng)型小風力發(fā)電系統(tǒng)的原理及其特性
3.1發(fā)電機的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)原理
離網(wǎng)型風力發(fā)電機組，別名獨立運行的風力發(fā)電機組。其運行主要分為兩個大階段：一是，通過風輪將風能轉(zhuǎn)化為機械能。二是，風輪通過帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)從而將風能轉(zhuǎn)化成的機械能再轉(zhuǎn)化為電能。離網(wǎng)型風力發(fā)電機組的部件組成有很復雜，主要有風輪、發(fā)電機、逆變器等。
3.2發(fā)電系統(tǒng)特性
離網(wǎng)型小型風力發(fā)電系統(tǒng)即可以采用直流發(fā)電機，也可以采用交流發(fā)電機。目前主要采用永磁電機，極大簡化了發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
3.3風輪機系統(tǒng)特性分析
永磁直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)把風力作為原動力，將風輪機和永磁同步發(fā)電機同軸聯(lián)接，利用風輪機將風能轉(zhuǎn)化為機械能再轉(zhuǎn)化為電能。風電轉(zhuǎn)化效率由風輪機對風能的捕獲能力決定。
3.4儲能裝置特性分析
由于風能具有不確定性和間接性，故當風力發(fā)電機獲得足夠的電能時，必須配備適當?shù)膬δ苎b置將多余的電能存儲起來，以便弱風或無風期間可以正常供電。為了實現(xiàn)風力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定不可或缺的便是儲能裝置。
3.5電能變換電路的功能特性
風速是在不斷變化的，極不穩(wěn)定，導致風力發(fā)電系統(tǒng)中輸出的電壓和電流也是不穩(wěn)定的。需采取整流后獲得直流電，可以通過電池控制器對蓄電池充電，或給直流負載供電。
4.發(fā)展前景
我國地域遼闊，地形復雜，一些偏遠地區(qū)電網(wǎng)無法到達，此時離網(wǎng)型小風電就發(fā)揮了極其重要的角色。為偏遠地區(qū)的人民帶來了電能，極大的便利了人們的生產(chǎn)和生活。
4.1融入城市
目前離網(wǎng)型小風電主要應用于偏遠地區(qū)，其實它完全可以走進我們的城市，既可以方便我們用電，又可以作為一種景觀，供人們欣賞。
4.2風力發(fā)電在農(nóng)業(yè)上的應用
有的果蔬需要冷藏才可以保持新鮮度，若這些果蔬無法按時發(fā)往城市就會給農(nóng)民帶來不小的困擾，所以我們可以在農(nóng)田附近建造小型的冷藏庫，利用風力發(fā)電帶動壓縮機制冷，以實現(xiàn)制冷效果。
隨著地下水的不斷減少，農(nóng)民灌溉出現(xiàn)了問題，很多時候根本打不上水來。我們便可以利用風能發(fā)電帶動水泵運作。方便農(nóng)民灌溉。
冬天天氣寒冷，導致大棚里溫度過低，蔬菜無法生長，目前好多農(nóng)家采用用燈泡打光來提高大棚里的溫度。這是我們便可以在大棚旁邊建立一個小型風能發(fā)電站來為燈泡供電。
5.結(jié)語
離網(wǎng)型小型風力發(fā)電系統(tǒng)因其占地少、安裝方便、生產(chǎn)周期短、無污染等優(yōu)點廣泛應用于偏遠地區(qū)，但我們不應局限于此，要充分發(fā)揮其特性，為人類創(chuàng)造福利。這對環(huán)境保護和我國的能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整有著極其重要的作用。更是緩解了能源危機，減少了人們對石油等不可再生能源的依賴性。展望未來，隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，科學技術(shù)的不斷進步，風電機組的成本會逐漸降低，工作效率也將逐步提高。這無疑將會把風能發(fā)電逐步推向世界前沿，其發(fā)展前景是巨大的，其帶來的社會效益也是無法估量的。 [科]
【參考文獻】
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