風力發(fā)電工程在港口碼頭中的應(yīng)用

馬滔

摘 要：風力發(fā)電工程是一項多學(xué)科的，可持續(xù)發(fā)展的清潔能源。它是將風能轉(zhuǎn)換成電能，風能推動葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪帶動轉(zhuǎn)動軸和增速機，增速機帶動發(fā)電機，而發(fā)電機通過輸電電纜將電能輸送電力控制系統(tǒng)和負荷。文中主要對風力發(fā)電路燈技術(shù)基本原理及碼頭風能發(fā)電有利因素進行了探討，并對發(fā)展趨勢作了展望。

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電；碼頭；系統(tǒng)工程；節(jié)能

1 風能歷史發(fā)展與現(xiàn)狀

人類對風能的利用已有幾千年的歷史，最初主要是利用風力提水灌溉，到現(xiàn)代風能的大面積應(yīng)用。

目前，風能的開發(fā)利用已經(jīng)形成相當?shù)囊?guī)模，其發(fā)展大致可分為5個不同時期： ①1977～1988年，歐洲對國家級海上風電場的資源和技術(shù)進行研究；②1990～1998年，進行歐洲級海上風電場研究；③1991～1998年，開發(fā)中型海上風電場；④1999～2005年，開發(fā)大型海上風電場和研制大型風力機；⑤2005年以后，開發(fā)大型風力機海上風電場。

我國較大規(guī)模地開發(fā)和應(yīng)用風力發(fā)電機，特別是小型風力發(fā)電機，始于70年代，當時研制的風力提水機用于提水灌溉和沿海地區(qū)的鹽場，研制的較大功率的風力發(fā)電機應(yīng)用于浙江和福建沿海，小型風力發(fā)電機的研究和推廣得到了長足的發(fā)展。風能提供給人類世界的許多好處是令人矚目的：保護環(huán)境、促進經(jīng)濟發(fā)展、供應(yīng)的多樣及安全、發(fā)展迅速，使得電網(wǎng)更加規(guī)?；?。

2 基本原理

風力發(fā)電是將風能轉(zhuǎn)換成電能，風能推動葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪帶動轉(zhuǎn)動軸和增速機，增速機帶動發(fā)電機，而發(fā)電機通過輸電電纜將電能輸送電力控制系統(tǒng)和負荷。

小型風力發(fā)電機組的組成：小型風力發(fā)電機組一般由下列幾部分組成：風輪、發(fā)電機、調(diào)速和調(diào)向機構(gòu)、停車機構(gòu)、塔架及拉索等，控制器、蓄電池、逆變器等。風力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是一個永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。風力發(fā)電機因風量不穩(wěn)定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證有穩(wěn)定使用。

3 發(fā)展優(yōu)勢

風力發(fā)電工程應(yīng)用于港口碼頭，因為成風力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染，又節(jié)約能源能耗。在港口碼頭作業(yè)中，很多的大型設(shè)備以及碼頭晝夜照明需要大量的電力。在大量的耗電過程中產(chǎn)生的污染不但影響港區(qū)陸地環(huán)境，更增加了海洋被影響的風險。節(jié)能已迫在眉睫，而風能已開始在世界碼頭范圍內(nèi)進行?！肮?jié)約能源”一直以來就是天津港集團力推的項目，從水的循環(huán)利用到各個碼頭高桿燈加裝節(jié)能電箱等一系列節(jié)能措施，表明集團早已走在節(jié)能的道路上。

一般說來海上年平均風速明顯大于陸地，研究表明，離岸10km的海上風速比岸上高25%以上。根據(jù)資料分析，渤海2月、5-8月風速較小，10-4月風速較大，冬季發(fā)電比較理想。全年平均風速7.56m/s，全年平均風功率密度552.2w/m2。風能在沿海地帶資源非常的豐富，港區(qū)碼頭有著天然的地理優(yōu)勢。港區(qū)碼頭發(fā)展風能發(fā)電有著得天獨厚的優(yōu)勢：

1.天然的地理位置優(yōu)勢，風能資源非常豐富。據(jù)初步統(tǒng)計，中國陸地10m和海面15m可供開發(fā)的風力資源在10億kW以上，相當于可開發(fā)水能資源（3.9億kW）的2.5倍。風流過粗糙地表或障礙物時，風速的大小和方向都會變化，而海面粗糙度小，因而可能的風切變小，故塔架可以較短，成本降低，風能的損失也會變小。

2.目前擁有成熟的風力發(fā)電技術(shù)，風能電網(wǎng)的完善和成熟，有利于更能有效利用。是風電技術(shù)日趨成熟。更大型、性能更好的機組已開發(fā)并投入生產(chǎn)試運行，可利用的風速要求還會降低。

3.市場需求大，風力發(fā)電路燈作為一項高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)有其巨大發(fā)展空間。風能無污染，可再生，是十分理想的清潔又可持續(xù)發(fā)展的能源，可以有效遏制溫室效應(yīng)，對環(huán)境保護有著重大的意義。積極響應(yīng)了國家目前的節(jié)能和環(huán)保政策，市場空間將非常的廣闊。

4.成本低，風力發(fā)電路燈可以得到可觀的經(jīng)濟效益。隨著中國風電設(shè)備的國產(chǎn)化，風能發(fā)電系統(tǒng)等新型技術(shù)的日漸成熟，小型風力發(fā)電的成本可望再降，經(jīng)濟效益和社會效益提升，小型風力發(fā)電市場潛力巨大。隨著中國風力發(fā)電裝機的國產(chǎn)化和發(fā)電的規(guī)?；L電成本可望再降。風力發(fā)電工程建設(shè)工期短，見效快?；痣?、水電的建設(shè)工期需要用年來計算，而風電項目只需要以周、月來計算。結(jié)構(gòu)簡單，裝拆、搬運、維修方便。

5.國家政策鼓勵清潔能源，國家對節(jié)能用電進行補貼政策。2008年以來，受國際宏觀形勢影響，中國經(jīng)濟發(fā)展速度趨緩。為有力拉動內(nèi)需，保持經(jīng)濟社會平穩(wěn)較快發(fā)展，政府加大了對交通、能源領(lǐng)域的固定資產(chǎn)投資力度，支持和鼓勵可再生能源發(fā)展。作為節(jié)能環(huán)保的新能源，風電產(chǎn)業(yè)贏得歷史性發(fā)展機遇。因為風能路燈的使用，使碼頭對于集體供電的依賴降低，不僅節(jié)約了成本，而且無污染。

4 展望

總之，考慮到目前風力發(fā)電的技術(shù)成熟現(xiàn)狀以及充分利用它所能帶來的這些好處，世界各國政府正積極推出鼓勵政策，抓住這個風能提供的機會，既能保證安全的能源供應(yīng)，又能戰(zhàn)勝全球氣候的變化。對于經(jīng)濟飛速發(fā)展的中國，已經(jīng)提出節(jié)約型社會的主題。風力發(fā)電被公認為是世界上發(fā)展最快的綠色能源技術(shù)，雖然在陸地風電場建設(shè)快速發(fā)展，但人們已經(jīng)注意到陸地風能利用所受到的一些限制，如占地面積大、噪聲污染等問題。

全球問題無疑需要全球共同努力來解決，風能能夠大規(guī)模地傳送。在這一過程中，風能能夠滿足能源和發(fā)展的需要。成本很低的單樁海上集中發(fā)電平臺已成為未來風能發(fā)電的趨勢?，F(xiàn)有海上風電機組基本上是由陸上風電機組改裝而來。廣闊的海上場址無疑倍受人們關(guān)注。大容量風電機組的商業(yè)化運行，也為海上風電的發(fā)展提供了必要的技術(shù)支撐。因此對需求量大的港口碼頭來說，海上平臺集中發(fā)電將是一個趨勢。

參考文獻

[1]風力發(fā)電緩解中國電荒.中國新能源網(wǎng).2008-02-28

[2]中國可持續(xù)能源仍以風電太陽能為主.中國新能源網(wǎng).2008-08-19

[3]李曉燕，余志海上風力發(fā)電進展，太陽能學(xué)報，2004.2

[4]劉根東，全球海上風電發(fā)展狀況，風力發(fā)電，2003年第4期