小型风力发电机总体结构的设计.pdf

小型风力发电机机械结构及限速控制系统设计 第一章 概述 1.1 风力发电机概况 风能的利用有着悠久的历史。近年来, 资源的短缺和环境的日趋恶化使世界各国开始重 视开发和利用可再生、且无污染的风能资源。自80年代以来, 风能利用的主要趋势是风力发 电。风力发电最初出现在边远地区, 应用的方式主要有: 1) 单独使用小型风力发电机供家庭 住宅使用; 2) 风力发电机与其它电源联用可为海上导航设备和远距离通信设备供电; 3) 并 入地方孤立小电网为乡村供电。 随着现代技术的发展, 风力发电迅猛发展。以机组大型化(50kW～ 2MW )、集中安装和控 制为特点的风电场(也称风力田、风田) 成为主要的发展方向。20 年来, 世界上已有近30 个 国家开发建设了风电场(是前期总数的3 倍) , 风电场总装机容量约1400 万kW (是前期总数 的100 倍)。目前, 德国、美国、丹麦以及亚洲的印度位居风力发电总装机容量前列, 且未来 计划投资有增无减。美国能源部预测2010 年风电至少达到国内电力消耗的10%。欧盟5 国要 在2000～ 2002 年达到本国总发电量的10%左右, 丹麦甚至计划2030 年要达到40%。 中国是一个风力资源丰富的国家, 风力发电潜力巨大。据1998 年统计, 风力风电累计装 机22.36万kW , 仅占全国电网发电总装机的0.081% , 相对于可开发风能资源的开发率仅为 0.088%。 中国第一座风力发电场于1986 年在山东荣成落成, 总装机较小, 为3×55kW。到1993 我国风电场总装机容量达17.1MW , 1999 年底, 我国共建了24 个风力发电场, 总装机 268MW。我国风力发电场主要分布在风能资源比较丰富的东南沿海、西北、东北和华北地区, 其中风电装机容量最多的是新疆已达72.35kW。在未来2～ 3 年内, 我国计划新增风电场装机 容量将在800MW 以上, 并且将会出现300～ 400MW 的特大型风力发电场。 1.2 风力发电机的研究现状 1.2.1 国外风力发电机的研制情况 美国从1974年起对风能进行系统的研究，能源部对风能项目的投资累计已达到25亿美元。 许多著名大学和研究机构都参加了风能的研究开发，目前己安装了8个巨型风力发电机组。 4 到19%年末，风力发电总装机容量己达到170x10 kw，所提供的电力占全美电力需求量的 10%，居世界之首位，主要集中在加利福尼亚州。美国国会己通过了能源政策法，在能源部 的规划下，将会改变风力发电集中于加利福尼亚的局面，在年平均风速达5.6m/s的中西部12 个州将建风力电站。据能源部预测，在未来15年内，风电将增加6倍。在今后2年内，在怀俄 明、伊阿华、明尼苏达、得克萨斯、佛蒙特、缅因州等修建大型风电场，这些风电场将使美 国风力发电能力再增加40x104 kw，预计到2010年，风力发电总装机容量将达到630x104 kw， 可满足全美电力需求量的25%。 德国是欧洲风力发电增长最快的国家，近年风力发电量急增，尤其沿海各州，风力发电 发展迅速，己超过丹麦，成为世界第二。到1995年己建成1035座风力发电装置，装机容量 4 4 49.4x10 kw，1996年新装机约950座，装机容量为48x 10 kw，到19%年底德国己拥有4500座 4 4 风力发电装置，总装机容量达到约160x10 kw，1997年估计可增加5x10 kw，可为20多万个 家庭提供日常用电。这些风力发电装置中的1600个是政府投资建设的。装机容量超过1OO0kW 的风电场有250个，300OkW的最大风电场已投入使用，发电能力63x104 kw，西部5x104 kw风 1 小型风力发电机机械结构及限速控制系统设计 力发电计划可望在2一3年内完成，并投入运行。德国80%的风力发电装置都是安装在沿海地 区，沿海各州已拟订其风力发展规划，下萨克森州计划到2005年，将风力发电能力增至13Ox