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新能源和可再生能源发电设备及技术:风力发电设备

2012-07-21 11:43
龙凰
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  在20世纪内,人们还积极地在开发某些新能源和再生能源的发电技术,如风力发电、太阳能光电技术、燃料 电池、地热发电、潮汐发电等,同时还在开发H2能源的发电技术。这些新型发电技术在21世纪初、中期将趋于商业化,也将成为21世纪中发电行业发展进程中 不可忽视的一些新技术。据世界权威部门预测:2060年新能源发电有可能达到装机总量的50%。目前,以风力发电最为迅速,排在全球前三名的是德国、美国 和丹麦。

  风力发电设备行业作为动力工业的一个分支,年增长率超过32%。据预测,风力装机发电量从2001年底 的25GW增至2005年底的60GW。已商业化机组的单机容量从55kW增加到2500 kW,风电成本从20美分/kW*h持续下降到3美分/ kW*h,运行可靠性的发电成本接近常规火电,迅速发展为初具规模的新兴产业,2002年全世界装机容量累积达到24471MW,较2001年增加了 38.21%。欧洲最大的风力发电场发电能力已达到10万兆瓦,成为发展最快的电源。

  美国、西欧等发达国家为寻求替代化石燃料的能源,避免过渡依赖石油,已投入大量经费,用新技术研制现代 风力发电机组。目前风力发电的趋势是提高机组的经济性。提高单机的发电容量等级和效率。降低单位造价及发电成本。欧洲风能协会的一项国际能源研究报告指 出:到2020年,风能可提供世界电力需求的10%,创造170万个就业机会,并在全球范围减少100多亿吨二氧化碳废气。

  一、风电设备的发展动态

  (一)单机容量向大型化发展

  为了降低单位于瓦造价及发电成本,世界各国竞相研制大功率的风电机,进行技术攻关及中间试验,目前世界上兆瓦级的风电机己具备了商业化价值,其单机容量可达1500kW。

  (二)风电机组由恒速运行向变速运行发展

  由于变速运行的风 力发电机组具有:发电量大;对风电场风速变化的适应性好;具有较高的尖速比,可将桨叶做薄,降低生产成本,降低噪音及提高风轮的效率;精确地控制功率因素 等优点,已成为风力发电机组的发展方向。德国EneIcon公司是生产变速风电机最多的公司。瑞典、荷兰、加拿大和意大利都在开发研制大容量A—D—A (交—直—交)变速风电机组。目前市场上广为采用的双速风电机不仅具有变速风电机的一些优点,且不存在电力变换设备的费用和复杂性,因而得到很多公司的青 睐。

  (三)定桨距向变桨距方向发展

  变桨距风力发电机组能主动以全顺桨方式来减少叶轮所承受的风压,具有结构轻巧良好的变风速性能和运输、起吊难度小等优点,因而是大容量风电机的发展方向。从己建25台大型兆瓦级风电机样机情况看,其中23台大型兆瓦机组均采用变桨距。

  (四)采用柔性结构

  采用柔性叶片和柔性塔架,以降低材料消耗和最大限度吸收振动、减轻动载荷。如美国Mod—2型采用柔性塔架,与Mod—1型刚性塔架比较,前者风轮直径较后者大30 m,而塔架重量明显减轻。因此采用柔性结构可大大降低风电机生产成本。

  (五)经济性将上一新台阶

  通过不断的技术改造及创新,如采 用大型化、变速、柔性结构和叶片与轮毅采用践院板铰接方式连接等技术,以期降低风电机组的生产成本,从而使风电的发电成本能够低于常规火电厂的发电成本, 使上网电价处于竞争优势,如欧洲2000年风电成本达到3美分/kwh,而美国2002年风电电价降至2.5美分/kWh。

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