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風(fēng)力發(fā)電技術(shù)淺談
（作者未知） 2011/6/26
摘要：風(fēng)力發(fā)電是目前成本最接近常規(guī)電力、發(fā)展前景最大的可再生能源發(fā)電，受到世界各國(guó)的重視。近年來(lái)，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)快速發(fā)展，迫切需求風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的同步發(fā)展。本文對(duì)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，主要敘述了風(fēng)況預(yù)測(cè)技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)存技術(shù)、互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電設(shè)計(jì)制造技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，指出了我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的光明前景。
關(guān)鍵詞：風(fēng)能；風(fēng)力發(fā)電；電能儲(chǔ)存；互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)；并網(wǎng)
1.引言
空氣的流動(dòng)形成了風(fēng)，風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種轉(zhuǎn)換形式，是一種重要的自然能源，也是一種巨大的、無(wú)污染、永不枯竭的可再生能源。風(fēng)能的特點(diǎn)是具有隨機(jī)性并隨高度的變化而變化。幾千年來(lái)，風(fēng)能一直被用來(lái)作為碾磨谷物、抽水、船舶等機(jī)械設(shè)施的動(dòng)力。但是風(fēng)能的主要應(yīng)用是風(fēng)力發(fā)電：風(fēng)力發(fā)電是通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)風(fēng)能到機(jī)械能，再到電能的轉(zhuǎn)換。
與傳統(tǒng)能源相比，風(fēng)力發(fā)電不依賴礦物能源，沒(méi)有燃料價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)電成本穩(wěn)定，也沒(méi)有包括碳排放等環(huán)境成本。近年來(lái)，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)快速發(fā)展，迫切需求風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的同步發(fā)展。
2.風(fēng)況預(yù)測(cè)技術(shù)
風(fēng)電輸出功率預(yù)測(cè)是確保電網(wǎng)平衡風(fēng)電波動(dòng)，減少備用容量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要技術(shù)保障。風(fēng)電輸出功率與風(fēng)速大小有關(guān)，因此風(fēng)電輸出功率預(yù)測(cè)主要集中在風(fēng)況預(yù)測(cè)。風(fēng)能不僅隨季節(jié)變化，而且每年也有變化，原則上完全預(yù)測(cè)風(fēng)況是不大可能的。
風(fēng)況有效預(yù)測(cè)是國(guó)際風(fēng)能界正在從事的一項(xiàng)具體工作。風(fēng)況預(yù)測(cè)方法主要有基于風(fēng)況觀測(cè)數(shù)據(jù)和氣象模擬兩種方法。利用風(fēng)況觀測(cè)數(shù)據(jù)方法預(yù)測(cè)風(fēng)況時(shí)，主要是利用線性或非線性風(fēng)況預(yù)測(cè)模型來(lái)預(yù)測(cè)。而利用風(fēng)況觀測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)風(fēng)況時(shí)可能存在持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)。精度低等問(wèn)題，所以不能只依靠風(fēng)來(lái)觀測(cè)，進(jìn)年來(lái)，隨著氣象預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，利用氣象模擬進(jìn)行預(yù)測(cè)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。利用氣象模擬進(jìn)行預(yù)測(cè)風(fēng)況的技術(shù)，目前已被用于風(fēng)力發(fā)電的計(jì)劃，實(shí)施和運(yùn)用的每一階段。這種風(fēng)況預(yù)測(cè)方法已經(jīng)成為風(fēng)力發(fā)電選址及制定風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要工具。
3.風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)存技術(shù)
在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，應(yīng)用蓄能技術(shù)是解決風(fēng)能不穩(wěn)定性和負(fù)荷峰谷比問(wèn)題的極為有效的措施，將富裕的風(fēng)能儲(chǔ)存起來(lái)，以滿足負(fù)荷高峰時(shí)需求，同時(shí)風(fēng)能存儲(chǔ)裝置還能盡量減少存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量損失。目前，經(jīng)濟(jì)可行的風(fēng)能儲(chǔ)存技術(shù)的研究在國(guó)內(nèi)外理論界、工程界得到了越來(lái)越廣泛的重視。下面將介紹比較常用的風(fēng)能儲(chǔ)存方式。
(1)新型電池儲(chǔ)能技術(shù)
由風(fēng)能轉(zhuǎn)換的電能采用電池來(lái)存儲(chǔ)是風(fēng)能存儲(chǔ)方式中最簡(jiǎn)單的方法。在中小型單獨(dú)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)常需配備蓄電池儲(chǔ)能，以應(yīng)對(duì)風(fēng)況、載荷的變化。目前該存儲(chǔ)方式主要有鉛酸電池(Lead-Acid Battery)、鈉硫電池(NaS Battery)、釩電池全稱為全釩氧化還原液流電池(Vanadium Redox Battery，縮寫為VRB)、鎳鎘電池(Ni-Cd Batte ry)、鋰離子電池(Li-ion Battery)等。
(2)水利蓄能技術(shù)
在水資源充足并有大容量高位水箱或水庫(kù)的情況下，可用風(fēng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)水泵，從而構(gòu)成一個(gè)水利蓄能系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)能過(guò)量時(shí)，風(fēng)力機(jī)帶動(dòng)水泵把水從低水位抽到高水位。當(dāng)風(fēng)能減小或電網(wǎng)中的功率不足時(shí)，就可采取存儲(chǔ)的水利勢(shì)能。采用水力渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。
(3)壓縮空氣蓄能技術(shù)
壓縮空氣蓄能(CAES)是一種適用于缺水干旱地區(qū)風(fēng)能儲(chǔ)存的新型蓄能方式。在電力負(fù)載較小時(shí)，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提供的多余電能通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)，將空氣壓縮后儲(chǔ)存到容量大、強(qiáng)度高的金屬容器或地下巖鹽礦內(nèi)的巖洞或挖掘的巖石洞或現(xiàn)存的礦洞內(nèi)；在電力負(fù)荷達(dá)到高峰、風(fēng)小或無(wú)風(fēng)時(shí)再釋放存儲(chǔ)的壓縮空氣作為動(dòng)力，帶動(dòng)渦輪機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)電。
(4)飛輪蓄能技術(shù)
飛輪蓄能是一種容量有限、存儲(chǔ)時(shí)間較短、可適應(yīng)于大容量發(fā)電機(jī)的蓄能方式。在風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)之間安裝一個(gè)飛輪，利用飛輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性儲(chǔ)能。當(dāng)風(fēng)速高時(shí)，風(fēng)能以動(dòng)能的形式儲(chǔ)存于飛輪中；當(dāng)風(fēng)速低時(shí)，儲(chǔ)存在飛輪中的動(dòng)能即可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。飛輪蓄能包括高速飛輪蓄能和超高速飛輪蓄能方式。超高速飛輪蓄能的轉(zhuǎn)速是高速飛輪的10倍以上，具有更好的蓄能能力，是今后研究的重點(diǎn)。飛輪蓄能系統(tǒng)需附帶必要設(shè)備來(lái)降低飛輪的風(fēng)損失和軸承損失，可見(jiàn)對(duì)飛輪和軸承等零部件的材料提出了更高的要求。
(5)氫能存儲(chǔ)技術(shù)
氫能存儲(chǔ)技術(shù)即電解水制氫儲(chǔ)能技術(shù)，在電力負(fù)載減小時(shí)，將風(fēng)力發(fā)電多余下來(lái)的電能用來(lái)電解水，使氫和氧分離制備氫氣，把氫作為燃料儲(chǔ)存起來(lái)，需要時(shí)再把氫和氧在燃料電池中進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生電能。
4.互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)
互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是風(fēng)能和太陽(yáng)能等兩種或多種以上（未完，下一頁(yè)）
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