(二)中小型风力发电行业概况与技术应用

主讲人：李德孚Email:[e-mail]一、我国风能资源1.风能资源的储量2.风能资源的分布3.我国风能区占全国面积的百分比4.世界气象组织对风力等级的规定5.利用风能的优点和局限性二、风力发电行业现状1.风力发电机的定义2.风力发电机组的分类3.并网型（大型）风力发电的概况4.中小型风力发电的概况1）行业发展的六个阶段2）中小型风力发电机组的技术特点及技术参数3）几种小型风力发电机组型号及技术参数第二部分技术应用主讲人：李德孚Email:[e-mail]三、中小型风力发电技术与应用1.概述2.发电系统部件的功能3.中小型风力发电机组的选用1)根据当地的风能资源2)根据家用电器的用电要求四、中小型风力发电机组的安装1.场地选择2.机组安装3.注意事项4.蓄电池的安装五、中小型风力发电机组的维护与保养1.日常维护保养2.定期维护保养3.蓄电池的使用与维护六、风力发电机组的故障及排除七、风力发电实景照片主讲人：李德孚Email:[e-mail]1.风能资源的储量我国风能总量为32.26亿千瓦，10米高度层实际可开发量为2.53亿千瓦，风能资源十分丰富。2.风能资源的分布1)风能资源丰富区：东南沿海及其岛屿；2)风能资源较丰富区：东北、华北和西北北部地区，含新疆阿拉山口地区和布尔津地区；3)风能资源可利用区：黄河、长江中下游地区。一、我国风能资源主讲人：李德孚Email:[e-mail]3.我国风能区占全国面积的百分比区域指标指标丰富区较丰富可利用区贫乏区年有效风能功率密度(W/m2)≥200200~150150~50≤50年≥3.5m/s小时数≥50005000~40004000~2000≤2000占全国面积8%18%50%24%我国可安装离网型风力发电机组的地方占全国面积的76%。主讲人：李德孚Email:[e-mail]风力等级名称相应风速中间值浪高0静风0~0.201软风0.3~1.510.12轻风1.6~3.320.2~0.33微风3.4~5.440.6~1.04和风5.5~7.971.0~1.55清劲风8.0~10.792.0~2.56强10.7~13.8123.0~4.07疾风13.9~17.1164.0~5.58大风17.2~20.7185.5~7.59烈风20.8~24.4237.0~10.010狂风24.5~28.4269~12.511暴风28.5~32.63111.5~1612飓风32.63314世界气象组织将风力分为13个等级。4.世界气象组织对风力等级的规定主讲人：李德孚Email:[e-mail]中国有效风能密度分布图（w/m2）主讲人：李德孚Email:[e-mail]中国全年风速大于3米/秒小时数分布图主讲人：李德孚Email:[e-mail]5.利用风能的优点和局限性优点：局限性：储藏量大无污染可再生分布广泛、就地取材适应力强、发展潜力大能量密度低不稳定性地区差异大主讲人：李德孚Email:[e-mail]风力发电机是将风能转换为电能的机器。风力发电机组是由叶轮、发电机、回转体、尾翼、立杆、拉线、底座、地锚等组成。常用的风力发电机组都是：水平轴型、三桨叶、上风向小功率风力发电机组，多为2到3个叶片、水平轴型。叶轮旋转面垂直于风向，尾翼自动调向。大型风力发电机的头部利用电力驱动（主动）或有变距控制二、风力发电行业技术1.风力发电机的定义主讲人：李德孚Email:[e-mail]2.风力发电机组的分类并网型风力发电机组（大型风力发电机组），发电后直接并入常规电网，不需要储能设备。离网型风力发电机组（中小型户用风力发电机组），发电后将电储存在蓄电池供用户使用。主讲人：李德孚Email:[e-mail]3.并网型（大型）风力发电的概况到2007年底，我国共有158个风力发电场，安装大型风力发电机组6469台，装机总容量590.6万kW，排世界第六，分布在22省、市、自治区，其中包括山西平鲁、右玉风场，四台风力发电机，装机容量5000kw随着我国《可再生能源开发利用促进法》的公布实施，风力发电必将会得到更大的发展。最大厂家有：金凤、华锐、东汽、运达和上海电气主讲人：李德孚Email:[e-mail]1.5兆瓦直驱型风力发电机组主讲人：李德孚Email:[e-mail]兆瓦级风力发电机组的吊装主讲人：李德孚Email:[e-mail]4.中小型风力发电的概况1)行业发展的六个阶段：①老式风车应用阶段(1949-1959)②现代风力机械起步阶段(1960-1977)③科研攻关和示范应用阶段(1978-1983)④技术成熟和实用推广阶段(1984-1990)⑤调整、巩固、走向稳定发展阶段(1991-1998)⑥更新换代,扩大应用范围,多品种生产阶段(1999以后)主讲人：李德孚Email:[e-mail]目前我国生产的中小型风力发电机按额定功率分共20种，分别为50W、100W、150W、200W、300W、400W、500W、600W、750W、1kW、2kW、3kW、5kW、7.5kW、10kW、15kW、20kW、30kW、50kW、100kW。其技术特点是：风轮采用定桨距和变桨距两种，以定桨距居多。2~3个叶片、侧偏调速、上风向，配套高效永磁低速发电机，再配以尾翼、立杆、底座、地锚和拉线。机组运行平稳、质量可靠，设计使用寿命为15年。风轮的最大功率系数已从初期的0.30左右提高到0.38～0.42,而且启动风速低,叶片材料已多样化：木质、铁质、铝合金、玻璃钢复合型和全尼龙型等。发电机选配的是具有低速特性的永磁发电机，永磁材料使用的是稀土材料，使发电机的效率从普通电机的0.50提高到现在的0.75以上,有些可以达到0.82。小型风力发电机组的调向装置大部分是上风向尾翼调向。调速装置采用风轮偏置和尾翼铰接轴倾斜式调速、变桨距调速机构或风轮上仰式调速。功率较大的机组还装有手动刹车机构，以确保风力机在大风或台风情况下的安全。近年来，中小型风力发电机组的设计技术已逐步向并网型风力发电机组靠拢。2）中小型风力发电机组的技术特点及技术参数主讲人：李德孚Email:[e-mail]3）几种小型风力发电机组型号及技术参数根据安装地点的风能资源情况，以及用户的用电负荷和用电要求，合理选配中小型风力发电机组的类型和配置，以获得最佳效益。中小型风力发电系统由风力发电机组、控制逆变器、蓄电池及其用电设备组成，它是将风能转换为电能和逆变的整个过程。利用风力发电，向蓄电池组充电储存电能，把储存的电能逆变成220V/50HZ交流电源。它普遍适用于有风、电网达不到或虽有电网但供电不正常的地区，供给照明和电视机等家用电器、通讯设备和电动工具等用电。三、中小型风力发电技术与应用1.概述风力机型可带负载种类总负载限制300W彩电、电扇、电灯等电器250W500W彩电、电扇、电灯等电器及小型电动工具400W1000W冰箱、彩电、洗衣机、电扇、电灯等电器及小型电动工具800W主讲人：李德孚Email:[e-mail]中小型风力发电系统构成风力发电机组控制器直流负载蓄电池组交流负载逆变器泄荷器主讲人：李德孚Email:[e-mail]中小型风力发电系统连接图主讲人：李德孚Email:[e-mail]1)控制器的功能：2.发电系统部件的功能整流充电；将风力发电机输出的低压交流电整流，并向蓄电池充电。电池过充时泄放发电机输出的电能（分流泄荷）；使蓄电池过充保护,保证蓄电池不酸化、不中毒，有效的延长使用寿命。电池亏电时切断用电；保证蓄电池极板不损坏、氧化物不脱落，有效的延长使用寿命。有仪表指示或灯光显示系统工作状态。风力发电机组控制器直流负载蓄电池组交流负载逆变器泄荷器风力发电机主讲人：李德孚Email:[e-mail]2)逆变器的功能：在蓄电池电压在正常范围内时，逆变器将储存在蓄电池内的直流电逆变成常规的交流电，即220V50Hz，一般家用电器都可用。具有较完善的超压、过荷、短路、过热等保护。有相应的仪表显示系统与设备的工作状态，以及故障报警。风力发电机组控制器直流负载蓄电池组交流负载逆变器泄荷器风力发电机主讲人：李德孚Email:[e-mail]风力发电机组控制器直流负载蓄电池组交流负载逆变器泄荷器风力发电机3)泄荷器的功能：当蓄电池充满后，为防止蓄电池过充电和保护发电系统其他设备的安全，控制器自动将发电机的输出切换到泄荷器上。4)蓄电池的功能：蓄电池是一种化学电源，它可将直流电能转化为化学能储存起来，需要时再将化学能转换为电能。它的功能是：解决了电能储存问题，起着功率和能量调节的作用，向负载提供瞬时大电流。常用蓄电池有铅酸蓄电池、碱性蓄电池两种。目前，小型风力发电机通常用储能型铅酸蓄电池。主讲人：李德孚Email:[e-mail]3kW控制器主讲人：李德孚Email:[e-mail]（15kW）（2kW）逆变器主讲人：李德孚Email:[e-mail]铅酸蓄电池主讲人：李德孚Email:[e-mail]3.中小型风力发电机组的选用对不同的地区、不同的用电要求有不同的选用条件。选用的风力发电机要适于当地的风能资源选用的风力发电机要适于用户的用电需求选用的风力发电机要与用电量、蓄电池容量相匹配主讲人：李德孚Email:[e-mail]=½ρV².AV=½ρAV³式中：ρ——空气密度（kg/m³），海拔1000米地区，取1.108kg/m³A——风力机叶片旋转一周所扫过的面积（m²）V——风速（m/s）P——每秒钟空气流过风力机风轮断面积的风能，即风能功率（W）如果风力机的风轮直径为D，则A=兀/4D²这时P=½ρV³×兀/4D²=兀/8ρD²V³若有效风速时间为t，则在时间t内的风能功率为：E=P.t=兀/8ρD²V³t(W.t)从风能公式中可以看出，风能与风速的立方成正比，与风力发电机的风轮直径的平方成正比。1)根据当地的风速，可以计算出所选用小型风力发电机的发电量，其公式是：主讲人：李德孚Email:[e-mail]型号FD2.5-0.3/7额定功率（W）300额定风速（m/s）7风轮直径（m）2.5叶片数（只）3调速方式风轮偏侧工作风速范围（m/s）3～25切入风速（m/s）3额定电压（V）DC24最大功率（W）≥500发电机型式三相永磁风力发电机风轮气动效率≥0.42发电机效率≥0.76主塔杆直径2½吋防护要求防潮、防霉、防盐雾和防雷击以300W机组为例，该机组的主要技术参数如下：300W机组的输出特性（风速与输出功率的关系）海拔：1000米温度：20℃根据对FD2.5—0.3/7型300W风力发电机组的实际测试，该机输出功率与风速有下述对应关系，并可绘制出机组输出功率特性曲线图。风速（m/s）3.5456789101214功率（W）4468140230310420488520410240主讲人：李德孚Email:[e-mail]2)根据家用电器的用电量来选择风力发电机负荷额定功率W平均日用电时数h日用电量kwh负荷额定功率W平均日用电时数h日用电量(kwh)节能灯95.50.05吸尘器75010.7521吋彩色电视机7050.352P空调20005（6-9月）10黑白电视机2050.1电扇502（6-9月）0.25录音机2020.04电加热器100033洗衣机15020.3打印机2010.02120L电冰箱120101.2电脑400521/5HP水泵1650.50.96监控器20051收音机1010.01传真机10030分钟0.05VCD/DVD4030.12微波炉100010分钟0.15主讲人：李德孚Email:a