4.1風(fēng)電裝備發(fā)展趨勢

4.2風(fēng)機多樣化發(fā)展

4.3風(fēng)機新型式發(fā)展

4.4風(fēng)機控制方式發(fā)展

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢4.1風(fēng)電設(shè)備發(fā)展趨勢

◆風(fēng)機大型化、微型化、

◆直驅(qū)風(fēng)機代替雙饋風(fēng)機

◆海上風(fēng)機大力發(fā)展

◆智能電網(wǎng)完善現(xiàn)行電網(wǎng)，7月28日國家智能電網(wǎng)的開發(fā)

發(fā)展（大功率蓄電池，50億）

◆復(fù)雜控制下的新型風(fēng)機：高空風(fēng)力發(fā)電，垂直軸風(fēng)力

發(fā)電機

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢

風(fēng)機尺寸的增長第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢微型化風(fēng)機的涌現(xiàn)第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢直驅(qū)式風(fēng)機代替雙饋風(fēng)機第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢風(fēng)電電機的歷史發(fā)展趨勢：無刷化、永磁

隨著單機容量的提升，這種恒速恒頻的風(fēng)機面臨著技術(shù)挑戰(zhàn)。容量越大，風(fēng)機承受的能量密度越大，當(dāng)風(fēng)速躍升時，恒速電機將巨大的力傳導(dǎo)給主軸和齒輪箱、電機等設(shè)備，產(chǎn)生的應(yīng)力容易引起設(shè)備的疲勞損傷；

在這一背景下，變速恒頻風(fēng)機逐漸成為新的主流，變速恒頻風(fēng)電電機中，無刷雙饋電機和永磁電機成為兩個最有前途的方向；

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢電勵磁的同步電機和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機都需要通過滑環(huán)和電刷實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子繞組電流的控制?；h(huán)和電刷之間電流較大，同時兩者之間存在滑動接觸，機械磨損和電腐蝕使得滑環(huán)電刷磨損嚴(yán)重，是容易產(chǎn)生故障的部位，無刷化成為必然要求；

普通鼠籠轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機是無刷電機，但在變速恒頻系統(tǒng)中難以直接使用，而永磁發(fā)電機不需要電勵磁，可以兼顧直驅(qū)和無刷的需求。

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢永磁電機的優(yōu)點是不需要電勵磁，無勵磁損耗，因此效率較常規(guī)電機高；同時，由于永磁體氣隙磁通密度較高，因此可以提高電機的功率密度；

而稀土永磁材料的高磁能積使得同樣輸出功率下，整機重量降低30%，同體積下輸出功率增大50%；同時可以減小離心力、提高轉(zhuǎn)速、降低電流強度、減少冷卻問題和機械軸承問題；而高剩磁使得氣隙磁通密度較高，可以節(jié)約銅繞組用量，降低成本；高糾頑力使得退磁危險降低，可以采取多種磁體形狀，方便設(shè)計各種定轉(zhuǎn)子外形；最后，稀土鈷使電機無最低工作溫度限制，最高溫度可以達到250攝氏度；

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢永磁電機的缺點是勵磁無法調(diào)節(jié)，由于勵磁無法調(diào)節(jié)，在變速系統(tǒng)中不能依靠電機本身實現(xiàn)恒壓控制，很多時候不得不串連電容調(diào)壓或者采用永磁與電勵磁結(jié)合的混合動力方式。第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢直驅(qū)電機與傳統(tǒng)雙饋電機的區(qū)別在于轉(zhuǎn)速較低；

從原理上講，電機輸出電壓頻率不變時，轉(zhuǎn)速與電機繞組的極數(shù)成反比，而與電磁功率成反比。因此，若保持與高速電機相同的額定功率，直驅(qū)低速發(fā)電機需要有較多的極數(shù)和較大的體積；

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢受鐵芯尺寸和槽數(shù)所限，極數(shù)較多的直驅(qū)電機每極每相槽數(shù)過少，因此無法采取正常的分布和短距繞組，使得輸出電壓、電流波形含有較大的諧波分量；

解決這一問題的辦法就是采用高性能的交直交變頻器，對無功和諧波進行處理，使之符合上網(wǎng)要求。第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢常用的風(fēng)能網(wǎng)站：

風(fēng)能中國網(wǎng)、華人風(fēng)電網(wǎng)、華銳風(fēng)電論壇等

詳見風(fēng)電導(dǎo)航網(wǎng)頁114

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢風(fēng)機價格的變化：

由于競爭的原因，風(fēng)機價格逐年下降。開始階段風(fēng)機報價6500元/kw。現(xiàn)在報價4500元/kw。以公司的主流機型1.5MW雙饋為例，風(fēng)機價格下降（6500-1500）1500=300萬。

上網(wǎng)電價為0.51元/kw——0.61元/kw不等。

以0.55元為標(biāo)準(zhǔn)，報價4500元/kw。風(fēng)機收回成本需要？天

45001500（0.51150024）=675000018360=367天。

風(fēng)機設(shè)計壽命20年。

發(fā)電企業(yè)利潤很大。

風(fēng)機質(zhì)量很關(guān)鍵、、、、

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢風(fēng)能的貯存

??短暫：飛輪

??長期：抽水電站、超級電容、蓄電池

貯能、超導(dǎo)貯能

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢風(fēng)機的種類：

雙饋、直驅(qū)、高空發(fā)電、垂直軸第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢垂直軸風(fēng)力發(fā)電機：

在風(fēng)機發(fā)展初期，垂直軸風(fēng)機被認(rèn)為尖速比不可能大于1，因此人們對該種風(fēng)機的研究并不熱衷。Darrieus式風(fēng)輪的出現(xiàn)徹底推翻了這一觀點，它可使尖速比達到6，并且風(fēng)能利用率也不低于水平軸，因此垂直軸風(fēng)機具有與水平軸風(fēng)機相當(dāng)?shù)墓β兽D(zhuǎn)化能力。

與水平軸風(fēng)機相比，垂直軸風(fēng)機的主要部件都安裝在地面，易于維護。任何風(fēng)向都可以發(fā)電，不需要對風(fēng)裝置。

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢雖然已經(jīng)進入商業(yè)化運作的Darrieus式型風(fēng)機沒有自啟動能力，但上海麟風(fēng)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備有限公司的P200型風(fēng)機的風(fēng)洞試驗證明：Darrieus式型風(fēng)機可以在2m/s的低風(fēng)速下啟動，低于水平軸風(fēng)機的4-6m/s啟動風(fēng)速第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢圖1各種垂直軸風(fēng)機的形態(tài)第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢

高空風(fēng)力發(fā)電

發(fā)展前景：目前，最先進的地面風(fēng)力發(fā)電站的風(fēng)力密度不到1千瓦/平方米，而我國上空萬米高空處的風(fēng)力密度均值超過5千瓦/平方米，特別是在江蘇、浙江、山東等省份上空的高空急流附近，風(fēng)力密度甚至達到30千瓦/平方米，為世界之最。

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢技術(shù)背景：由于我國高空風(fēng)能資源具有優(yōu)越條件，在美國加州研究高空風(fēng)能發(fā)電的張建軍博士便帶著他的技術(shù)回到了中國，在廣東建立了國內(nèi)首個高空風(fēng)能研究中心及風(fēng)洞實驗室，并將在廣東佛山建造首座10萬千瓦級高空風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)。

在去年10月舉行的2009清潔能源國際高峰論壇上，張建軍介紹了他的核心技術(shù)原理：風(fēng)箏如滑翔機般借助風(fēng)力上升，產(chǎn)生的拉力拉動纜繩帶動發(fā)電機發(fā)電；當(dāng)風(fēng)箏上升到最大高度后，再通過控制系統(tǒng)調(diào)整風(fēng)箏翅膀的角度，使其利用自身重力下降。之后再上升供電，如此反復(fù)。

第4講：風(fēng)力發(fā)電裝備發(fā)展趨勢據(jù)了解，目前主要有兩種高空風(fēng)電的構(gòu)架方式：第一種是在空中建造發(fā)電站，然后通過電纜輸送到地面；第二種類似放“風(fēng)箏”，通過拉伸產(chǎn)生機械能，再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。張建軍的技術(shù)