分布式風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用原理
應(yīng)用場景
分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要運用領(lǐng)域:可在農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū),發(fā)展中的大、中、小城市或商業(yè)區(qū)附近建造,解決當?shù)赜脩粲秒娦枨蟆?/p>
折疊解決方案
分布式風(fēng)力發(fā)電的原理,是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn),再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升,來促使發(fā)電機發(fā)電。系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機、蓄電池、控制器、并網(wǎng)逆變器組成,依據(jù)現(xiàn)有風(fēng)車技術(shù),大約是每秒三米的微風(fēng)速度(微風(fēng)的程度),便可以開始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮,因為風(fēng)力發(fā)電不需要使用燃料,也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。
折疊方案特點
1、環(huán)境適應(yīng)性強,無論是高原、山地,還是海島、邊遠地區(qū),只要風(fēng)能達到一定的條件,都可以正常運行,為用戶終端供電。
2、分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中各電站相互獨立,用戶由于可以自行控制,不會發(fā)生大規(guī)模停電事故,所以安全可靠性比較高。
3、分布式風(fēng)力發(fā)電可以彌補大電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的不足,在意外災(zāi)害發(fā)生時繼續(xù)供電,已成為集中供電方式不可缺少的重要補充。
4、可對區(qū)域電力的質(zhì)量和性能進行實時監(jiān)控,非常適合向農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū),發(fā)展中的中、小城市或商業(yè)區(qū)的居民供電,可大大減小環(huán)保壓力。
5、輸配電損耗很低,甚至沒有,無需建配電站,可降低或避免附加的輸配電成本,同時土建和安裝成本低。
6、可以滿足特殊場合的需求,如用于重要集會或慶典的(處于熱備用狀態(tài)的)移動分散式發(fā)電車。
7、調(diào)峰性能好,操作簡單,由于參與運行的系統(tǒng)少,啟停快速,便于實現(xiàn)全自動。
折疊技術(shù)種類
風(fēng)力發(fā)電從技術(shù)角度可以分為恒速恒頻和變速恒頻兩種類型。
1、恒速恒頻技術(shù)
當風(fēng)力發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行時,要求風(fēng)力發(fā)電機的頻率與電網(wǎng)頻率保持一致,即恒頻。恒速恒頻指在風(fēng)力發(fā)電過程中,保持發(fā)電機的轉(zhuǎn)速不變,從而得到恒定的頻率。采用的恒速恒頻發(fā)電機存在風(fēng)能利用率低、需要無功補償裝置、輸出功率不可控、葉片特性要求高等不足,成為制約并網(wǎng)風(fēng)電場容量和規(guī)模的嚴重障礙。
2、變速恒頻技術(shù)
變速恒頻是指在風(fēng)力發(fā)電過程中發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可隨風(fēng)速變化,通過其他控制方式來得到恒定的頻率。
變速恒頻發(fā)電是2O世紀70年代中后期逐漸發(fā)展起來的一種新型風(fēng)力發(fā)電技術(shù),通過調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流的大小、頻率和相位,或變槳距控制,實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),可在很寬的風(fēng)速范圍內(nèi)保持近乎恒定的最佳葉尖速比,進而實現(xiàn)追求風(fēng)能最大轉(zhuǎn)換效率;同時又可以采用一定的控制策略靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功、無功功率,抑制諧波、減少損耗、提高系統(tǒng)效率,因此可以大大提高風(fēng)電場并網(wǎng)的穩(wěn)定性。盡管變速系統(tǒng)與恒速系統(tǒng)相比,風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置中的電力電子部分比較復(fù)雜和昂貴,但成本在大型風(fēng)力發(fā)電機組中所占比例并不大,因而發(fā)展變速恒頻技術(shù)將是今后風(fēng)力發(fā)電的必然趨勢。
折疊實際運用
變速恒頻技術(shù)因其利用風(fēng)能充分、控制系統(tǒng)先進、靈活而成為風(fēng)電技術(shù)的主流。在實際利用中,分布式風(fēng)力發(fā)電一般與其他發(fā)電形式相互組合,例如風(fēng)力發(fā)電同太陽能發(fā)電相組合形成的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng);風(fēng)力發(fā)電同柴油機組發(fā)電組合形成的"風(fēng)油"發(fā)電系統(tǒng);還有三者共同組合成的"風(fēng)光油"發(fā)電系統(tǒng)。
風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)不同地區(qū)根據(jù)各自不同的特點選擇適合自身條件的組合形式,充分利用環(huán)境優(yōu)勢發(fā)展新型能源。尤其值得關(guān)注的是"風(fēng)光"組合發(fā)電系統(tǒng),使用純天然、無污染的風(fēng)能和光能發(fā)電,代表著分布式發(fā)電技術(shù)的未來發(fā)展方向。從嚴格意義上來說,風(fēng)能也是來自于太陽能,是太陽對地球大氣造成影響產(chǎn)生的氣流,無論是在時間還是在空間上,二者都有著很強的互補性,太陽能光伏發(fā)電技術(shù)和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在環(huán)境適應(yīng)性上不相上下,都適合建立分布式發(fā)電機組,二者組合擁有良好的匹配性,在未來很長一段時間里會成為引領(lǐng)可再生能源開發(fā)的趨勢潮流。
從風(fēng)能資源的地域分布上看,越是位置偏遠、人煙稀少的地方風(fēng)能資源就越豐富,而這些地方無論是交通成本還是常規(guī)電網(wǎng)供電成本都相當?shù)母撸捎谌丝谙∩伲秒娯摵善毡椴桓撸谶@些地區(qū)周邊發(fā)展風(fēng)力發(fā)電,能夠充分利用好豐富的風(fēng)能資源,除供應(yīng)周邊居民用電外,還可以接入大電網(wǎng)支持周邊城市的電網(wǎng)供應(yīng)。
折疊風(fēng)機應(yīng)用
考慮到分布式發(fā)電系統(tǒng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟性與適用廣泛性的要求,需要風(fēng)力發(fā)電機有較寬的工作風(fēng)速范圍(3-25m/s),在不穩(wěn)定的自然風(fēng)況中,能可靠運行并有良好的電能品質(zhì),能捕獲最大風(fēng)能以提高發(fā)電效率、降低單位功率發(fā)電成本。
大型風(fēng)力發(fā)電機以上技術(shù)在大型風(fēng)力發(fā)電機中得到了較好的解決,例如,為捕獲最大風(fēng)能,大型風(fēng)力發(fā)電機主要通過兩個階段來實現(xiàn)。在額定風(fēng)速(14m/s)以下時,通過調(diào)節(jié)發(fā)電機反力距使轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速變化,在高于額定風(fēng)速時,通過變槳距系統(tǒng)使系統(tǒng)輸出功率穩(wěn)定。所謂變槳距指安裝在輪載上的葉片通過控制改變其風(fēng)源WP-5000A風(fēng)力發(fā)電機槳距角的大小,定槳距是指槳葉與輪載的連接是固定的,槳距角固定不變,即當風(fēng)速變化時,槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。
中小型風(fēng)力發(fā)電機在中小型風(fēng)力發(fā)電機方面,面向分布式發(fā)電的高效、可靠、低成本、大功率(5-50kW) 的并網(wǎng)型變槳距中小型風(fēng)力發(fā)電機,輸出功率不會因風(fēng)速大于額定風(fēng)速而下降。從分布式電源本身入手提高電能質(zhì)量。如風(fēng)源WP-5000A風(fēng)力發(fā)電機,額定功率:5000瓦,最大功率:6500瓦,啟動風(fēng)速:0.2米/秒~0.4米/秒,額定風(fēng)速:12米/秒,工作風(fēng)速:1.8米/秒~25米/秒,當風(fēng)速大于額定風(fēng)速12米/秒時,其輸出功率仍然向上平緩上升,所獲風(fēng)能并沒減少,發(fā)電效率高,非常符合分布式風(fēng)能發(fā)電的要求。
折疊編輯本段影響
1、分布式風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)規(guī)劃的影響
分布式發(fā)電的引入使得配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性變化,主要表現(xiàn)在分布式發(fā)電的引入使傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、運行(如無功補償、電壓控制等)發(fā)生徹底改變,配電網(wǎng)自動化和需求側(cè)管理的內(nèi)容也需要重新加以考慮,分布式電源之間的控制和調(diào)度必須加以協(xié)調(diào)。
配電網(wǎng)規(guī)劃是動態(tài)規(guī)劃問題,其動態(tài)屬性同其維數(shù)密切相關(guān),配電網(wǎng)本身節(jié)點數(shù)非常多,系統(tǒng)增加大量分布式發(fā)電機節(jié)點使得在所有可能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中尋找最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布置方案更加困難。因此,系統(tǒng)運行規(guī)劃者必須準確評估這些影響,尋求精確的負荷預(yù)測和合適的優(yōu)化方法,并給出DG最優(yōu)位置和容量以保證含DG的配電系統(tǒng)運行安全性和經(jīng)濟性。
2、 分布式風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)調(diào)度的影響
中國地區(qū)電網(wǎng)的電源接入的網(wǎng)架有限,大量分布式電源接入配電網(wǎng)將給電網(wǎng)的電源平衡帶來難度。一般地區(qū)電網(wǎng)的負荷主要為民用負荷,因此負荷的峰谷差較大,風(fēng)力發(fā)電的隨機性、反調(diào)峰性給電網(wǎng)的調(diào)峰以及常規(guī)火電機組的開機方式安排增加了難度,必須做到盡可能多地接納風(fēng)電電力,同時保證火電機組運行的經(jīng)濟性。
3、分布式風(fēng)力發(fā)電對繼電保護的影響
大多數(shù)配電系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)呈放射狀,采用這種結(jié)構(gòu)的主要目的是為了運行的簡易性和線路過電流保護的經(jīng)濟性,當配電網(wǎng)中接人了分布式電源之后,放射狀網(wǎng)絡(luò)將變成遍布電源和用戶的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),潮流在變電站母線與負荷點間不定向流動,這對配電網(wǎng)原有的繼電保護將產(chǎn)生較大影響。
折疊編輯本段發(fā)展意義
1、 分布式風(fēng)力發(fā)電是解決我國環(huán)境污染和保障我國電力安全的重要途徑之一。
我國是人口大國,也是能源消耗大國,隨著經(jīng)濟的發(fā)展對電能的需求愈加迫切,傳統(tǒng)的火力發(fā)電已經(jīng)很難滿足社會的電能需求,而且日益突出的環(huán)境問題也不適合再大力發(fā)展以燃煤為主的火力發(fā)電。放眼全球,能源緊張已經(jīng)成為困擾世界各國的一大難題,能源安全成為新的國際問題。在這種背景下,大力發(fā)展可再生能源成為解決這一難題的有效途徑。分布式風(fēng)力發(fā)電技術(shù)投資小,見效快,無二次污染,系統(tǒng)運行安全可靠,是解決我國環(huán)境污染和保障我國電力安全的重要途徑之一。
2、 分布式風(fēng)力發(fā)電是發(fā)揮分布式風(fēng)力發(fā)電供能系統(tǒng)效能的最有效方式。
分布式風(fēng)力發(fā)電除直接向終端電能用戶提供電能外,還可以將分布式發(fā)電供能系統(tǒng)以微網(wǎng)的形式接入電網(wǎng),與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行,相互支撐,在電能利用結(jié)構(gòu)上,有效調(diào)節(jié)用電峰谷,減輕用電高峰期電網(wǎng)負荷壓力,促進電能資源的優(yōu)化配置,是發(fā)揮分布式風(fēng)力發(fā)電供能系統(tǒng)效能的最有效方式。
3、采用分布式發(fā)電技術(shù)實行離網(wǎng)發(fā)電可以有效解決邊遠地區(qū)的用電難題。
在眾多的可再生能源中,風(fēng)電資源是目前應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)條件最完備、投資成本與產(chǎn)出比例最高的一種,隨著分布式發(fā)電與供能技術(shù)的發(fā)展,風(fēng)能與太陽能等可再生能源作為分布式電源并網(wǎng)發(fā)電是必然趨勢。我國風(fēng)能資源分布廣泛,很多地區(qū)都具備利用風(fēng)能建設(shè)分布式風(fēng)力發(fā)電廠的優(yōu)良條件,當前應(yīng)當大力發(fā)展可再生能源,加大對相關(guān)科學(xué)研究項目的投入力度,提高風(fēng)力發(fā)電裝備制造水平,對分布式發(fā)電系統(tǒng)與接入電網(wǎng)并網(wǎng)運行相關(guān)控制技術(shù)加快研究步伐,盡快優(yōu)化電網(wǎng)運行結(jié)構(gòu),提高電力資源的利用率。
行會對傳統(tǒng)電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性和整個電力系統(tǒng)的系統(tǒng)控制和繼電保護帶來一定的影響,所以相關(guān)的微網(wǎng)運行控制技術(shù)和關(guān)鍵的電子設(shè)備研發(fā)技術(shù)一定要研究成熟。分布式風(fēng)力發(fā)電機按照機組容量可以分為大型風(fēng)力發(fā)電機組與中小型風(fēng)力發(fā)電機組。我國幅員遼闊,邊遠地區(qū)架設(shè)輸送電網(wǎng)路十分艱難,采用分布式發(fā)電機組實行離網(wǎng)發(fā)電可以有效解決邊遠地區(qū)的用電難題。

責(zé)任編輯:仁德財
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