中国新能源产业

国内外风力发电技术的现状与发展趋势田德（内蒙古农业大学新能源技术研究所，呼和浩特010018）风能是一种可再生的清洁能源。近30年来，国际上在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善，并网型风力发电机单机额定功率最大已经到5MW，叶轮直径达到126m。截止2005年世界装机容量已达58,982MW，风力发电量占全球电量的1%。中国成为亚洲风电产业发展的主要推动者之一，其总装机容量居世界第8位，2005年新增装机容量居世界第6位。今后，国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。1引言tc"1引言"风是最常见的自然现象之一，是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”，流动空气具有的动能称之为风能。因此，风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织（WMO）和中国气象局气象科学研究院分析，地球上可利用的风能资源为200亿kW，是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW，海上可利用的风能是陆地上的3倍，50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍，风能资源非常丰富。风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一。风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水，而且还有风力致热、风帆助航等。因此，开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力，从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。在本文中，将对国内外风力发电技术的现状和发展趋势进行论述。2风力发电基本知识tc"2风力发电基本知识"2.1风能的计算公式空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为A，则当风速为V的风流经叶轮时，单位时间风传递给叶轮的风能为（1）其中：单位时间质量流量m=ρAV（2）在实际中，（3）式中：P—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能，即风能功率，W；茶C管—炕叶轮焰的风芝能利肿用系鸭数；肚—葛齿轮里箱和扛传动励系统额的机室械效烧率，倒一般勒为爹0.率80逗—戴0.除95杠，直饰驱式雨风力姥发电阶机为眼1.善0晴；稠—嘴发电拖机效渴率，同一般律为席0.熟70标—没0.菊98窄；脊—摆空气多密度蝇，侧kg墓/m汁；形A锅—似风力楚发电样机叶商轮旋澡转一畅周所棋扫过逃的面花积，工m举；降V毁—彻风速叙，仍m/绑s子。雄饼2.链2消贝茨衫（密Be慌tz公）理较论傲第一语个关碗于风塔轮的急完整冤理论判是由遭德国漠哥廷戴根研冬究所逃的汗A奏·谷贝茨励于贿19近26玉年建今立的舟。信贝茨漠假定既风轮远是理财想的付，也向就是薯说没蚕有轮皆毂，保而叶橡片数亮是无诱穷多迫，并犯且对箭通过半风轮渔的气艳流没溉有阻揉力。肥因此词这是餐一个劈纯粹漆的能毁量转谨换器兄。此院外还过进一梳步假赵设气厦流在隐整个押风轮钳扫掠宋面上葡的气晌流是宪均匀闪的，傲气流询速度撑的方轻向无陡论在机风轮禾前后眨还是血通过适时都仇是沿姓着风没轮轴悟线的零。坊通过羞分析忙一个瓦放置见在移悬动空披气中姑的托“醒理想便”秧风轮吴得出羊风轮肥所能乘产生帖的最态大功霞率为连（4金）替式中第：登P停—遮风轮度所能叫产生狸的最渐大功锻率；牲—采空气孝密度缘，条kg缸/m渗；击A计—朴风力役发电歼机叶仁轮旋依转一膨周所王扫过瘦的面页积，蔽m都；馅V晃—予风速伯，度m/披s耕。父这个乱表达塔式称誉为贝妨茨公足式。劲其假本定条梯件是递风速集与风摆轮轴火方向漫一致侄并在戒整个葱风轮替扫掠帝面上吹是均输匀的送。土将揭(4盯)兆式除积以气请流通睁过扫膝掠面涝A倾时风殖所具亡有的薯动能详，可她推得涝风力辉机的套理论被最大库效率灯（5立）肿(5弃)利式即乎为有熊名的岗贝兹耀（容Be列tz饿）理旁论的钓极限馅值。魔它说如明，打风力什机从颜自然醋风中山所能芝索取颠的能膜量是桐有限夏的，咽其功畏率损渴失部乓分可瞒以解龟释为丰留在种尾流乖中的法旋转纵动能沸。志能量慌的转重换将堡导致脊功率的的下芒降，症它随沾所采民用的奋风力吐机和页发电风机的绳型式召而异孙，因推此，叶风力加机的炭实际色风能椒利用狸系数巴Cp盛<0闸.5距93闲。除2.尿3属温度校、大益气压披力和顺空气浓密度羞通过辨温度创计和墙气压聪计测短试出观实验杨地点垦的环赛境温蔬度和统大气财压，足由下释式计宗算出绍空气澡密度余。专（6荷）水式中寄：笑ρ—撑空气醋密度撒，列kg盯/m幻；梅h嘉—仰当地碗大气顺压力研，含Pa牺；跪t探—筑温度愚，狐℃株。览从空诉气密粗度公纤式可炼以看偶出，如空气贼密度趴的大房小与诵大气够压力王、温唤度有撒关。苦2.摔4稍风力症机的层主要输组成霸1)惠赛小型眯风力援发电冷机称小型隶水平请轴风潮力机清主要甘组成丈部分绕有：杯风轮扒、发扮电机裹、塔雨架、军调向贩机构佩、蓄扶能系啄统、钉逆变夜器等星。豆（仪1梨）风报轮抗风轮询是风迷力机扇从风个中吸斯收能犯量的胞部件分，其湾作用递是把猫空气巩流动晴的动绑能转榨变为附风轮艰旋转笔的机狡械能姜。水傍平轴晕风力形发电尝机的仰风轮掩是由吩1~贫3岭个叶状片组盗成的匹。叶坛片的拦结构尚形式昨多样赶，材电料因滴风力亚机型它号和侨功率阔大小拣而定么，如撒木心抚外蒙干玻璃衬钢叶绳片、厦玻璃表纤维道增强袜塑料神树脂搅叶片土等。狮（莫2喂）发南电机铃在风恨力发宅电机画中，佛已采锈用的稠发电障机有磁3冈种，患即直本流发虑电机妄、同描步交销流发朱电机辟和异肉步交跳流发规电机赴。小叫型风即力发生电机洒多采最用同柔步或彻异步涝交流抵发电笋机，荷发出盈的交花流电司通过宣整流森装置炸转换惊成直瓦流电净。茧（哗3鼻）塔看架剥塔架撤用于装支撑湿发电袄机和永调向深机构余等。蹈因风陶速随固离地凑面的没高度辟增加狭而增墨加，介塔架参越高康，风脂轮单躬位面晒积捕传捉的电风能去越多重，但鬼造价知、安著装费舱等也潮随之刻加大易。贺（圈4河）调喷向机胡构初垂直肚轴风贯力机流可接内受任舰何方葡向吹撒来的活风，锡因此梁不需票要调锄向机丹构。钩对于敏水平择轴风湿力机合，为魄了得进到最乱高的更风能鞋利用狗效率倡，应居用风病轮的补旋转片面经航常对伙准风逝向，衬需要洁对风统装置司。常南用的崭调向站机构戒主要脱有尾鲁舵、瑞舵轮举、电形动对常风装缝置。购（众5完）限甩速机剃构路当风乘速高品于风平力机饰的设耳计风跟速时显，为冷了防疯止叶振片损笑坏，夏需要傲对风由轮转贱速进酷行控宜制。幕（到6食）贮渐能装宝置陕贮能艘装置近对独乒立运锦行的船小型泰风力赶机是迟十分篇重要请的。跟其贮渣能方绣式有靠热能艘贮能饺、化章学能株贮存景。炼（伏7刚）逆保变器北用于旦将直侮流电据转换孔为交扑流电蓝，以孟满足照交流抢电气酿设备筋用电导的要仇求。批2)毙挖大型窗风力氧发电浙机厨大型灾风力肺发电忽机组脸由两园大部业分组施成：遍气动虽机械们部分纲和电枕气部江分。酬气动亦机械论部分请包括毛风轮镰、低勤速轴孔、增蹄速齿烈轮箱港、高田速轴耐，其锦功能啊是驱睛动发龙电机仆转子副，将劣风能规转换撒为机债械能志。电牙气部滤分包菌括异蔬步发购电机慧、电怒力电乌子变桥频器果、变称压器甲和电幅网，块其功路能是狡将机杨械能头转换还为频工率恒秘定的隐电能吐。近堤年来盼，又形研制孟成功料了直咏驱式蝇变速宫恒频思风力体发电颤机组催（无暮增速律齿轮仔箱）伙。妨3慰风力箱机与孝风力泉发电遥技术tc"凑3趴风力馒机与岁风力渡发电筑技术们"黑3.过1叶风力挂机与屯风力垂发电献技术票的发他展史科风能桶，是则人类渣最早鬼使用清的能沿源之眨一。刊远在亚公元担前腔20役00抚年，配埃及叙、波盒斯等蓄国已汉出现泉帆船坑和风侧磨，驴中世萌纪荷途兰与巡美国忍已有固用于踏排灌抹的水谋平轴咽风车秘。我战国是作世界申上最颤早利溉用风孤能的酒国家种之一只，早艇在距词今毅18渣00撑年前章，我插国就鼓有风悔力提庭水的拉记载日。沈18谋90葛年丹同麦的谊P僚·享拉库滚尔研贺制成筹功了孟风力沙发电涌机，拒19播08咐年丹呼麦已受建成爬几百艰个小洋型风勉力发机电站们。自愤二十诉世纪百初至虚二十伶世纪急六十观年代交末，越一些狂国家掩对风形能资挠源的果开发投，尚铸处于电小规友模的殊利用蔬阶段肥。刮随着旋大型性水电见、火酬电机要组的怖采用失和电列力系排统的胸发展借，挑19纪70容年以售前研熄制的导中、宜大型特风力笋发电尘机组仇因造值价高姜和可葵靠性亦差而铃逐渐爸被淘乐汰，作到二电十世郑纪六罩十年笑代末恢相继敞都停晨止了耗运转横。这哪一阶针段的爹试验份研究雄表明欢，这勿些中牲、大卸型机奴组一泰般在误技术鞭上还楚是可挖行的擦，它冻为二寿十世粒纪七驾十年波代后慈期的枣大发琴展奠谦定了询基础街。暂19浪80裙年以妨来，弓国际颤上风属力发何电机度技术令日益电走向尿商业树化。厅主要悉机组速容量崭有筝30潮0k宅W虎、毙60掠0k春W狮、累75查0k预W压、墨85禁0k事W邻、便1M管W恼、带2M消W绝。栋19演91壮年丹触麦在棒Vi燥nd鸦eb缝y食建成吗了世勿界上搂第一陈个海红上风钥电场模，由敏11尽台丹启麦嘱Bo挨nu茶s棍45奏0k泳W跳单机厉组成趁，总乖装机洗4.暖95脊MW炭。随动后荷危兰、绣瑞典妥、英纽国相错继建猎成了点自己沃的海璃上风咸电场顽。钻目前年，已福经备鉴离岸徒风力铅发电毅设备冷商业厦生产拐能力意的厂扫家，责主要穿有丹猎麦的裹Ve珠st唇as祸（包忽括被租其整舱合的差NE聋G-追Mi您co诵n暮），忙美国秤的割GE孤风能踢，德竟国的毒No投rd博ex凑、航Re斯po蜡we络r农、反Pf例le斧id葱er腾er怎/P正ro箱ko寄n叙、核Bo离nu介s例和德陪国著恩名的吩En乳er遥co窗n辩公司败。单妥机额逃定功甩率覆贯盖范坑围从籍2M前W矿、伯2.邀3M岗W谊、塑3.侦6M讨W慰、豪4.链2M友W套、纤4.营5M厘W焰到睬5M挠W趋。叶但轮直潮径从内80滥m筒、想82察.4淡m钥、悼10腔0m识、乐11姨0m踩、奸11勿4m盼、歌11筛6m赴到想12均6m询。非3.境2目风力胸机的慎种类奔风力揭发电步机是既把风屿能转嗓换为困电能僵的装炎置，爱鉴于劈风力叛发电饲机种屋类繁景多，响因此银分类容法也扒是多眯种。逗按叶栗片数春量分茂，单坟叶片蛙，双抖叶片园，三秃叶片奸，四丢叶片六和多坝叶片绢；按娘主轴骑与地蛇面的女相对佳位置晴分，脑水平乐轴、漏垂直撤轴叠(腔立轴疯)烂式；焰按桨建叶工新作原看理分慌，升舟力型贝、阻马力型洒。目聪前风盏力发疤电机陶三叶置片水队平轴码类型换居多蛾。递水平卖轴风躁力机灾，风量轮的类旋转田轴与勒风向判平行扬，如躺图劫1阻所示略；垂脖直轴箩风力胆机，叔风轮贸的旋恐转轴啊垂直偷于地鸡面或根气流血方向梢，如析图棍2樱所示易。陶4时国内抚外风拢力发飞电的幸现状tc"闲4宿国内苏外风园力发袜电的仙现状恳"肉4.者1药世界火风力孕发电饲的现颗状殃目前引，中碗、大这型风便力发哗电机渐组已俊在世野界上波40黎多个丝国家捞陆地魔和近菠海并基网运锁行，燕风电鸦增长回率比哈其它前电源悦增长掌率高尖的趋植势仍葱然继小续。圆如表厌1厚所示会，截赖止槐20域05扛年叶12螺月泳31食日世幕界装搅机容慕量已日达休58净,9广82香MW厘，年析装机六容量穴为嘱11孔,3距10因MW亦，增撤长率妥为障24辫%唉；风状力发俯电量垫占全丝球电亭量的获1%选，部传分国木家及墓地区卡已达陕20违%讲甚至通更多慌。剪20沸05著年世超界风牺电累键计装宿机容缠量最沙多的命十个拾国家旨见表冻2它，前隔十名骨合计膏51世75艘0.辱9M睛W源，约毯占世虚界总佣装机布容量均的锁87义.7园%挠。罗20宿05涉年国招际风搅电市挂场份饱额的缩分布定多样导化进翁程呈科持续辱发展桐趋势挥：有既11棵个国脑家的趴装机鸟容量心已高赵于冈1,扰00拣0M水W致，其想中构7灿个欧丽洲国蝴家（签德国抬、西预班牙影、意疾大利允、丹晌麦、稳英国禁、荷汪兰、词葡萄佣牙）闪，降3凤个亚弄洲国液家（补印度掉、中降国、狐日本充），项还有长美国累。亚宋洲正朋成为凭发展凯全球乱风电克的新甜生力栋量，猛其增需长率剖为雅48那%谦。紫20背02瓦年欧豆洲风耍能协允会（距EW熟EA嫁）与茎绿色多和平证组织闷（哲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