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國內(nèi)外風電發(fā)展現(xiàn)狀及風電技術的運用論文
隨著社會的發(fā)展和進步，社會對能源的需求和依賴也越來越大。為解決日益緊張和惡化的能源危機，改善環(huán)境，世界上各個國家都加快了對新能源的開發(fā)與研究利用。風力發(fā)電技術作為可再生的清潔能源，近年來備受關注、重視與利用，是一種具有很好發(fā)展前景的新型發(fā)電技術。
一、風電發(fā)展的背景
隨著人類社會的發(fā)展與工業(yè)革命的繼續(xù)推進發(fā)展，世界性的能源危機持續(xù)爆發(fā)，同時能源需求卻源源不斷，并且逐年呈上升需求趨勢。風能作為一種可再生綠色環(huán)保清潔能源，既不消耗礦物質(zhì)能源，又不會對環(huán)境造成污染，其建設周期短、建設規(guī)模靈活，具有極好的社會和經(jīng)濟效益。風電作為新能源發(fā)展項目，因其資源豐富，綠色環(huán)保，可再生，技術成熟，對解決能源危機是一個很好的出路。我國是風力資源最豐富的國家，風能儲量世界第一。按照開發(fā)利用 60% 的比例，那么風能將滿足目前我國的全部用電負荷與需求。
二、風電研究應用的意義
自古以來，其實風能很早就被利用，風車抽水、風車磨面等就是很好的例子。風力資源作為一種可再生能源，其潛在能量巨大，全球的風能約為 2. 74 億兆瓦。其中可利用能源約為 2 百萬兆瓦，同比可開發(fā)利用的水能總量要大十倍，是通過燃燒不可再生資源獲得能量的三倍之多。當前，我國 80% 以上的發(fā)電量主要依靠煤電，這樣一來，既產(chǎn)生了大量的溫室氣體，又對大氣環(huán)境造成了極大的污染和惡化。
為了改變因為煤電造成的環(huán)境污染，同時有效保護煤這一不可再生的資源，大力發(fā)展風電技術就顯得尤為重要。發(fā)展采用風力發(fā)電，不僅低碳環(huán)保，還不需要為風力資源投入成本，大自然的風能取之不盡用之不竭，風力發(fā)電也不會造成環(huán)境輻射或空氣污染，利用好了還可帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益。我們國家風力資源豐富，這為風力發(fā)電提供了強有力的保障。所有的這些，都為風力發(fā)電成為今后新能源發(fā)展的主要方向提供了各種保障和有利條件。
三、國內(nèi)、外風力發(fā)電技術發(fā)展現(xiàn)狀
�。� 一） 國內(nèi)風力發(fā)電現(xiàn)狀。近現(xiàn)代以來，我國利用風力發(fā)電的歷史較國外晚一些。尤其和風能發(fā)電發(fā)展非常發(fā)達的國家如德國、美國、西班牙等國相比較，還存在一定的差距與水平。
20 世紀 80 年代起，風力發(fā)電發(fā)展迅猛，發(fā)展初期研制的風機主要為1 kW、10 kW、55 kW、220 kW 等多種小型風力發(fā)電機組，后期，在引進國外先進技術與自主創(chuàng)新相結合下，開始研制開發(fā)可充電型風電機組，并在海上風電場與內(nèi)陸風電場得以廣泛推廣應用，目前有的風機已遠銷海外。到 2007 年底，我國風機裝機容量已達到 6. 05 GW,年發(fā)電量占全國總發(fā)電量的 0. 8% 左右，比 2000 年同類發(fā)電量增加了近 10 倍，我國的風力發(fā)電量已飛躍至世界第 5 位。僅 2014 年，新增裝機容量 2335. 05 萬千瓦，同比前一年增長45.1%,累計裝機容量1. 1476339 億千瓦，同比前一年增長 25. 5. %,發(fā)展的速度與勢頭很好很快。風力發(fā)電在我國發(fā)展非常迅猛，裝機容量占有率有了很大的提升。隨著國家對新能源的大力推廣與研究重視，風力發(fā)電將逐漸成為我國能源結構中的重要組成部分。
�。� 二） 國外風力發(fā)電現(xiàn)狀。20 世紀 70 年代起，世界范圍內(nèi)發(fā)生了嚴重的能源危機，各國政府通過政策支持和資金補貼，大力鼓勵和提倡發(fā)展風電業(yè)務。風能的開發(fā)和利用在歐美等發(fā)達國家應用較好，尤其是德國、西班牙、荷蘭、丹麥等西歐國家，風電在電網(wǎng)中所占比例顯著提升。到了 20 世紀 80 年代末，國際市場繼續(xù)降低風力發(fā)電的成本，一些條件較好的風電場發(fā)電的單位成本只有 8 美分/千瓦時，1. 5 美分/千瓦時風電場運行維護成本，成本呈逐漸下降趨勢。
截至 2007 年底，世界風電總裝機容量為 94,112 MW,其中德國 22,247 MW,領先處于世界第一的位置，美國 16,818MW,世界第二，我國風力發(fā)電裝機容量為 6,050MW,居世界第五位。
資料顯示，目前全球有 20 個大風力發(fā)電場，其中有 13 個位于歐洲，德國、西班牙成為歐洲最大的風力發(fā)電國。截至 2007 年末，風力發(fā)電在整個電力供應中的比例僅為 0. 5%,但在歐洲一些風電發(fā)達國家，其比例達到 10% 以上。從世界能源需求發(fā)展及環(huán)境保護等角度來說，風力發(fā)電將逐漸成為新能源發(fā)展的一個新的標桿和方向，這對解決世界能源危機和環(huán)境保護來說將提供很好的解決方案。
四、風電研究的應用與實現(xiàn)
�。� 一） 風電場電氣系統(tǒng)。隨著風電場規(guī)模的不斷擴大，風電場與電網(wǎng)或電力用戶的相互聯(lián)系越來越緊密。單臺風力發(fā)電機組的發(fā)電能力是有限的，大規(guī)模風力發(fā)電都是在風電場中實現(xiàn)的，風電場是在一定的地域范圍內(nèi)，將所有風力發(fā)電機組、輸變電設備、基礎建筑設施、管理運行維護人員等有機組合的集合體。
風電場電氣系統(tǒng)分為 4 個主要部分： 風電機組、集電線路部分、變電站及場用電系統(tǒng)。風電機組除了風力機和發(fā)電機以外，還包括變頻器和對應的機組升壓變壓器，目前風力發(fā)電機一般輸出電壓為 0. 69kV,每臺風機經(jīng)過箱式變壓器將電壓升至 35kV,再通過集電線路的方式將幾臺風機組變電后的線路匯集，匯集到 35kV 架空線路或電纜方式輸送到風電場升壓變電站（ 主變） ; 風電場主變再將集電匯集的電能升高到 110kV,最終通過電纜接入電網(wǎng)系統(tǒng)。
�。� 二） 風電場的應用與實現(xiàn)。依據(jù)貴州省氣象局最新的風能資源評價結論，貴州某地 10m 高平均風速可達 5. 0m/s 左右，風功率密度可達 150w/m2,屬風能資源可利用區(qū)，可建設大中型風力發(fā)電場。該地風電場由在建的 I、II 期風電場及規(guī)劃的 III、IV 期共四個風電場組成，四個風電場共用一座 110kv 的升壓站，升壓站設在風電場里面。風電場規(guī)劃總裝機容量 192MW,共裝機 96 臺風機，風電機組的單機容量為 2,000KW.該風電場屬于清潔環(huán)保型發(fā)電企業(yè)，待后續(xù) 1 期工程建成后，每年可為電網(wǎng)部門提供上網(wǎng)電量約 4. 5 億千瓦時，每年可為社會節(jié)省標準煤 15.6 萬噸，減少二氧化碳等溫室氣體排放量約 37 萬噸，節(jié)約用水 105.5 萬噸。這一風電項目的建成投產(chǎn)，有效地解決了當?shù)啬茉葱枨螅瑯O大地改善了當?shù)氐臍夂颦h(huán)境，同時為地方經(jīng)濟發(fā)展和社會發(fā)展起到了積極的應有的貢獻。
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