新闻中心
你的位置:主页 > 新闻中心 >

风力发电场

作者:e胜博官网 发布时间:2021-01-02 12:06 点击:

  在风能资源良好的地区将几十台、几百台或几千台单机容量自数十千瓦、数百千瓦直至兆瓦级以上的风力发电机组按一定的阵列布局方式成群安装而组成的风力发电机群体,简称风电场。

  风力发电场是在大面积范围内大规模开发利用风能的有效形式,弥补了风能能量密度低的弱点;风力发电场的建立与发展可带动和促进形成新的产业,有利于降低设备投资及发电成本。

  发展现状风力发电场的概念于20世纪70年代末首先在美国提出,从80年代初开始,风力发电场的建设在美国取得了巨大的进展,至1987年,世界上90%的风力发电场建在美国。美国的风力发电场主要分布在加利福尼亚州及夏威夷群岛,装有不同容量的风力发电机共7600余台,总装机容量达670 MW。除美国外,丹麦、荷兰、德国、英国等也都建有总装机容量达兆瓦以上的风力发电场。

  中国于80年代中期开始建立小型风力发电场,至1993年末, 在新疆、内蒙古、广东、浙江、福建、山东等省、区建立起11个风力发电场,安装并网型风力发电机组105台,总装机容量14.4 MW。(参见彩图插页第38页69图)

  进入90年代,特别是90年代后半期,随着风力发电技术的不断发展,人类对环境保护及可持续发展的关注,风力发电作为一种清洁的发电方式受到各国的重视,中型和大型风力发电场的建设不仅在工业发达国家,而且在发展中国家都呈现蓬勃发展的局面。到1996年底,美国风力发电场的总装机容量已达到1660 MW,德国达到1500 MW,丹麦达到733 MW,荷兰达到277 MW,英国达到269 MW,西班牙达到215 MW。其中以德国的发展速度最快,丹麦次之,美国的发展则较慢。到1998年底,全世界风电场总装机容量达到10153 MW,其中,德国达到约2847 MW,居世界第一位;美国为2141 MW,居第二位;丹麦为1420 MW,居第三位。在此期间,发展中国家以印度的风电场建设发展最快,到1998年底印度的风电场总装机容量已达到992 MW,居世界第四位。中国的风电场建设自1995年以后取得了快速发展,1996年底风电场总装机容量为56 MW,到1998年底已在新疆的达坂城、布尔津,内蒙古的朱日和、锡林浩特、商都、辉腾锡勒,辽宁的东岗、横山,广东的南澳,山东的荣城、长岛,浙江的泗礁、鹤顶山、括苍山,福建的平潭,海南的东方,河北的张北,甘肃的玉门等地区建成了19座风力发电场, 总装机容量达到223.6MW;到1999年底,风电场总装机容量已达到262.35MW。

  (1)风电场场址选择要求严格。选择风电场场址的依据是:①该地区的风力资源丰富,年平均风速在6~7m/s以上,并且盛行风向稳定;②在预选场址内立测风塔,进行1~2年的风速、风向及风速沿高度的变化等数据的实测 (应是按照时间序列的每小时风速及风向数据), 并据此计算得出风速频率分布风向玫瑰图, 以估算风力发电场内风力发电机的年发电量及考虑场内风力发电机组的排列布局; ③对影响场内风力发电机出力及安全可靠运行的其他气象数据(如气温、大气压力、湿度) 以及特殊气象情况(如台风、雷电、沙暴等发生频率及海水盐雾情况、冰冻时间长短等)有测量及统计数据; ④对地区内的地形、地貌、障碍物(如地表粗糙度、树木、建筑物等)有详细资料。地表粗糙度高,场内附近树木及障碍物多,将导致风电场年发电量降低;⑤风电场场址距公路及地区电力网较近,以便降低风电设备运输及接入电网的工程费用。风电场预计送入电力网的最大电功率与地区电力网容量的比率即风电的最大透入率 (permeation), 应在5%~10%以下;⑥风电场场址应距居民点有一定的距离,以降低风力发电机组运行时齿轮箱、发电机发出的声响及风轮叶片旋转时扫掠空气产生的气动声响的影响。据测定,距500~600 kW风力发电机组200 m远处的噪声辐射 (noise emission) 约为43~45dB, 在风力机机舱下则为95~100dB(对电视广播的干扰,只局限在很小的范围内)。

  (2) 风电场内风力发电机组的排列应以在场内可获得最大的发电量来考虑。风电场内多台风力发电机组之间的间距若太近, 则沿空气流动方向前面机组对后面机组将产生较大的尾流效应, 导致后面风力发电机组发电量减少。同时,由于湍流和尾流的联合作用,还会引起风力发电机组过早损坏,降低使用寿命。根据实测,物理模拟及数字模拟的研究表明,为减少尾流效应的影响, 在平坦地面上的风力发电机组按阵列分布排列时, 沿主风向方向风力发电机组前后之间的距离(行距)应为风力机风轮直径的8~11倍,风力发电机组左右之间的距离(列距)应为风力机风轮直径的2~3倍。在地形复杂的丘陵或山地, 为避免湍流的影响,风力发电机组可安装在等风能密度线上或沿山脊的顶峰排列。

  (3) 风电场容量系数及发电成本是衡量风力发电场经济效益的重要指标。风电场内风力发电机组容量系数的计算方法为:

  在场址选择适宜、风力发电机组性能优良、机组排列间距合理的风电场内, 各台风力发电机组的容量系数大致相同, 但不完全一样, 其值约在0.25~0.4之间。整个风电场的容量系数为各占风力发电机组容量系数的平均值,一般应在0.25以上,也即是风力发电机组相当于以满负荷运行的时数至少应在2000 h以上。风电场每千瓦时电能(kW·h)的发电成本与诸多因素有关, 包括: 风能资源特性 (主要是风速频率分布)、风力发电机组设备的投资费用、风电场建设工程费用、风电场运行维护费用、建场投资回收方式及期限(系指投资贷款利率、设备规定使用寿命及所要求的固定回收率等)以及某些部件进口关税、设备增值税和设备保险所付出的费用等。随着风电设备技术的进展,风力发电设备的效率在过去10年得到了很大提高(风力机单位扫掠面积产生的功率约增加了60%), 而同时风力发电机的安装费用则降低了约50%。近10年来,风力发电的成本一直呈下降趋势。20世纪90年代初,

  美、欧等国风电的发电成本为7~10美分/(kW·h),90年代中为5~7美分/(kW·h),90年代末预计将达到4~5美分/(kW·h)。

  (4)风电场对保护环境效果显著。风力发电与燃煤、燃油的火力发电相比,除去可节约化石燃料外,可带来减少空气污染、改善环境的巨大环保效益。火力发电每发1 kW·h电一般约需耗用0.30~0.40kg标准煤,而同时会产生0.65~0.70kgCO2以及相当数量的SOx及NOx。空气中存在的CO2将导致产生温室效应,空气中的SOx及NOx则会导致产生酸雨,危害生态。在世界各国普遍关注改善地球生态环境、减少空气污染、强调可持续发展的形势下,风电场的这一特点将会更趋突出。

  发展趋势风力发电场未来的发展趋势将集中在:①提高机群安装场地选择的准确性;②改进机群布局的合理性;③提高运行的可靠性、稳定性,实现运行的最佳控制;④进一步降低设备投资及发电成本;⑤总装机容量在兆瓦以上的风力发电场将占据主导地位,风电场内的风力发电机组单机容量将主要是百千瓦级以上至兆瓦级的。

e胜博官网