引論：我們?yōu)槟砹?篇風(fēng)能發(fā)電論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

風(fēng)能發(fā)電論文:淺談風(fēng)能發(fā)電利與弊

摘 要：風(fēng)能作為清潔能源發(fā)展十分迅速，在風(fēng)電發(fā)揮在那過程中也必然有利有弊，文章針對(duì)風(fēng)電發(fā)展的現(xiàn)狀以及風(fēng)電并網(wǎng)的利弊做了簡(jiǎn)要的分析并提出了一點(diǎn)參考的解決方案，但是風(fēng)電作為具有潛力的能源所需的研究和探索不是一朝一夕可以完成的。

關(guān)鍵詞：風(fēng)能發(fā)電；電壓波動(dòng)；系統(tǒng)影響；風(fēng)電規(guī)劃；風(fēng)電問題

縱觀世界范圍，能源形勢(shì)不容樂觀，煤炭資源日漸匱乏，以目前的消耗速度來看支撐不到2050年；石油資源價(jià)格不斷飆升，世界范圍內(nèi)的是有爭(zhēng)奪愈來愈烈；環(huán)境污染問題又不容忽視成為了全球各國(guó)普遍關(guān)注的問題。電能作為一種清潔可再生的二次能源受到了普遍的青睞，但是電能的產(chǎn)生對(duì)一次能源的消耗量相當(dāng)巨大，因此尋找一種清潔的一次能源來發(fā)電就逐漸受到了普遍的關(guān)注。風(fēng)能發(fā)電也就應(yīng)運(yùn)而生。但是風(fēng)能發(fā)電也存在這一些難以解決的問題，如風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響以及風(fēng)力發(fā)電的規(guī)劃是擺在眼前的現(xiàn)實(shí)問題。

1 風(fēng)能發(fā)電優(yōu)勢(shì)突出

1.1 風(fēng)能發(fā)電對(duì)于環(huán)保貢獻(xiàn)巨大

風(fēng)能資源量大質(zhì)優(yōu)，風(fēng)力發(fā)電優(yōu)勢(shì)突出，世界性范圍內(nèi)風(fēng)電發(fā)展迅速。到達(dá)地球2%的太陽能可轉(zhuǎn)化成風(fēng)能，以此來計(jì)，風(fēng)能總量比水能更大，有人算過,只需地面風(fēng)力的1% ,就能滿足全球發(fā)電能量需要。而且風(fēng)能發(fā)電對(duì)環(huán)境無任何破壞，只要修建必要的采風(fēng)發(fā)電裝置即可，不像水能發(fā)電那樣需要修建大壩蓄水發(fā)電，必然會(huì)對(duì)環(huán)境做出一些不可自恢復(fù)的改變，會(huì)影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)發(fā)展和原始的自然景觀，有時(shí)甚至?xí)绊懙皆∶竦纳睢?duì)于由發(fā)電而引起的溫室氣體排放問題來說，燃煤火電最嚴(yán)重，燃油火電次之，核電較少，風(fēng)電最少。核電雖然和風(fēng)電的溫室氣體排風(fēng)量差不多，相比火電小了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，但是核電的污染問題目前還沒辦法解決，因此風(fēng)力發(fā)電有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。從經(jīng)濟(jì)角度衡量，風(fēng)力發(fā)電優(yōu)勢(shì)更加巨大，可謂一本萬利，只需前期建設(shè)裁縫發(fā)電設(shè)備和后期的較少的維護(hù)費(fèi)用即可，并不需要像火電核電那樣無限期的投入日漸高昂的成本。此外火電核電等熱電設(shè)備還必須耐受高溫高壓，風(fēng)電則沒此多余的擔(dān)心。

1.2 風(fēng)力發(fā)電在世界范圍發(fā)展迅速：

由于意識(shí)到風(fēng)力發(fā)電的巨大優(yōu)勢(shì)，世界各國(guó)都開始競(jìng)相發(fā)展風(fēng)力發(fā)電。世界性的風(fēng)電發(fā)展以前所未有的速度進(jìn)行著，全世界的風(fēng)電在1999年已經(jīng)達(dá)到了10000mw，而更值得驚奇的是這個(gè)數(shù)字在2000年的時(shí)候就已經(jīng)翻了一番達(dá)到了20000mw以上，2005年的時(shí)候又超過了30000mw。風(fēng)電發(fā)展主要以歐洲為主，占到了風(fēng)電總量的2/3，北美占到了1/5，亞洲是1/8。德國(guó)作為風(fēng)電及時(shí)大國(guó)，風(fēng)力發(fā)電總量是15688mw，占全國(guó)發(fā)電量的6.2%，占世界風(fēng)電總量的33%。由于風(fēng)電的發(fā)展使德國(guó)的溫室氣體排放量大為減少，2004年德國(guó)新建1200多臺(tái)發(fā)電用風(fēng)車,裝機(jī)容量超過2000mw,居世界首位。而目前相對(duì)風(fēng)電量較大的是丹麥，目前的風(fēng)電總量已經(jīng)超過了全國(guó)發(fā)電總量的10%，丹麥規(guī)劃到2030年,風(fēng)力發(fā)電將占總發(fā)電裝機(jī)的50 %。我國(guó)的風(fēng)電事業(yè)發(fā)展也較為迅速，已從1997年排列在世界第十位而躍居到現(xiàn)在的第八位,預(yù)計(jì)今后還將有更大的進(jìn)步。我國(guó)的風(fēng)力資源相當(dāng)豐富，居世界首位，因此發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆Ｄ壳伴_發(fā)還很不足，主要在內(nèi)蒙、新疆和沿海一些地區(qū)，但是還沒有形成真正的規(guī)模，有待于進(jìn)一步的開發(fā)和探索。

2 風(fēng)力發(fā)電問題不容忽視

在風(fēng)力發(fā)電巨大優(yōu)勢(shì)面前也不能盲目的樂觀，由畢竟風(fēng)力發(fā)電所帶來的問題還沒有十分的解決，好有待繼續(xù)研究和努力。

2.1 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)后會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不小的影響，會(huì)影響到系統(tǒng)的電壓波動(dòng)和電能質(zhì)量，還會(huì)造成諧波污染。其中由風(fēng)電并網(wǎng)所引起的電壓波動(dòng)和閃變是風(fēng)電并網(wǎng)的主要負(fù)面影響。電壓波動(dòng)為一系列電壓變動(dòng)或工頻電壓包絡(luò)線的周期性變化,閃變是人對(duì)燈光照度波動(dòng)的主觀視感。雖然現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大都采用軟并網(wǎng)方式，但是啟動(dòng)時(shí)仍會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，使得風(fēng)電機(jī)組輸出的功率不穩(wěn)定，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致電壓的波動(dòng)和閃變。電壓的波動(dòng)和閃變會(huì)使電燈閃爍，電視機(jī)畫面不穩(wěn)定，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化嚴(yán)重影響到工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，在某些特殊行業(yè)電壓不穩(wěn)會(huì)使一些精密的儀器出現(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)重大事故。除了電壓?jiǎn)栴}，風(fēng)電并網(wǎng)還會(huì)引入諧波污染。變速風(fēng)機(jī)需通過整流和逆變裝置接入系統(tǒng)，由于風(fēng)速并不能穩(wěn)定在一個(gè)特定值，因此會(huì)造成大量的諧波污染。雖然諧波污染對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)有較大影響，但與電壓波動(dòng)相比就顯得小多了。

2.2 風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)功率和暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

風(fēng)力發(fā)電由于風(fēng)速變化莫測(cè)，使得風(fēng)電上網(wǎng)功率也隨之不斷振蕩，當(dāng)風(fēng)電的擾動(dòng)頻率接近系統(tǒng)固有的振蕩頻率時(shí)，就會(huì)引起大幅度的功率振蕩，并且振蕩的幅度會(huì)隨著擾動(dòng)的幅度而變化。擾動(dòng)幅度不僅與風(fēng)電擾動(dòng)有關(guān)，也與系統(tǒng)本身的參數(shù)有關(guān)，因此可考慮從兩方面著手減少擾動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的強(qiáng)迫功率振蕩。風(fēng)電并網(wǎng)不僅會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)迫的功率振蕩，還會(huì)對(duì)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。當(dāng)然這種影響在風(fēng)電裝機(jī)容量較小時(shí)顯得微不足道，但是當(dāng)一旦風(fēng)電在系統(tǒng)中占有比較多的份額時(shí)，這種影響就不容忽視了，否則當(dāng)并網(wǎng)的風(fēng)電突然變化時(shí)，系統(tǒng)有可能由于振蕩過大而不能保持暫態(tài)穩(wěn)定而失去穩(wěn)定，出現(xiàn)電力系統(tǒng)大的崩潰。總之如果并網(wǎng)的風(fēng)電份額較高而系統(tǒng)較脆弱時(shí)，并網(wǎng)產(chǎn)生的負(fù)面影響是十分巨大的。

3 電池儲(chǔ)能的應(yīng)用

風(fēng)能作為清潔能源大力發(fā)展以來，風(fēng)電的問題也越來越受到電力工作人員的關(guān)注。但是風(fēng)能作為一種間歇性能源，加之風(fēng)能資源的預(yù)測(cè)度并不能符合電力系統(tǒng)對(duì)電能質(zhì)量的要求，尋求新途徑新思路解決風(fēng)電對(duì)系統(tǒng)的影響也自然成了許多電力行業(yè)工作人員的目標(biāo)。采用靜止無功補(bǔ)償器可快速補(bǔ)償無功功率，維持風(fēng)力發(fā)電電源接入點(diǎn)電壓的穩(wěn)定，但不能調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)輸出的有功功率。而采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以較好的解決這一問題，及可以保障上網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，又可以補(bǔ)償有功功率，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響。可以選擇由蓄電池組、整流裝置和逆變裝置組成的柔性交流輸電系統(tǒng)作為儲(chǔ)能系統(tǒng)。

4 結(jié)論

風(fēng)能作為一種清潔的能源，在二十一世紀(jì)資源匱乏，環(huán)境問題突出的今天有著相當(dāng)大的吸引力，世界大范圍內(nèi)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)來取代傳統(tǒng)的燃煤和燃油火電。在風(fēng)電發(fā)展方面比較先進(jìn)的是德國(guó)和丹麥等國(guó)家，我國(guó)的風(fēng)電雖然較之前有了較大的發(fā)展，但是和世界先進(jìn)水平還有較大的差距。在風(fēng)電發(fā)展方面，除了看到其優(yōu)點(diǎn)以外，缺點(diǎn)也不容忽視，對(duì)于電力系統(tǒng)電壓和功率的影響都值得去深入的探索和研究。目前可以通過電池儲(chǔ)能技術(shù)解決較少風(fēng)電對(duì)系統(tǒng)的影響，要使風(fēng)電大面積發(fā)展所要做的工作還有很多。

風(fēng)能發(fā)電論文:風(fēng)能發(fā)電體系拓?fù)浼罢{(diào)控策略

1引言

風(fēng)能以其蘊(yùn)量大、分布廣泛和無污染等優(yōu)勢(shì)越來越受到世界各國(guó)的青睞，成為發(fā)展最快的綠色能源之一。但風(fēng)能的隨機(jī)性很強(qiáng)，季節(jié)性變化大，風(fēng)速變化范圍很寬，特別是在年平均風(fēng)速不高的地區(qū)，風(fēng)能常集中在低風(fēng)速區(qū)。若能拓寬風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)能利用范圍，尤其是低風(fēng)速區(qū)的風(fēng)能利用能力，則能大大提高發(fā)電機(jī)組的總發(fā)電量。

目前常用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要針對(duì)風(fēng)能豐富的風(fēng)場(chǎng)開發(fā)，變速范圍為1:2左右。由于受到變換器容量以及系統(tǒng)成本的限制，通常都不去考慮利用低風(fēng)速下的風(fēng)能，因此不適用于年平均風(fēng)速不高的風(fēng)能欠豐富地區(qū)。本文針對(duì)這一問題提出了一種采用新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的DWIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)拓寬了對(duì)低風(fēng)速區(qū)風(fēng)能的利用能力，可在寬風(fēng)速范圍內(nèi)發(fā)電運(yùn)行，可延長(zhǎng)了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作時(shí)間，從而可提高系統(tǒng)的總發(fā)電量。

DWIG是本世紀(jì)初提出的一種新型發(fā)電機(jī)，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和諸多優(yōu)點(diǎn)引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。該發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子為標(biāo)準(zhǔn)籠型結(jié)構(gòu)，定子上有兩套繞組，一套稱為功率繞組，輸出端接有勵(lì)磁電容、整流橋和濾波電容，另一套稱為控制繞組，連接濾波電感和電力電子變換器[1]。兩套定子繞組只通過磁路耦合，易實(shí)現(xiàn)高性能控制，系統(tǒng)在變速變負(fù)載情況下能穩(wěn)定運(yùn)行，且輸出的直流電壓具有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能[2-4]。功率側(cè)的交流勵(lì)磁電容經(jīng)過容量?jī)?yōu)化后可大大減小控制變換器的容量，在1:3的寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行僅為發(fā)電機(jī)額定輸出功率的三分之一左右[5,6]。鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，DWIG發(fā)電系統(tǒng)已被應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，并取得了初步的進(jìn)展[7-9]。但是由于之前文獻(xiàn)研究的多為通過弱磁控制實(shí)現(xiàn)的額定轉(zhuǎn)速以上的寬轉(zhuǎn)速運(yùn)行，而風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)絕大多數(shù)時(shí)間工作于額定轉(zhuǎn)速以下范圍，尤其是要充分利用低風(fēng)速下的風(fēng)能實(shí)現(xiàn)寬風(fēng)速運(yùn)行，先前的轉(zhuǎn)速范圍顯然是不夠的。此外，低風(fēng)速下DWIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行及控制也有待于進(jìn)一步研究。

本文針對(duì)寬風(fēng)速運(yùn)行要求提出了一種新的DWIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過高低風(fēng)速下不同的運(yùn)行控制策略，使得系統(tǒng)在低速直至額定轉(zhuǎn)速以上的寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均能輸出穩(wěn)定的高壓直流，拓寬了低風(fēng)速下風(fēng)能的利用，其額外優(yōu)勢(shì)是并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)無需再接升壓變換器，從而簡(jiǎn)化逆變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

本文研究的新型DWIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。風(fēng)力機(jī)采用一級(jí)增速齒輪與發(fā)電機(jī)相連，發(fā)電機(jī)的功率繞組側(cè)接有交流勵(lì)磁電容，通過整流橋輸出直流電能，控制側(cè)繞組串聯(lián)濾波電感后與變換器相連，變換器的直流母線端除了接有濾波電容外還有初始建壓所需的蓄電池，起輔助勵(lì)磁作用。相比于原有的DWIG發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)鋄1]，增加了一只功率二極管將功率側(cè)和控制側(cè)母線的正端連接了起來，其負(fù)端直接相連。

在低風(fēng)速區(qū)運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，即使電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)飽和，DWIG的功率繞組端電壓也達(dá)不到指令電壓，此時(shí)由控制變換器調(diào)節(jié)勵(lì)磁維持發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁通不變，利用電壓泵升原理將控制側(cè)變換器的直流母線電壓泵升到指令電壓并穩(wěn)定運(yùn)行，電能由控制變換器的直流母線輸出，并聯(lián)兩側(cè)母線的功率二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，功率繞組側(cè)的整流橋則由于直流側(cè)電壓高于其交流側(cè)電壓而被自然阻斷。

隨著風(fēng)速的不斷增加，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸上升，功率繞組側(cè)整流輸出的電壓也隨之升高，當(dāng)其達(dá)到設(shè)定值并使得功率二極管反向截止時(shí)，電能由控制側(cè)輸出過渡到從功率側(cè)輸出。當(dāng)系統(tǒng)在高風(fēng)速區(qū)運(yùn)行時(shí)，由控制變換器和交流勵(lì)磁電容向發(fā)電機(jī)共同提供所需的勵(lì)磁無功，通過調(diào)節(jié)控制變換器的無功電流大小來維持輸出的直流電壓恒定。控制側(cè)的變換器正常工作的前提是維持其母線電壓恒定，考慮到在兩種控制策略下均需要能夠保持控制側(cè)變換器的母線電壓恒定，故在連接兩側(cè)母線時(shí)加入了單向功率二極管。若無功率二極管，直接將其相連，系統(tǒng)在兩種控制策略切換運(yùn)行時(shí)將會(huì)很不穩(wěn)定。

由于本系統(tǒng)中DWIG的控制側(cè)與功率側(cè)母線電壓額定值設(shè)計(jì)為相同值，而控制繞組側(cè)存在濾波電感，運(yùn)行時(shí)存在一定的壓降，因此若要兩側(cè)的直流母線相連后能夠保障一定的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍，并且在高風(fēng)速下能實(shí)現(xiàn)功率側(cè)整流輸出電壓的快速調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)控制側(cè)繞組匝數(shù)必須少于功率側(cè)繞組，即控制繞組端電壓低于功率繞組端電壓。具體可根據(jù)直流母線電壓的額定值以及系統(tǒng)仿真時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)綜合估算得到。

3DWIG瞬時(shí)功率控制原理

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)多運(yùn)行于低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，而磁鏈觀測(cè)器在低轉(zhuǎn)速下存在不可忽略的誤差，所以DWIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)摒棄了以往采用的定子磁場(chǎng)定向控制策略，選擇控制繞組端電壓定向控制[9]。

本文中仍然采用電動(dòng)機(jī)慣例，圖2為控制繞組端電壓定向矢量圖，此定向方法對(duì)于分析系統(tǒng)中的瞬時(shí)有功功率和無功功率非常有效。如圖2所示，矢量Us在此同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系軸d和q軸上的電壓分量可表示為根據(jù)瞬時(shí)功率理論[10,11]，在圖2的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，控制側(cè)瞬時(shí)有功功率和無功功率可表示為可見，在任意轉(zhuǎn)速下，調(diào)節(jié)控制繞組的電流id、iq便可控制系統(tǒng)的瞬時(shí)功率。而據(jù)文獻(xiàn)[3]可知而在變速運(yùn)行時(shí)，改變控制繞組電磁轉(zhuǎn)矩Tems即能實(shí)現(xiàn)控制側(cè)直

流母線電壓UsDC的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)控制繞組磁鏈s即可以控制功率繞組磁鏈p，進(jìn)而控制功率側(cè)輸出直流母線電壓UpDC[3]。因此，綜合式（6）～式（8）可知，在寬風(fēng)速范圍內(nèi)運(yùn)行的DWIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，通過對(duì)控制繞組電流在控制繞組端電壓矢量Us及其法線上分量id和iq的調(diào)節(jié)，就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出電壓的控制，使系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速和負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行。

4低風(fēng)速下DWIG運(yùn)行控制

發(fā)電機(jī)的繞組端電壓與內(nèi)部磁通和轉(zhuǎn)速近似成正比，若發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)未達(dá)飽和，在變速變負(fù)載運(yùn)行情況下可通過調(diào)節(jié)磁通來保持輸出電壓恒定。但低風(fēng)速下發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速太低，內(nèi)部磁場(chǎng)由于飽和已失去調(diào)節(jié)作用，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)端電壓過低，功率側(cè)整流橋輸出電壓無法達(dá)到指令值。因此本文在低風(fēng)速下利用電壓泵升的原理，將電能由電壓較低的電機(jī)端部泵升至變換器的直流母線，從而使母線電壓達(dá)到指令值。此時(shí)系統(tǒng)從控制側(cè)變換器直流母線輸出有功功率，而功率側(cè)的整流橋由于變換器直流母線電壓比功率繞組側(cè)電壓高出甚多而處于阻斷狀態(tài)。

4.1電壓泵升原理

系統(tǒng)在低風(fēng)速下控制側(cè)變換器的電壓泵升類似于變頻器調(diào)速中的能量回饋制動(dòng)，當(dāng)制動(dòng)時(shí)滑差突變?yōu)樨?fù)，電動(dòng)機(jī)工作于發(fā)電狀態(tài)，不管電機(jī)繞組的反電勢(shì)有多低，其再生的能量均會(huì)在主開關(guān)管斷開時(shí)通過續(xù)流二極管回饋至直流側(cè)。文中DWIG控制繞組與控制側(cè)變換器的硬件連接如圖3所示，變換器為三相電壓型逆變器，由6個(gè)IGBT及與其反并聯(lián)的二極管組成，發(fā)電機(jī)控制繞組的漏感和濾波電感作為儲(chǔ)能電感。當(dāng)變換器選擇零矢量000或111時(shí)，相當(dāng)于電機(jī)的三相控制繞組短接，繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)作為電源，能使電機(jī)相電流增加，使回路中的儲(chǔ)能電感蓄能。當(dāng)變換器選擇非零矢量時(shí)，則回路中電感上的儲(chǔ)能會(huì)通過反并聯(lián)二極管將能量泵升至直流母線。可見圖3所示的硬件拓?fù)洌瑵M足泵升變換器直流母線電壓的條件。通過檢測(cè)直流側(cè)濾波電容的兩端電壓，形成電壓閉環(huán)對(duì)控制側(cè)變換器的PWM占空比進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)將控制側(cè)繞組上較低的電壓泵升至較高的直流母線電壓，使其達(dá)到并穩(wěn)定于指令值。

4.2電壓控制策略

低風(fēng)速時(shí)功率側(cè)的整流橋已經(jīng)斷開，系統(tǒng)有功和無功的控制均由控制側(cè)的變換器承擔(dān)，此時(shí)控制繞組與控制變換器之間的功率流動(dòng)關(guān)系示意圖如圖4所示。其中P、Q分別代表有功功率和無功功率，PL、Pr分別表示控制繞組和濾波電感上消耗的和流過控制變換器的有功功率，PC、PR分別表示直流電容和負(fù)載上的瞬時(shí)有功功率，QL、Qr分別表示經(jīng)過濾波電感和變換器的無功功率。

由圖4可以看出，系統(tǒng)的無功僅在控制變換器的交流側(cè)流動(dòng)，直流電容不參與無功的交換，而有功功率則可以通過控制變換器從交流側(cè)向直流側(cè)流動(dòng)，控制側(cè)直流母線電壓的穩(wěn)定就代表著變換器輸入輸出有功功率的平衡。當(dāng)Pr大于PR時(shí)，多余的能量會(huì)對(duì)直流側(cè)濾波電容進(jìn)行充電，電容兩端電壓會(huì)隨之上升。同樣，一旦系統(tǒng)輸出有功功率PR超過Pr，電容會(huì)瞬時(shí)放電，直流側(cè)電壓將跌落。所以變換器的有功損耗以及直流母線端所帶功負(fù)載決定了系統(tǒng)有功電流的大小，通過變換器直流母線電壓UsDC的反饋經(jīng)PI調(diào)節(jié)器即可得到有功電流的給定*di。

系統(tǒng)在低風(fēng)速下保持變換器直流母線輸出電壓恒定的同時(shí)，為了保障電機(jī)的帶載能力，還需要維持發(fā)電機(jī)內(nèi)部的磁通不變。控制繞組每相的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為由式（9）可知，在變速變負(fù)載運(yùn)行時(shí)要保持電機(jī)主磁通m不變，必須相應(yīng)地改變Es才能實(shí)現(xiàn)。然而，繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Es是難以直接控制的，若忽略繞組的漏磁阻抗壓降，認(rèn)為控制繞組的相電壓Us≈Es，則可以通過控制相電壓Us來達(dá)到維持電機(jī)主磁通不變的目的。

本文采用大小與相電壓呈比例關(guān)系的控制繞組電壓矢量幅值sU作為控制電機(jī)主磁通m的變量，將采樣后計(jì)算得到的sU反饋值與參考值相比較，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器得到無功電流給定*qi。而在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不斷變化時(shí)，需要保持s1Uf曲線斜率不變，以維持發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁通恒定，sU的參考值可由f1來決定。隨著風(fēng)速的不斷增大即f1不斷上升，sU亦會(huì)不斷增大。由式（4）和式（5）可以看出，sU的增大還會(huì)有助于降低系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的有功電流id和無功電流iq，減小控制側(cè)變換器的壓力，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

低風(fēng)速下系統(tǒng)運(yùn)行的控制框圖如圖5所示，經(jīng)過各自電壓外環(huán)的PI調(diào)節(jié)器后得到的有功電流給定*di和無功電流給定*qi，實(shí)現(xiàn)有功和無功的解耦，通過控制繞組的端電壓定向角，即可得到控制繞組給定電流為將給定電流*sI與控制繞組實(shí)測(cè)電流Is的差值送入兩態(tài)數(shù)字滯環(huán)比較器，得到開關(guān)信號(hào)SA、SB、SC，控制勵(lì)磁變換器交流側(cè)的電壓矢量Um，使控制繞組實(shí)際電流能夠?qū)崟r(shí)跟蹤給定值，從而調(diào)整發(fā)電機(jī)系統(tǒng)在不同運(yùn)行狀態(tài)下的瞬時(shí)功率，維持控制變換器直流母線輸出電壓恒定，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

5高風(fēng)速下DWIG電壓控制

在高風(fēng)速下，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速升高，功率側(cè)整流橋輸出的直流電壓達(dá)到了指令值，控制側(cè)直流母線并聯(lián)至功率側(cè)的二極管變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)，系統(tǒng)發(fā)出的電能轉(zhuǎn)為從功率側(cè)輸出。由于控制側(cè)與功率側(cè)僅有磁路上的耦合，因此在高風(fēng)速下變速變負(fù)載運(yùn)行時(shí)具有更出色的動(dòng)、靜態(tài)性能和帶載能力。

高風(fēng)速下系統(tǒng)的無功電流由勵(lì)磁電容和控制變換器共同提供，由于勵(lì)磁電容提供的部分不可調(diào)節(jié)，因此變速變負(fù)載運(yùn)行時(shí)引起的直流電壓變化通過調(diào)節(jié)控制變換器的無功電流來補(bǔ)償維持其恒定。高風(fēng)速下采用功率側(cè)直流母線電壓UpDC作為控制無功電流的分量，由UpDC的閉環(huán)控制通過PI調(diào)節(jié)器得到*qi。

由于此時(shí)控制變換器直流母線已不再輸出有功功率，但是變換器并非理想裝置，正常工作時(shí)會(huì)因線路電阻、開關(guān)損耗等原因產(chǎn)生有功損耗。為了維持控制變換器直流母線電壓UsDC的穩(wěn)定并保障變換器的正常工作，仍然需要調(diào)節(jié)有功電流，對(duì)UsDC進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。高風(fēng)速下系統(tǒng)的電壓控制策略如圖6所示[3]，將定子繞組兩側(cè)的母線電壓UsDC和UpDC分別與其參考電壓比較，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器后得到有功電流給定*di和無功電流給定*qi，調(diào)節(jié)控制繞組電流id、iq便可控制系統(tǒng)的瞬時(shí)有功和無功，實(shí)現(xiàn)DWIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)定子繞組兩側(cè)的直流母線電壓控制。

6實(shí)驗(yàn)論證

實(shí)驗(yàn)用DWIG的主要參數(shù)見表1，控制繞組與功率繞組的匝數(shù)比為52:60。采用西門子變頻器MM440拖動(dòng)普通異步電機(jī)來模擬風(fēng)力機(jī)[12]。本文主要考察的是提出的系統(tǒng)新拓?fù)浼翱刂撇呗缘恼_性與可行性，實(shí)驗(yàn)時(shí)負(fù)載采用電阻性負(fù)載。系統(tǒng)中控制側(cè)變換器的主電路IPM模塊采用三菱PM150RLA120，控制繞組和功率直流側(cè)的電容為1100F/900V。功率繞組交流勵(lì)磁電容器，采用星型接法，勵(lì)磁電容設(shè)計(jì)為140F。控制繞組側(cè)電流、電壓霍爾傳感器的參考方向按電動(dòng)機(jī)慣例連接，濾波電感為L(zhǎng)=4mH。控制器采用Freescale公司的MC56F8346型DSP和Lattice公司的M4A5-128/64型CPLD一起構(gòu)建控制平臺(tái)，系統(tǒng)控制周期為100s。

為驗(yàn)證系統(tǒng)在低風(fēng)速下發(fā)電運(yùn)行能力，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在48V蓄電池的初始勵(lì)磁下，DWIG在500r/min時(shí)即可建壓成功輸出有功功率。由于實(shí)際切入風(fēng)速與風(fēng)輪機(jī)和葉片密切相關(guān)，故本文不再給出確切的風(fēng)速大小。系統(tǒng)的電壓電流波形如圖7所示，控制側(cè)變換器直流母線成功泵升至額定600V穩(wěn)定運(yùn)行，sU的參考值為200V。圖8為系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速上升到900r/min時(shí)突加6.5kW負(fù)載時(shí)的電壓電流波形。由實(shí)驗(yàn)波形可以看出，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能良好，突加負(fù)載瞬間，變換器直流母線電壓出現(xiàn)少許跌落，但是很快恢復(fù)穩(wěn)定在給定值。

當(dāng)轉(zhuǎn)速上升至將近1100r/min時(shí)將系統(tǒng)切換至功率側(cè)輸出電能，此時(shí)控制側(cè)直流母線電壓維持600V不變，但無需再承擔(dān)輸出電能的任務(wù)。功率側(cè)給定600V，依靠變換器調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無功功率來維持輸出直流電壓恒定。圖9給出了由控制側(cè)輸出電能切換至功率側(cè)輸出的電壓和電流波形。進(jìn)入高風(fēng)速區(qū)后系統(tǒng)均由功率側(cè)來輸出電能，圖10給出了發(fā)電機(jī)上升至額定轉(zhuǎn)速時(shí)的系統(tǒng)電壓電流波形圖，可見系統(tǒng)在額定轉(zhuǎn)速帶載運(yùn)行時(shí)輸出電壓穩(wěn)定，波動(dòng)較小。當(dāng)風(fēng)速由高到低減小時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)從功率側(cè)輸出電能切換回控制側(cè)變換器直流母線輸出，圖11為1050r/min切換轉(zhuǎn)速時(shí)的電壓和電流波形。

當(dāng)轉(zhuǎn)速正好處于切換值附近時(shí)，風(fēng)速的變化可能會(huì)引起兩種運(yùn)行狀態(tài)及控制策略之間的頻繁切換。但是由于轉(zhuǎn)速屬于機(jī)械量，時(shí)間常數(shù)比電氣時(shí)間常數(shù)要大得多，因此在電磁控制過程中轉(zhuǎn)速的變化對(duì)于系統(tǒng)的擾動(dòng)影響甚小。同時(shí)，為了進(jìn)一步地減小這種情況的出現(xiàn)所帶來的影響，本文在控制軟件中設(shè)置了一個(gè)轉(zhuǎn)速滯環(huán)比較器用于判斷切換控制策略，環(huán)差定為50r/min。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖9和圖11看，滯環(huán)比較器的作用明顯，系統(tǒng)在控制策略切換時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定。

本文測(cè)試了DWIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)從低速至電機(jī)較高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的帶載能力，具體數(shù)據(jù)見表2～表4。圖12為表2～表4中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出功率的實(shí)測(cè)和擬合曲線圖，額定風(fēng)速以下輸出功率與轉(zhuǎn)速的擬合關(guān)系為P=9.269×10-9×n3，跟風(fēng)力機(jī)和風(fēng)速之間的三次方關(guān)系基本符合。在額定轉(zhuǎn)速以上，系統(tǒng)維持輸出恒定功率。

7結(jié)論

本文采用控制側(cè)與功率側(cè)的直流母線輸出端通過功率二極管相并聯(lián)的新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在低風(fēng)速和高風(fēng)速下采取不同的運(yùn)行控制，交替從控制側(cè)和功率側(cè)的直流母線輸出電能，使得DWIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在寬風(fēng)速范圍內(nèi)均能輸出穩(wěn)定的高壓直流，充分利用了低風(fēng)速下的風(fēng)能，解決了寬風(fēng)速利用風(fēng)能的難題。樣機(jī)系統(tǒng)在500r/min即可實(shí)現(xiàn)建壓至600V，在500～2000r/min的1∶4轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均能輸出穩(wěn)定的600V高壓直流，并且能夠穩(wěn)定地運(yùn)行，其帶載能力符合風(fēng)力機(jī)特性，有助于實(shí)現(xiàn)風(fēng)能追蹤。

風(fēng)能發(fā)電論文:風(fēng)能發(fā)電利與弊

摘要：風(fēng)能作為清潔能源發(fā)展十分迅速，在風(fēng)電發(fā)揮在那過程中也必然有利有弊，文章針對(duì)風(fēng)電發(fā)展的現(xiàn)狀以及風(fēng)電并網(wǎng)的利弊做了簡(jiǎn)要的分析并提出了一點(diǎn)參考的解決方案，但是風(fēng)電作為具有潛力的能源所需的研究和探索不是一朝一夕可以完成的。

關(guān)鍵詞：風(fēng)能發(fā)電；電壓波動(dòng)；系統(tǒng)影響；風(fēng)電規(guī)劃；風(fēng)電問題

縱觀世界范圍，能源形勢(shì)不容樂觀，煤炭資源日漸匱乏，以目前的消耗速度來看支撐不到2050年；石油資源價(jià)格不斷飆升，世界范圍內(nèi)的是有爭(zhēng)奪愈來愈烈；環(huán)境污染問題又不容忽視成為了全球各國(guó)普遍關(guān)注的問題。電能作為一種清潔可再生的二次能源受到了普遍的青睞，但是電能的產(chǎn)生對(duì)一次能源的消耗量相當(dāng)巨大，因此尋找一種清潔的一次能源來發(fā)電就逐漸受到了普遍的關(guān)注。風(fēng)能發(fā)電也就應(yīng)運(yùn)而生。但是風(fēng)能發(fā)電也存在這一些難以解決的問題，如風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響以及風(fēng)力發(fā)電的規(guī)劃是擺在眼前的現(xiàn)實(shí)問題。

1風(fēng)能發(fā)電優(yōu)勢(shì)突出

1.1風(fēng)能發(fā)電對(duì)于環(huán)保貢獻(xiàn)巨大

風(fēng)能資源量大質(zhì)優(yōu)，風(fēng)力發(fā)電優(yōu)勢(shì)突出，世界性范圍內(nèi)風(fēng)電發(fā)展迅速。到達(dá)地球2%的太陽能可轉(zhuǎn)化成風(fēng)能，以此來計(jì)，風(fēng)能總量比水能更大，有人算過,只需地面風(fēng)力的1%,就能滿足全球發(fā)電能量需要。而且風(fēng)能發(fā)電對(duì)環(huán)境無任何破壞，只要修建必要的采風(fēng)發(fā)電裝置即可，不像水能發(fā)電那樣需要修建大壩蓄水發(fā)電，必然會(huì)對(duì)環(huán)境做出一些不可自恢復(fù)的改變，會(huì)影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)發(fā)展和原始的自然景觀，有時(shí)甚至?xí)绊懙皆∶竦纳睢?duì)于由發(fā)電而引起的溫室氣體排放問題來說，燃煤火電最嚴(yán)重，燃油火電次之，核電較少，風(fēng)電最少。核電雖然和風(fēng)電的溫室氣體排風(fēng)量差不多，相比火電小了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，但是核電的污染問題目前還沒辦法解決，因此風(fēng)力發(fā)電有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。從經(jīng)濟(jì)角度衡量，風(fēng)力發(fā)電優(yōu)勢(shì)更加巨大，可謂一本萬利，只需前期建設(shè)裁縫發(fā)電設(shè)備和后期的較少的維護(hù)費(fèi)用即可，并不需要像火電核電那樣無限期的投入日漸高昂的成本。此外火電核電等熱電設(shè)備還必須耐受高溫高壓，風(fēng)電則沒此多余的擔(dān)心。

1.2風(fēng)力發(fā)電在世界范圍發(fā)展迅速：

由于意識(shí)到風(fēng)力發(fā)電的巨大優(yōu)勢(shì)，世界各國(guó)都開始競(jìng)相發(fā)展風(fēng)力發(fā)電。世界性的風(fēng)電發(fā)展以前所未有的速度進(jìn)行著，全世界的風(fēng)電在1999年已經(jīng)達(dá)到了10000MW，而更值得驚奇的是這個(gè)數(shù)字在2000年的時(shí)候就已經(jīng)翻了一番達(dá)到了20000MW以上，2005年的時(shí)候又超過了30000MW。風(fēng)電發(fā)展主要以歐洲為主，占到了風(fēng)電總量的2/3，北美占到了1/5，亞洲是1/8。德國(guó)作為風(fēng)電及時(shí)大國(guó)，風(fēng)力發(fā)電總量是15688MW，占全國(guó)發(fā)電量的6.2%，占世界風(fēng)電總量的33%。由于風(fēng)電的發(fā)展使德國(guó)的溫室氣體排放量大為減少，2004年德國(guó)新建1200多臺(tái)發(fā)電用風(fēng)車,裝機(jī)容量超過2000MW,居世界首位。而目前相對(duì)風(fēng)電量較大的是丹麥，目前的風(fēng)電總量已經(jīng)超過了全國(guó)發(fā)電總量的10%，丹麥規(guī)劃到2030年,風(fēng)力發(fā)電將占總發(fā)電裝機(jī)的50%。我國(guó)的風(fēng)電事業(yè)發(fā)展也較為迅速，已從1997年排列在世界第十位而躍居到現(xiàn)在的第八位,預(yù)計(jì)今后還將有更大的進(jìn)步。我國(guó)的風(fēng)力資源相當(dāng)豐富，居世界首位，因此發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆Ｄ壳伴_發(fā)還很不足，主要在內(nèi)蒙、新疆和沿海一些地區(qū)，但是還沒有形成真正的規(guī)模，有待于進(jìn)一步的開發(fā)和探索。

2風(fēng)力發(fā)電問題不容忽視

在風(fēng)力發(fā)電巨大優(yōu)勢(shì)面前也不能盲目的樂觀，由畢竟風(fēng)力發(fā)電所帶來的問題還沒有十分的解決，好有待繼續(xù)研究和努力。

2.1風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)后會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不小的影響，會(huì)影響到系統(tǒng)的電壓波動(dòng)和電能質(zhì)量，還會(huì)造成諧波污染。其中由風(fēng)電并網(wǎng)所引起的電壓波動(dòng)和閃變是風(fēng)電并網(wǎng)的主要負(fù)面影響。電壓波動(dòng)為一系列電壓變動(dòng)或工頻電壓包絡(luò)線的周期性變化,閃變是人對(duì)燈光照度波動(dòng)的主觀視感。雖然現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大都采用軟并網(wǎng)方式，但是啟動(dòng)時(shí)仍會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，使得風(fēng)電機(jī)組輸出的功率不穩(wěn)定，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致電壓的波動(dòng)和閃變。電壓的波動(dòng)和閃變會(huì)使電燈閃爍，電視機(jī)畫面不穩(wěn)定，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化嚴(yán)重影響到工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，在某些特殊行業(yè)電壓不穩(wěn)會(huì)使一些精密的儀器出現(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)重大事故。除了電壓?jiǎn)栴}，風(fēng)電并網(wǎng)還會(huì)引入諧波污染。變速風(fēng)機(jī)需通過整流和逆變裝置接入系統(tǒng)，由于風(fēng)速并不能穩(wěn)定在一個(gè)特定值，因此會(huì)造成大量的諧波污染。雖然諧波污染對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)有較大影響，但與電壓波動(dòng)相比就顯得小多了。2.2風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)功率和暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

風(fēng)力發(fā)電由于風(fēng)速變化莫測(cè)，使得風(fēng)電上網(wǎng)功率也隨之不斷振蕩，當(dāng)風(fēng)電的擾動(dòng)頻率接近系統(tǒng)固有的振蕩頻率時(shí)，就會(huì)引起大幅度的功率振蕩，并且振蕩的幅度會(huì)隨著擾動(dòng)的幅度而變化。擾動(dòng)幅度不僅與風(fēng)電擾動(dòng)有關(guān)，也與系統(tǒng)本身的參數(shù)有關(guān)，因此可考慮從兩方面著手減少擾動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的強(qiáng)迫功率振蕩。風(fēng)電并網(wǎng)不僅會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)迫的功率振蕩，還會(huì)對(duì)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。當(dāng)然這種影響在風(fēng)電裝機(jī)容量較小時(shí)顯得微不足道，但是當(dāng)一旦風(fēng)電在系統(tǒng)中占有比較多的份額時(shí)，這種影響就不容忽視了，否則當(dāng)并網(wǎng)的風(fēng)電突然變化時(shí)，系統(tǒng)有可能由于振蕩過大而不能保持暫態(tài)穩(wěn)定而失去穩(wěn)定，出現(xiàn)電力系統(tǒng)大的崩潰。總之如果并網(wǎng)的風(fēng)電份額較高而系統(tǒng)較脆弱時(shí)，并網(wǎng)產(chǎn)生的負(fù)面影響是十分巨大的。

3電池儲(chǔ)能的應(yīng)用

風(fēng)能作為清潔能源大力發(fā)展以來，風(fēng)電的問題也越來越受到電力工作人員的關(guān)注。但是風(fēng)能作為一種間歇性能源，加之風(fēng)能資源的預(yù)測(cè)度并不能符合電力系統(tǒng)對(duì)電能質(zhì)量的要求，尋求新途徑新思路解決風(fēng)電對(duì)系統(tǒng)的影響也自然成了許多電力行業(yè)工作人員的目標(biāo)。采用靜止無功補(bǔ)償器可快速補(bǔ)償無功功率，維持風(fēng)力發(fā)電電源接入點(diǎn)電壓的穩(wěn)定，但不能調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)輸出的有功功率。而采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以較好的解決這一問題，及可以保障上網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，又可以補(bǔ)償有功功率，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響。可以選擇由蓄電池組、整流裝置和逆變裝置組成的柔性交流輸電系統(tǒng)作為儲(chǔ)能系統(tǒng)。

4結(jié)論

風(fēng)能作為一種清潔的能源，在二十一世紀(jì)資源匱乏，環(huán)境問題突出的今天有著相當(dāng)大的吸引力，世界大范圍內(nèi)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)來取代傳統(tǒng)的燃煤和燃油火電。在風(fēng)電發(fā)展方面比較先進(jìn)的是德國(guó)和丹麥等國(guó)家，我國(guó)的風(fēng)電雖然較之前有了較大的發(fā)展，但是和世界先進(jìn)水平還有較大的差距。在風(fēng)電發(fā)展方面，除了看到其優(yōu)點(diǎn)以外，缺點(diǎn)也不容忽視，對(duì)于電力系統(tǒng)電壓和功率的影響都值得去深入的探索和研究。目前可以通過電池儲(chǔ)能技術(shù)解決較少風(fēng)電對(duì)系統(tǒng)的影響，要使風(fēng)電大面積發(fā)展所要做的工作還有很多。

風(fēng)能發(fā)電論文:深究低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代國(guó)內(nèi)風(fēng)能發(fā)電展望

一、我國(guó)在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

經(jīng)過改革開放三十年我國(guó)的經(jīng)濟(jì)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。經(jīng)過30多年的快速發(fā)展之后我國(guó)傳統(tǒng)的高能耗、高污染的粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式所帶來的環(huán)境污染的后果日益嚴(yán)重,隨之低能耗、低污染、低排放的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式被日益提上日程。

我國(guó)正處于快速工業(yè)化和城市化進(jìn)程中,不可避免地要消費(fèi)大量能源和資源,因此未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要較大的能源需求和溫室氣體排放空間。我國(guó)是世界碳排放大國(guó),雖然改革開放以來我國(guó)的GDP呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì),但是與此同時(shí)我國(guó)的二氧化碳的排放量也在快速增長(zhǎng)。對(duì)于我國(guó)來說發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。國(guó)務(wù)院已提出要把單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放指標(biāo)納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃并作為約束性目標(biāo)的要求,發(fā)展改革委也于今年二月保障將組織編制2005年和2008年溫室氣體排放清單,這將有利于增強(qiáng)我國(guó)溫室氣體排放清單的完整、性。

低碳經(jīng)濟(jì)給我們帶來挑戰(zhàn)的同時(shí),也是我國(guó)實(shí)現(xiàn)新一輪經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大機(jī)遇。減少二氧化碳的排放量,是我國(guó)乃至世界實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)符合我國(guó)建設(shè)“兩型社會(huì)”的要求,與我國(guó)落實(shí)節(jié)能減排目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有一致性。

二、風(fēng)能發(fā)電在低碳經(jīng)濟(jì)中的地位

2009年12月14日,國(guó)際風(fēng)能理事會(huì)在哥本哈根氣候變化大會(huì)上表示,風(fēng)能發(fā)電對(duì)于實(shí)現(xiàn)碳減排的潛力巨大,發(fā)達(dá)國(guó)家當(dāng)前減排保障的相當(dāng)大一部分只靠風(fēng)能發(fā)電就能夠?qū)崿F(xiàn)。據(jù)該理事會(huì)測(cè)算,到2020年全球風(fēng)能發(fā)電規(guī)模將達(dá)到2600萬億瓦時(shí),相當(dāng)于減排15億噸二氧化碳。按照發(fā)達(dá)國(guó)家目前提出的減排指標(biāo),風(fēng)能單一行業(yè)的減排就相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家保障總體減排量的42%到65%。我國(guó)國(guó)家發(fā)改委能源研究所副所長(zhǎng)李俊峰指出,2009年我國(guó)的新增風(fēng)能發(fā)電已經(jīng)占到世界及時(shí),到2020年我國(guó)風(fēng)能發(fā)電能力按計(jì)劃將達(dá)到1.5億千瓦,而我國(guó)總體風(fēng)能發(fā)電潛力為10億千瓦,風(fēng)能發(fā)電對(duì)于我國(guó)減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。當(dāng)前,風(fēng)能發(fā)電已成為除水能外,技術(shù)最為成熟、具大規(guī)模商業(yè)開發(fā)條件的發(fā)電方式。由此可以看出風(fēng)能已經(jīng)在世界環(huán)保中扮演著重要角色。作為一種可再生的新能源,風(fēng)能不僅清潔無污染,而且不會(huì)產(chǎn)生輻射、二氧化碳公害。因此我認(rèn)為風(fēng)能這種發(fā)電方式必將在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代具有巨大潛能。

三、我國(guó)風(fēng)能發(fā)電的前景

低碳經(jīng)濟(jì)的提出為風(fēng)能發(fā)電帶來了廣闊的發(fā)展空間,風(fēng)能發(fā)電市場(chǎng)正在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展。2007年全球風(fēng)能裝機(jī)總量為9萬兆瓦,2008年全球風(fēng)能發(fā)電增長(zhǎng)28.8%,2008年底全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量已超過了12.08萬兆瓦。我國(guó)風(fēng)能發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景也十分廣闊,我國(guó)的風(fēng)能發(fā)電企業(yè)也正在國(guó)家“建設(shè)大基地,融入大電網(wǎng)”的政策指導(dǎo)下積極有序的推進(jìn)風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)。預(yù)計(jì)未來很長(zhǎng)一段時(shí)間我國(guó)的風(fēng)能發(fā)電行業(yè)都將保持高速發(fā)展,盈利能力也將隨著技術(shù)的成熟穩(wěn)步提升。2010年全國(guó)累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量有望突破2000萬千瓦,提前實(shí)現(xiàn)2020年的規(guī)劃目標(biāo)。

從目前及相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間來看,投資于風(fēng)電項(xiàng)目是一個(gè)非常好的投資選擇。由于風(fēng)能發(fā)電是一種零碳排放的發(fā)展方式,符合我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求,有利于節(jié)能減排。除此之外政府還給予了許多的優(yōu)惠政策,在風(fēng)電投資企業(yè)比較關(guān)心的電價(jià)問題上政府設(shè)定了特許電價(jià)和地區(qū)指導(dǎo)性電價(jià)兩種電價(jià),對(duì)風(fēng)能發(fā)電企業(yè)來講是十分有利的。在風(fēng)能發(fā)電企業(yè)的籌資和技術(shù)開發(fā)等方面政府也給了很大的支持。因此相對(duì)來講風(fēng)能發(fā)電是一個(gè)相對(duì)來說風(fēng)險(xiǎn)較小的行業(yè)。總體來講隨著低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來和風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的日益完善,在政府的政策支持和企業(yè)的自身努力之下風(fēng)能發(fā)電在我國(guó)的發(fā)展前景是十分廣闊的。

四、我國(guó)風(fēng)能發(fā)電面臨的挑戰(zhàn)

雖然風(fēng)能發(fā)電有著很好的發(fā)展前景,但也面臨著一些挑戰(zhàn)。由于我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)化剛剛起步,大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)技術(shù)存在著很大的缺陷,運(yùn)行管理也尚無成熟經(jīng)驗(yàn)。

長(zhǎng)期以來,我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)主要是與火電和水電的發(fā)展相適應(yīng)的,而風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展將對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)提出新的要求,尤其是電網(wǎng)的接入問題,已經(jīng)成為制約風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的瓶頸問題。由于風(fēng)電具有隨機(jī)性和間歇性,并網(wǎng)風(fēng)電將對(duì)系統(tǒng)電壓、頻率和穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生一定的影響。隨著大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)風(fēng)電對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響將更加突出。由于風(fēng)能資源豐富地區(qū)大多都是經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū),目前很多地方電網(wǎng)還沒有覆蓋到。因此,國(guó)家應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃電網(wǎng)系統(tǒng),以適應(yīng)我國(guó)大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電發(fā)展需要。

此外,中國(guó)的風(fēng)能資源雖然豐富,但目前所掌握的儲(chǔ)量和分布資料是粗略估計(jì)的,難以滿足風(fēng)力發(fā)電開發(fā)的要求。因此需要進(jìn)一步做好風(fēng)力發(fā)電開發(fā)的前期工作,如:建立正常的風(fēng)力發(fā)電開發(fā)前期工作經(jīng)費(fèi)渠道;加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量、評(píng)估,以及風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的工程規(guī)劃和勘測(cè)設(shè)計(jì)等前期工作。

五、結(jié)論

我認(rèn)為在我國(guó)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的過程中首先要加強(qiáng)相關(guān)方面法律法規(guī)的建設(shè),以保障投資人的合理回報(bào)。其次要加強(qiáng)與國(guó)外合作,以便更好更快的發(fā)展我國(guó)的風(fēng)能發(fā)電技術(shù)。國(guó)家應(yīng)加大這方面的資金投入和政策支持以保障我國(guó)風(fēng)能發(fā)電的健康發(fā)展。

展望未來隨著風(fēng)能發(fā)電的日益成熟,風(fēng)電機(jī)組制造成本的不斷降低,化石燃料的逐步減少及其開采成本的增加,將使風(fēng)電漸具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代環(huán)境保護(hù)問題已引起世界各國(guó)重視之時(shí),風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展前景將是十分巨大的。

風(fēng)能發(fā)電論文:新型太陽能和風(fēng)能混合發(fā)電系統(tǒng)研究與應(yīng)用

摘 要：可再生能源的綜合利用可以促進(jìn)我國(guó)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，并對(duì)我國(guó)建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)具有重要意義，太陽能和風(fēng)能則是兩種被廣泛應(yīng)用的可再生能源。風(fēng)力和太陽能單獨(dú)發(fā)電時(shí)會(huì)面臨發(fā)電及供性低、造價(jià)高等問題，而采用太陽能-風(fēng)能混合發(fā)電則能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，對(duì)于風(fēng)能和太陽能的綜合利用有著重要意義。該文從風(fēng)能和太陽能的特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)太陽能-風(fēng)能混合發(fā)電系統(tǒng)的研究和應(yīng)用進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：太陽能 風(fēng)能 混合發(fā)電 研究應(yīng)用

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

風(fēng)力發(fā)電可以有效減少污染，因此被世界上很多國(guó)家和地區(qū)開發(fā)和利用，像荷蘭就是著明的風(fēng)車王國(guó)。風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展可以分為三個(gè)階段：及時(shí)階段是在20世紀(jì)70年代到90年代中期，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電還處于探索階段。第二階段是20世紀(jì)中期到21世紀(jì)，此階段是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)走向迅速發(fā)展的階段。進(jìn)入21世紀(jì)后是風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的第三個(gè)階段，這個(gè)階段越來越重視保護(hù)環(huán)境，風(fēng)能等可持續(xù)利用清潔能源的發(fā)展受到政策支持，開始出現(xiàn)大規(guī)模、集中發(fā)展。

目前全世界有上萬個(gè)村莊使用太陽能光伏發(fā)電，光伏發(fā)電被應(yīng)用于通訊、照明、航空航天、公共電力等很多方面。過去的幾年中世界光伏組件快速增長(zhǎng)，平均增長(zhǎng)率可以達(dá)到15%。日本曾經(jīng)提出“陽光計(jì)劃”和“新陽光計(jì)劃”用以發(fā)展太陽能電光伏產(chǎn)業(yè)，其光伏產(chǎn)業(yè)也得到了快速增長(zhǎng)。世界上很多國(guó)家都有光伏計(jì)劃，光伏發(fā)電也正在走向產(chǎn)業(yè)化。

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)土地廣闊，并有2/3的地區(qū)為多風(fēng)地帶，風(fēng)力資源豐富，在20世紀(jì)早期我國(guó)就進(jìn)行過風(fēng)力發(fā)電的研究和實(shí)驗(yàn)。為了應(yīng)對(duì)世界能源危機(jī)和滿足偏遠(yuǎn)地區(qū)用電需求我國(guó)開始大力發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，并于1987年建立了及時(shí)座并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電站。隨著不斷發(fā)展我國(guó)建立了很多風(fēng)力發(fā)電站，但是風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量在電力網(wǎng)絡(luò)的總?cè)萘恐兴急壤€比較低，還有很大發(fā)展空間。

我國(guó)光伏發(fā)電的起步慢，發(fā)展快。20世紀(jì)50年代我國(guó)開始進(jìn)行光伏電源的建造，在1959年成功制作了及時(shí)塊光伏電池，之后我國(guó)光伏發(fā)電快速發(fā)展，1992年在新疆某地實(shí)現(xiàn)了用太陽能消滅無電狀況，2004年在深圳建立了當(dāng)時(shí)亞洲較大的太陽能并網(wǎng)電站。如今，我國(guó)太陽能光伏發(fā)電發(fā)展迅速，在規(guī)模和范圍上都在不斷擴(kuò)大，在未來有很大的發(fā)展?jié)摿Α?

太陽能和風(fēng)能具有普遍、無污染、儲(chǔ)量巨大等優(yōu)點(diǎn)，并且除購(gòu)買設(shè)備和維修之外不需要額外投入，價(jià)格低廉，因此被廣泛利用。但是由于這兩種能源的利用容易受到天氣、地形的影響，并且分散不易集中，因此，在單獨(dú)利用時(shí)需要面臨供電性低、造價(jià)高等問題。隨著太陽能和風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，人們根據(jù)這兩種能源在多方面的互補(bǔ)性，提出了太陽能-風(fēng)能混合發(fā)電系統(tǒng)。目前在風(fēng)光混合發(fā)電系統(tǒng)的研究上，一方面是對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)；另一方面則在研究提高系統(tǒng)供電運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性。就目前而言，我國(guó)太陽能-風(fēng)能混合發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用還不夠廣泛。

2 太陽能和風(fēng)能相關(guān)的理論概念

2.1 風(fēng)能的相關(guān)概念

風(fēng)是一種常見的自然現(xiàn)象，其成因是太陽輻射，全球能夠利用的風(fēng)能約2×107 MW，這是全球可利用水能總量要大10倍左右。風(fēng)能的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在蘊(yùn)藏量大、無污染、可再生以及分布廣泛，可以在電網(wǎng)不能到達(dá)的就地取材，為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供電力。風(fēng)能也存在一定的缺點(diǎn)，如：能量密度低、不穩(wěn)定、地區(qū)差異大等，容易受到地理環(huán)境的影響。

2.2 太陽能相關(guān)概念

太陽能是一種取之不盡用之不竭的能源，太陽會(huì)通過輻射的方式向地球輸送大量的能量，而被地球所接受的能量中，人的利用量極少。太陽輻射的優(yōu)點(diǎn)在于其分布的普遍性，尤其是在一些偏僻地區(qū)能夠彌補(bǔ)電網(wǎng)不能到達(dá)的空缺。太陽能還具有長(zhǎng)久性和清潔型，太陽能是可以開發(fā)的蘊(yùn)藏量較大的能源，并且太陽能發(fā)電可以極大減少環(huán)境污染，對(duì)于環(huán)境的保護(hù)有重要意義。不過太陽能也存在很明顯的缺點(diǎn)，首先太陽能具有分散性，這也導(dǎo)致了利用太陽能的低效率以及高成本，雖然能量總量很大，但是能流密度卻比較低，使得需要大面積收集和轉(zhuǎn)換裝備，使得利用太陽能發(fā)電較其他能源的成本較高。太陽能另一個(gè)顯著特點(diǎn)是間歇性，太陽能的利用會(huì)受到海拔、經(jīng)緯度以及天氣陰晴的影響，因此，在利用太陽能時(shí)要做好蓄能工作。

3 風(fēng)能和太陽能發(fā)電原理

風(fēng)力發(fā)電的基本原理是通過風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作，隨著旋轉(zhuǎn)速度的增加，就可以產(chǎn)生電能。通過對(duì)于風(fēng)力發(fā)電的研究人們知道，風(fēng)速超過3 km/h的時(shí)候風(fēng)車就可以進(jìn)行發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電是一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)中包括充電器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和數(shù)字逆變器等設(shè)備。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中是通過定子繞組切割磁力線來產(chǎn)生電能的，這是風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能的過程。由于風(fēng)量時(shí)常發(fā)生變化，所以發(fā)電機(jī)會(huì)輸出交流電壓，其輸出的功率將會(huì)通過整流器和充電器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，這個(gè)過程電能被轉(zhuǎn)化成了化學(xué)能，之后保護(hù)電路里的逆變電源將電池中的化學(xué)能再次轉(zhuǎn)化成電能。目前常用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要有異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)、雙饋異步發(fā)電機(jī)和直驅(qū)式交流永磁同步發(fā)電機(jī)等三種類型，不同的風(fēng)力機(jī)組有不同的數(shù)學(xué)模型和工作原理以及分析方法，在功能上則各有優(yōu)勢(shì)。

4 光伏發(fā)電的基本原理

在太陽能-風(fēng)能混合發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能發(fā)電的基本原理是基于光生伏特效應(yīng)。所謂光生伏特效應(yīng)是指在光的照射下半導(dǎo)體產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，因此，當(dāng)太陽光照射到硅制成的太陽能電池板上時(shí)可以在其上產(chǎn)生電流，從而實(shí)現(xiàn)太陽能到電能的轉(zhuǎn)化，使太陽能電池串聯(lián)或者并聯(lián)就可以組成光伏方陣，可以進(jìn)行發(fā)電。太陽能電池產(chǎn)生電流的根本原因是其吸收了光子，光子是光的組成成分，是一種具有能量的粒子，光的波長(zhǎng)決定了其能量的大小。太陽能電池中的晶體硅吸收了光子會(huì)在PN結(jié)中產(chǎn)生相互配對(duì)的正負(fù)帶電粒子，因?yàn)檫@附近的正負(fù)電荷是分離的，使得PN結(jié)區(qū)域形成了一個(gè)電場(chǎng)。此時(shí)在太陽能電池的面上接上負(fù)載，就會(huì)有電流從負(fù)載流過，最終電流會(huì)從太陽能電池的底端流經(jīng)負(fù)載到達(dá)其頂端。

風(fēng)能發(fā)電論文:基于PLC控制的風(fēng)能發(fā)電站風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

摘要：針對(duì)風(fēng)能發(fā)電站在運(yùn)行過程中具有隨機(jī)性、不確定性的特點(diǎn)，本文提出了采用西門子PLC S7-1200控制來對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過偏航控制、槳距控制、轉(zhuǎn)速控制、風(fēng)機(jī)全自動(dòng)啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)能發(fā)電站的電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，對(duì)出現(xiàn)的異常情況能夠自行判斷并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，并根據(jù)記錄的偏航角、槳距角、風(fēng)速等風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各項(xiàng)性能運(yùn)行參數(shù)，生成系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和干擾響應(yīng)曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該檢測(cè)系統(tǒng)能確保風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高了風(fēng)能的利用效率，大大緩解能源危機(jī)。

關(guān)鍵詞：PLC L電場(chǎng) 電網(wǎng) 監(jiān)測(cè) 發(fā)電機(jī)

隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)推進(jìn)和居民生活質(zhì)量的提高，大量不可再生資源例如石油、煤炭讓生態(tài)系統(tǒng)擔(dān)負(fù)了很大的壓力，此外造成生態(tài)系統(tǒng)很大負(fù)擔(dān)的還有火力發(fā)電廠所排放的廢棄物。風(fēng)力發(fā)電作為一個(gè)無污染且再生的資源，對(duì)于發(fā)電行業(yè)有很大的促動(dòng)和改善動(dòng)力。由于科技水平的巨大提高，以及微型計(jì)算機(jī)和編程能力的提高，這對(duì)于風(fēng)電控制的研究又提供了新的途徑。

針對(duì)以往風(fēng)電控制中的部分不足，為此本文設(shè)計(jì)了一種基于PLC控制的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能對(duì)電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，對(duì)出現(xiàn)的異常情況能夠自行判斷并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，能確保風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，可提高風(fēng)能利用效率，大大緩解能源危機(jī)改善環(huán)境，推動(dòng)了我國(guó)新能源的不斷發(fā)展。

1 基本原理

1.1 風(fēng)力機(jī)的特性

假設(shè)風(fēng)力機(jī)的槳葉是可變距的并且是剛性的。風(fēng)輪吸收的功率為：

式中：為風(fēng)輪吸收的功率；為空氣密度；為風(fēng)輪掃掠面積；為功率系數(shù)；為葉尖速比；為槳葉節(jié)距角；為風(fēng)速。

由上面的公式得到，對(duì)于給定的系統(tǒng)，風(fēng)速保持恒定，在風(fēng)速給定的情況下，功率系數(shù)決定了風(fēng)機(jī)功率，提高值，相應(yīng)的風(fēng)機(jī)功率也會(huì)提高。要想導(dǎo)出功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比：則必須把轉(zhuǎn)速換成風(fēng)速，這樣才能得出功率和轉(zhuǎn)速存在函數(shù)關(guān)系，即。

綜上所述，變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組存在兩個(gè)局限性：轉(zhuǎn)速局限性，體現(xiàn)在全部旋轉(zhuǎn)部件的機(jī)械強(qiáng)度存在局限性；功率局限性，體現(xiàn)在全部電路及電力電子器件存在局限性。

1.2 風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)矩-速度特性

如圖1，變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過兩個(gè)運(yùn)行段構(gòu)成，若低于額定風(fēng)速運(yùn)行，它并非一直在較大線上運(yùn)行。

2 系統(tǒng)硬件組成

系統(tǒng)硬件組成如圖2所示。上位機(jī)通過Profinet工業(yè)以太網(wǎng)與S7-1200的以太網(wǎng)接口連接，控制器的通訊模塊CM1243-5通過一根PROFIBUS線與PM125進(jìn)行連接，PM125連接到E-WT對(duì)象的方式是將DT5019串口轉(zhuǎn)換器里的RS485信號(hào)轉(zhuǎn)換為USB串口信號(hào)傳輸?shù)紼-WT對(duì)象上。

3 監(jiān)控畫面

在上位機(jī)完成的監(jiān)控界面中，我們從圖3中可以看出，數(shù)字量監(jiān)控模塊上，風(fēng)機(jī)的偏航電機(jī)1、2、3、4處于綠色顯示狀態(tài)，標(biāo)明風(fēng)機(jī)的各偏航電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，電纜扭轉(zhuǎn)處于紅色顯示狀態(tài)，標(biāo)明偏航電纜正常，并未扭轉(zhuǎn)。模擬量監(jiān)控模塊上，通過使用柱形圖，很直觀的顯示了風(fēng)電機(jī)組各部分的模擬量信號(hào)，如風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)溫度以及發(fā)電機(jī)效率等。

4 結(jié)語

本文完成了基于PLC控制的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究。通過對(duì)信號(hào)的采集和處理、偏航控制、槳距控制、轉(zhuǎn)速控制、風(fēng)機(jī)全自動(dòng)啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，完成了對(duì)電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，保障了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行、獲取較大能量和提供高質(zhì)量的電能，能夠很好地處理風(fēng)的高度可變性、間歇性和不可預(yù)測(cè)性。

風(fēng)能發(fā)電論文:基于Zigbee的風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：以北京奧運(yùn)場(chǎng)館的節(jié)能監(jiān)控為目的，提出基于Zigbee無線通信技術(shù)的風(fēng)能發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，合理有效地解決了能源的浪費(fèi)和不合理，不規(guī)范管理的問題。在使用基于Zigbee的風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)后，北京奧運(yùn)場(chǎng)館的能源損耗將減少30%，使得監(jiān)控系統(tǒng)更加人性化，合理化。

關(guān)鍵字：風(fēng)力發(fā)電機(jī)；Zigbee技術(shù)；網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在當(dāng)前形式下，風(fēng)能也許是中國(guó)未來數(shù)年內(nèi)最有發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕鍧嵞茉础ａ槍?duì)以上問題我們提出新型無線通訊技術(shù)Zigbee技術(shù)來實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)，使得系統(tǒng)管理更加合理，資源的利用率達(dá)到化。

一、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理

風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電，如圖1所示

圖1風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理

2.Zigbee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

Zigbee是一種短距離、低功耗的無線通訊技術(shù)，主要用于近距離無線連接，zigbee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有多種如圖2所示

圖2zigbee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

目前對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用的是RS485-20mA電流環(huán)（接口電路）將所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成環(huán)狀，將所有信息匯聚到中心控制器，如圖3所示

圖3zigbee網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的監(jiān)控

圖3包括zigbee無線接收模塊，zigbee中繼站，傳感器節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、互聯(lián)網(wǎng)和監(jiān)控中心，鳥巢，水立方，國(guó)家大劇院等。節(jié)點(diǎn)具有傳感、信號(hào)處理和無線通信功能，它們既是信息包的發(fā)起者。也是信息包的轉(zhuǎn)發(fā)者，通過網(wǎng)絡(luò)自組織和多跳路由，將數(shù)據(jù)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送。

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以這樣考慮：以鳥巢為例，它的面積為25.8萬平方米，把鳥巢想像成圓其實(shí)不規(guī)則圓形誤差不超過0.1%，那么半徑就為286.57米，那么鳥巢周長(zhǎng)就為1800.59米，為了保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)男园凑彰?00米設(shè)一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組那么就需要9臺(tái)，其中充當(dāng)zigbee中繼站的那臺(tái)應(yīng)放在鳥巢中央好懸空，這樣能保障信息傳遞的性和完整性。

二、總結(jié)

針對(duì)目前能源的消耗以及落后的管理，提出基于Zigbe無線通訊技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控，不僅使得能源能更加合理利用，更重要的是風(fēng)能是新能源，新領(lǐng)域有很大的開發(fā)前景。

風(fēng)能發(fā)電論文:利用風(fēng)能和太陽能發(fā)電的織物

近期，佐治亞理工學(xué)院的研究員開發(fā)出一款既可以利用風(fēng)能又可以利用太陽能發(fā)電的織物。

“這種混合動(dòng)力紡織品提供了一種全新的解決方案，對(duì)電子設(shè)備充電只需要在一個(gè)晴朗有風(fēng)的天氣里隨便逛逛就能實(shí)現(xiàn)。”佐治亞理工學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)的王中林教授說。

為了制備這種織物，王教授的團(tuán)隊(duì)利用普通織機(jī)將輕體量聚酯纖維和纖維基的摩擦納米發(fā)電機(jī)交織在一起。摩擦納米發(fā)電機(jī)可以綜合利用摩擦效應(yīng)和靜電感應(yīng)，在機(jī)械運(yùn)動(dòng)，比如旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)以及震動(dòng)的過程中產(chǎn)生少量電能。“這種面料韌性非常好，透氣，輕質(zhì)，適用范圍廣，而且這種紡品的主要材料是價(jià)格不貴且環(huán)保的常用高分子材料，電極也是采用低成本工藝制作，這使得大規(guī)模制造成為可能。”王教授說。

纖維基體的摩擦納米發(fā)電機(jī)可以捕捉特定材料與其他材料摩擦接觸后產(chǎn)生的電能。對(duì)于織物上利用太陽能發(fā)電的部分，王教授的團(tuán)隊(duì)將正極做成異型紗線狀與其他纖維交織在一起。這種織物還可以持續(xù)工作給電子表充電、直接給手機(jī)充電，還可以驅(qū)動(dòng)水分解反應(yīng)。雖然從之前的研究中可以推測(cè)出這種織物可以反復(fù)使用，但并沒有證實(shí)，所以下一步將致力于研究其長(zhǎng)期耐用性。未來的研究目標(biāo)還包括為工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)一步優(yōu)化織物，包括適當(dāng)?shù)姆烙辍⒎莱保员Ｗo(hù)電氣元件。（來源：紡織導(dǎo)報(bào)）

風(fēng)能發(fā)電論文:風(fēng)能發(fā)電技術(shù)范式

摘要：從技術(shù)范式的角度分析低碳經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的新能源技術(shù)范式，歸納出風(fēng)能技術(shù)范式演進(jìn)的規(guī)律。本文闡述了風(fēng)能利用技術(shù)的發(fā)展歷程，主要敘述了風(fēng)能利用的三個(gè)重要階段，以風(fēng)力發(fā)電技術(shù)為主的競(jìng)爭(zhēng)階段，以海上風(fēng)能發(fā)電技術(shù)為主的擴(kuò)散階段以及混合能源發(fā)電技術(shù)為主的轉(zhuǎn)遷階段，指出了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)具潛力的是風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)。風(fēng)能技術(shù)范式的提出必然會(huì)促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)更快發(fā)展并帶來更好的效益。

關(guān)鍵詞：風(fēng)能；風(fēng)力發(fā)電；技術(shù)范式；互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)

一：低碳能源技術(shù)范式

隨著世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的劇增、人類欲望的無限上升和生產(chǎn)生活方式的無節(jié)制，全球整體呈現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)、能源消耗持續(xù)上升的態(tài)勢(shì)。大量化石能源的使用，直接導(dǎo)致了環(huán)境污染越發(fā)嚴(yán)重。尤其是以二氧化碳為主的溫室氣體排放量急劇上升，造成全球氣候變暖，冰川積雪減少，兩極冰山熔化，海平面明顯上升，使沿海地區(qū)遭受水災(zāi)，從而造成對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。在此種背景下，如何應(yīng)對(duì)全球氣候變暖成為全世界共同關(guān)注的議題，并上升成為全人類面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。“低碳”概念的提出應(yīng)運(yùn)而生，并終將成為減緩全球氣候變暖與實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的主要途徑和必由之路。

低碳化的實(shí)質(zhì)是高能源效率和清潔能源結(jié)構(gòu)問題，核心是能源技術(shù)創(chuàng)新和制度創(chuàng)新[1]，實(shí)現(xiàn)手段是低碳技術(shù)范式。從事科技史研究的美國(guó)學(xué)者Thomas Kuhn 于1962 年發(fā)表了《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》《The Structure of Scientific Revolution》）一書中，首次提出了“范式”的概念[2]。意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家G.Dosi 在1982 年把Kuhn 關(guān)于科學(xué)范式概念的闡述以及以此概念為基礎(chǔ)而構(gòu)成的科學(xué)發(fā)展模式，用于技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新研究，提出了關(guān)于“技術(shù)范式”（technology paradigm）的概念[3]。風(fēng)能是低碳能源中技術(shù)最成熟、具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的可再生能源技術(shù)。風(fēng)能的合理開發(fā)和利用，可以有效緩解目前能源匱乏及燃料資源給環(huán)境帶來的污染問題，在遠(yuǎn)期有可能成為世界上重要的替代能源[4]。因此，結(jié)合低碳技術(shù)范式和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，風(fēng)能技術(shù)范式應(yīng)運(yùn)而生。

二：風(fēng)能技術(shù)范式

人類利用風(fēng)能的歷史可以追溯到公元前，中國(guó)是世界上最早利用風(fēng)能的國(guó)家之一。公元前數(shù)世紀(jì)，中國(guó)人就利用風(fēng)力提水、灌溉、磨面和利用風(fēng)帆推動(dòng)船舶前進(jìn)。風(fēng)能的利用，總體上仍是能量形式的互相轉(zhuǎn)換。主要是將大氣運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，一般利用風(fēng)推動(dòng)風(fēng)車的轉(zhuǎn)動(dòng)以形成動(dòng)能。其具體用途包括風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)帆助航、風(fēng)車提水、風(fēng)力制熱采暖等方面。其中，風(fēng)力發(fā)電成為風(fēng)能范式競(jìng)賽階段主要利用形式。

2.1 競(jìng)賽

作為風(fēng)能利用的最重要形式，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，是產(chǎn)業(yè)成熟度好、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)、最易實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的可再生能源技術(shù)。風(fēng)電作為清潔可再生能源，近些年來，在全世界范圍內(nèi)受到越來越廣泛的重視，發(fā)展步伐也越來越快。風(fēng)力發(fā)電無溫室氣體排放，是二氧化碳減排的有效技術(shù)，幾乎適用于世界各地。風(fēng)力發(fā)電的全球需求巨大，并持續(xù)增長(zhǎng)。根據(jù)Dosi 的技術(shù)范式理論[3]，在市場(chǎng)需求以及技術(shù)推動(dòng)的雙重作用下，風(fēng)力發(fā)電逐漸成為風(fēng)能技術(shù)范式競(jìng)賽階段的演進(jìn)路徑。風(fēng)力發(fā)電包含了風(fēng)能到機(jī)械能和機(jī)械能到電能兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程。在由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過程中，發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，其不但直接影響系統(tǒng)的性能、發(fā)電效率和供電質(zhì)量，而且還影響到風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的方式和效率。因此，研究并設(shè)計(jì)且高效的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的一個(gè)重要內(nèi)容。

2.2 擴(kuò)張

20 世紀(jì)70 年代石油危機(jī)以后，開始了風(fēng)能利用的新時(shí)代。早期風(fēng)電開發(fā)主要在陸地，隨著工業(yè)發(fā)展進(jìn)程的加快以及人類對(duì)能源依賴程度的不斷提高，在市場(chǎng)需求和產(chǎn)業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的雙重推動(dòng)下形成的，人們認(rèn)識(shí)到僅僅利用陸地發(fā)展風(fēng)能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，開發(fā)海上風(fēng)電場(chǎng)迫在眉睫。在得到歐盟的支持后，各國(guó)學(xué)者開始對(duì)海上風(fēng)力資源和有關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究。自1991年世界上首座海上風(fēng)電場(chǎng)在丹麥建成以來，海上風(fēng)力發(fā)電成為風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的全新亮點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電的研究重點(diǎn)也逐漸從陸地向海上轉(zhuǎn)移。21 世紀(jì)是世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)由陸地轉(zhuǎn)向海洋的世紀(jì)，隨著海上風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)發(fā)展的成熟，經(jīng)濟(jì)合理性凸顯，風(fēng)能將來必然會(huì)成為世界各國(guó)的重要可再生能源。風(fēng)能技術(shù)范式擴(kuò)張階段亦從此拉開了序幕。

海上風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速高于陸地風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速，因此從能源利用角度出發(fā)優(yōu)于陸地風(fēng)電場(chǎng)。但是，海上風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)聯(lián)接的成本比陸地風(fēng)電場(chǎng)要高，將這兩個(gè)因素比較之后，綜合考慮，海上風(fēng)電場(chǎng)的成本和陸地風(fēng)電場(chǎng)基本相同。海上風(fēng)電場(chǎng)與陸地風(fēng)電場(chǎng)相比，主要有以下優(yōu)勢(shì)：（1） 風(fēng)速高與陸地相比，海上風(fēng)速較高。一般說來海上年平均風(fēng)速明顯大于陸地，研究表明，離岸10 km的海面風(fēng)速比陸地高25% 以上[5]。

（2） 壽命長(zhǎng)。陸地因地面高低不平，對(duì)風(fēng)力、風(fēng)向、風(fēng)量均有影響，有時(shí)還會(huì)引起紊流，對(duì)風(fēng)輪葉片會(huì)產(chǎn)生破壞力，引發(fā)振動(dòng)和疲勞斷裂。而海洋風(fēng)情穩(wěn)定，海面平坦，具有穩(wěn)定的主導(dǎo)風(fēng)向，不會(huì)引發(fā)功率的異常變動(dòng)和對(duì)葉輪的破壞。

（3） 時(shí)數(shù)高。由于海上沒有靜風(fēng)期，因而年利用時(shí)數(shù)也高一些。

（4） 穩(wěn)定好。海面上空高度上的風(fēng)速比較穩(wěn)定、變化幅度小，風(fēng)電場(chǎng)輸出功率波動(dòng)小，有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（5） 影響小。海上風(fēng)電場(chǎng)對(duì)環(huán)境影響小，不必?fù)?dān)心電磁波、噪聲等對(duì)居民的影響，甚至可以實(shí)施高速運(yùn)行。

（6） 造價(jià)低。海面風(fēng)速隨高度變化增加很快，風(fēng)速變化梯度小，支撐風(fēng)力機(jī)的塔架不需太高，可以降低造價(jià)，減少安裝及維護(hù)費(fèi)用.

2.3 轉(zhuǎn)遷

風(fēng)能、太陽能都是取之不盡、用之不竭的可再生能源，它們?cè)谛履茉春涂稍偕茉粗袀涫荜P(guān)注，其發(fā)展速度也很驚人。近幾年來，每年均以40% 左右的速度在高速發(fā)展。同時(shí)，它們又都是不穩(wěn)定、不連續(xù)的能源。若將其單獨(dú)用于無電網(wǎng)地區(qū)，則需要配備相當(dāng)大的儲(chǔ)能設(shè)備，或者采取多能互補(bǔ)的辦法，以保障穩(wěn)定的供電。再加上風(fēng)能發(fā)電技術(shù)自然極限的出現(xiàn)以及風(fēng)能發(fā)電效果累計(jì)績(jī)效開始下降時(shí)，使得其技術(shù)的生命開始接近自然極限。在此種條件下，風(fēng)力與太陽能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)）應(yīng)運(yùn)而生，成為風(fēng)能技術(shù)范式轉(zhuǎn)遷階段的主角。

太陽能與風(fēng)能在時(shí)間上和地域上都有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。白天太陽光最強(qiáng)時(shí)，風(fēng)很小；晚上太陽落山后，光照很弱，但由于地表溫差變化大而風(fēng)能加強(qiáng)。在夏季，太陽光強(qiáng)度大而風(fēng)小；冬季，太陽光強(qiáng)度弱而風(fēng)大。太陽能和風(fēng)能在時(shí)間上的互補(bǔ)性使風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在資源上具有的匹配性，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是資源條件好的電源系統(tǒng)[6]。

三：結(jié)論

隨著科技的進(jìn)步，人類對(duì)風(fēng)能的認(rèn)識(shí)不斷深化，風(fēng)力發(fā)電具有極大的潛力可以部分滿足劇增的全球能源需求。風(fēng)電是目前成本最接近常規(guī)電力、發(fā)展前景較大的可再生能源發(fā)電品種，受到世界各國(guó)的重視。我國(guó)正處于工業(yè)化階段，對(duì)能源的需求在不斷增加，新能源技術(shù)的發(fā)展才剛剛啟動(dòng)。風(fēng)能發(fā)電技術(shù)范式為政府以及研究者明確新能源技術(shù)發(fā)展規(guī)劃方向， 不斷完善能源技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制，增強(qiáng)技術(shù)自主創(chuàng)新能力提供了重要的支撐。（作者單位：四川大學(xué)商學(xué)院）

風(fēng)能發(fā)電論文:雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的較大風(fēng)能控制策略

摘 要：在變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)問題的分析和捕獲較大風(fēng)策略的基礎(chǔ)上，又提出可以實(shí)現(xiàn)低于規(guī)定風(fēng)速下又能捕獲較大風(fēng)能的控制策略。首先，要考慮雙饋型發(fā)電機(jī)和風(fēng)力機(jī)在電磁上的關(guān)系，分別得出雙饋發(fā)電機(jī)的最小化銅耗和捕獲較大風(fēng)能時(shí)的數(shù)學(xué)模型。其次，再建立雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)在系統(tǒng)捕獲較大風(fēng)能時(shí)的控制策略。，對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)心的分析比較，結(jié)果得出該控制策略是正確的以及在可行性上也是沒問題的。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電 雙饋型發(fā)電機(jī) 控制 銅耗最小化

近些年來，能源匱乏的問題受到了世界各國(guó)的關(guān)注，創(chuàng)造新能源來發(fā)電的技術(shù)是應(yīng)對(duì)能源危機(jī)的好途徑之一，風(fēng)力發(fā)電就是新能源利用的主要形式之一。其中，雙饋型風(fēng)力發(fā)電靠它出眾的控制性能，成為了風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域里被重點(diǎn)研究的對(duì)象。這些年來，已經(jīng)有過一些文獻(xiàn)研究了較大風(fēng)能的捕獲，比如：TSR和PSF等等。但由于控制TSR需要實(shí)時(shí)并且的測(cè)量風(fēng)速，所以在實(shí)際的操作中會(huì)非常困難；而PSF雖然可以在不需直接測(cè)量分素的情況下捕獲較大風(fēng)能，但是它的精準(zhǔn)度受到定子功率的影響和控制。雖然一些參考文獻(xiàn)都想過用智能方法改進(jìn)以上的問題，但顧此失彼，改進(jìn)原來問題的時(shí)候卻又忽略了雙饋型發(fā)電機(jī)自身的工作效率問題。因此，該文在這些問題的基礎(chǔ)上，提出了一種新控制策略――就是將發(fā)電機(jī)上的銅耗最小化的運(yùn)行的發(fā)電系統(tǒng)，再輸出較大的功率。

1 風(fēng)力機(jī)的特性

根據(jù)貝茲理論我們可以得出風(fēng)力機(jī)捕獲的機(jī)械功率是：

公式中，Cp為功率；A為風(fēng)力機(jī)掃略的面積；ρ為空氣的密度；υ為風(fēng)速。從式中就可以看出來，在風(fēng)速確定的情況下，風(fēng)力機(jī)得到的功率要看功率系數(shù)的多少。而Cp為λ和β所得的函數(shù)，關(guān)系式為：

，

其中為尖速比，可表示為：λ。

公式中，ωt為風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的角速度；Rt為葉片的半徑。

根據(jù)計(jì)算出的結(jié)果，我們可以看出來，當(dāng)β漸漸增加時(shí)，Cp的程度明顯下降，從而得到較大風(fēng)能，β經(jīng)常被設(shè)置成一個(gè)非常小得數(shù)值；而β在固定狀態(tài)下，Cp的曲線在λ的變化下最的得到一個(gè)較大的數(shù)值――Cpmmx。和β=0°時(shí)的特性。

2 雙饋型發(fā)電機(jī)的化模型

2.1 鋼耗最小化的數(shù)學(xué)建模

如果雙饋型發(fā)電機(jī)連接到無限極大的系統(tǒng)是，它的定子方和電壓電流也按照發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子方電壓電流等慣例，我們假設(shè)定子的電壓相量和d軸發(fā)生重合，可以得到發(fā)電機(jī)在d-p同步軸系條件下穩(wěn)定的運(yùn)行時(shí)電壓和電流的方程式：

公式中，Ra、Rr為定子、轉(zhuǎn)子電阻；Xm為定子、轉(zhuǎn)子互相對(duì)抗；Xa、Xr為定子、轉(zhuǎn)子全電抗；s為轉(zhuǎn)差率；Umd、Umq、Und、Unq、Imd、Imq、Ind、Inq分別為電壓、電流、下面標(biāo)注d、q的就為d軸和q軸；下面標(biāo)注s的為定子方的值；下面標(biāo)注r的為轉(zhuǎn)子方的值。

2.2 捕獲較大風(fēng)能的模型

下面是雙饋型發(fā)電機(jī)的定子，在有功率和沒有功率時(shí)候的表現(xiàn)形式：

如果不考慮定子鐵耗和轉(zhuǎn)子的變頻器損壞程度的話，那么雙饋型發(fā)電機(jī)的功率關(guān)系是：

公式中，Pa為定子輸出的有效功率；Pe為電磁的功率；Pcm為定子的銅耗量；Pm為發(fā)電機(jī)吸收的純功率值；Pautgrid為發(fā)電機(jī)輸給電網(wǎng)的功率；Pr為轉(zhuǎn)子的有效功率。

為了能追蹤控制較大風(fēng)能，在上上個(gè)公式中的Pm應(yīng)該等同于風(fēng)力機(jī)輸出的Ptnex。所以，我們可以根據(jù)風(fēng)力機(jī)的功率來給雙饋型發(fā)電機(jī)的定子功率定成是：

3 如何控制雙饋型發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁

控制雙饋型發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁主要是為了實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)子電流達(dá)到要求的變化，更為了保障系統(tǒng)能得到較大的風(fēng)能捕獲和最小銅耗運(yùn)行。

在雙饋型發(fā)動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子以及電壓電流都合前面選擇一樣的化，那么它的方程式是這樣的：

式中，Lm為定子和轉(zhuǎn)子的互感；Lr為轉(zhuǎn)子全自感；p為的是微分算子。

我們把前幾個(gè)公式中定子和轉(zhuǎn)子按照一定的方法帶入的時(shí)候，為簡(jiǎn)單操作，拋去定子電阻不談，那雙饋型發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓的解耦項(xiàng)還有補(bǔ)償項(xiàng)為：

公式中得U′rd、U′rq分別為和轉(zhuǎn)子的電流具有一階微分的關(guān)系和轉(zhuǎn)子電壓解耦時(shí)的分量值；Ird、Irq又分別為轉(zhuǎn)子電流的分量；urd、urq分別為消除轉(zhuǎn)子的電壓和電流交疊耦合時(shí)的電壓補(bǔ)償分量值；其中d=Lr-Lm2/Ls；e=Lm/Ls。這樣做的好處就是：不但讓控制簡(jiǎn)單化了，而且還確保了控制時(shí)的度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)的迅速特點(diǎn)。

用前面得出的一些公式再加上公式得出的勵(lì)磁控制模板，我們就可以計(jì)算出雙饋型發(fā)電機(jī)在較大風(fēng)能捕獲以及轉(zhuǎn)化時(shí)的控制圖。

根絕得出的結(jié)果可以看出，雙饋型發(fā)電機(jī)運(yùn)用的是轉(zhuǎn)子電流關(guān)閉的方式。一方面運(yùn)用以上公式得到捕獲較大風(fēng)能時(shí)的轉(zhuǎn)子電流；另一方面，又得到了銅耗在最小化運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的電流的d軸分量值的給一個(gè)定值――Irqopt。

和以往傳統(tǒng)在采用功率控制策略的方法比較的話，現(xiàn)如今這個(gè)控制方法省掉了有功功率、無功功率的控制環(huán)節(jié)，控制的方法相對(duì)來說并不復(fù)雜。與此同時(shí)，這種方法不僅達(dá)到了較大風(fēng)能的捕獲，還講電機(jī)銅耗最小化運(yùn)行納入考慮范圍，有效地提高了風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

4 雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行性能的仿真

若要驗(yàn)證以上的控制策略正確與否，好的辦法就是對(duì)其進(jìn)行仿真。詳細(xì)請(qǐng)見表1和表2。

雙饋型發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在實(shí)驗(yàn)之初時(shí)，風(fēng)速是9 m/s，然后在第6秒時(shí)突然變成為12 m/s，繼而又在第10秒時(shí)又突然變成10 m/s，在第14秒的時(shí)候又突然回到9 m/s。

通過以上實(shí)驗(yàn)，可以看出，在控制發(fā)電機(jī)的銅耗得到最小化時(shí)，系統(tǒng)輸出的電網(wǎng)功率高于其他。由此，得出結(jié)論：雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)在銅耗最小化和捕獲較大風(fēng)能時(shí)的控制，能有效的利用風(fēng)能，提升發(fā)電體統(tǒng)的運(yùn)行效率。

5 結(jié)語

筆者在雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)和數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)上。又提出了一種方法來捕獲較大風(fēng)能、最小電機(jī)銅耗。也通過大量的理論和實(shí)踐、包括查找資料等等試驗(yàn)，達(dá)到了能使雙饋型發(fā)電機(jī)的變速恒頻最有效利用風(fēng)能的方法。傳統(tǒng)的方法需要實(shí)時(shí)的測(cè)量風(fēng)速，而現(xiàn)在這種辦法省去了這一操作，順帶也省略了控制功率的環(huán)節(jié)，包括結(jié)構(gòu)的控制也相對(duì)要簡(jiǎn)單的多。

風(fēng)能發(fā)電論文:風(fēng)能發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益分析

【摘 要】我國(guó)面臨節(jié)能和減排的雙重壓力，發(fā)電企業(yè)首當(dāng)其沖。可再生能源政策要求發(fā)電企業(yè)必須承擔(dān)一部分可再生能源發(fā)電責(zé)任，但總體經(jīng)濟(jì)效益如何還不明確。本文采用項(xiàng)目評(píng)價(jià)理論方法，結(jié)合我國(guó)財(cái)稅政策從宏觀層面研究了我國(guó)總體風(fēng)能發(fā)電項(xiàng)目預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益，得出現(xiàn)階段全國(guó)總體風(fēng)能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益情況。這一結(jié)論的得出，將為相關(guān)企業(yè)投資風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目提供指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)能發(fā)電折現(xiàn)率；經(jīng)濟(jì)效益

我國(guó)發(fā)展可再生能源已經(jīng)刻不容緩，一方面我國(guó)政府保障到2020年我國(guó)碳排放強(qiáng)度較2005年下降40%-50%，另一方面我國(guó)能源外部依存度逐年上升，能源安全受到嚴(yán)重威脅。作為高能耗高排放的發(fā)電行業(yè)首先受到影響，而可再生能源配額制的即將實(shí)施使這種影響落到實(shí)處。風(fēng)能作為重要的可再生能源之一，風(fēng)能發(fā)電已經(jīng)在可再生能源發(fā)電占比達(dá)到71%，但風(fēng)能項(xiàng)目總體經(jīng)濟(jì)效益究竟如何，是否能達(dá)到企業(yè)預(yù)期還是我們現(xiàn)階段需要解決的問題。

一、項(xiàng)目情況和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

1.建設(shè)期成本

風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)期投資成本主要包括風(fēng)電機(jī)組購(gòu)置成本，接網(wǎng)成本，建設(shè)成本，其他成本（安裝，技術(shù)指導(dǎo)等）。風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目中風(fēng)電機(jī)組購(gòu)置成本占比較大，并且風(fēng)電機(jī)組交易存在外部競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，因此本文以風(fēng)電機(jī)組購(gòu)置成本作為計(jì)算各項(xiàng)成本投入基準(zhǔn)，估算建設(shè)期各項(xiàng)成本。風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)、發(fā)電、并網(wǎng)等成本由于不同地區(qū)自然條件交通狀況不同，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源經(jīng)常是一種區(qū)間，為了保障計(jì)算的簡(jiǎn)潔性和普遍性，本文涉及的區(qū)間數(shù)據(jù)均以平均值代替。

風(fēng)電機(jī)組購(gòu)置成本=總裝機(jī)容量×單位裝機(jī)容量?jī)r(jià)格

風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量=風(fēng)電機(jī)組年發(fā)電量÷風(fēng)電機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)

根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)《2012年電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)快報(bào)》可知風(fēng)電機(jī)組年平均利用小時(shí)為1893小時(shí)/年。2010年中國(guó)風(fēng)力電發(fā)電機(jī)組平均價(jià)格658美元（4154元）/kw，2011年595美元（3755元）/ kw，2012年630（3976元）美元/kw。為了削弱匯率和價(jià)格波動(dòng)的影響，本文使用以上三年風(fēng)機(jī)價(jià)格平均值作為項(xiàng)目風(fēng)機(jī)購(gòu)置價(jià)格，為627.67美元（3961.67元）/kw。根據(jù)2013年中國(guó)電力年鑒統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知2012年我國(guó)風(fēng)能發(fā)電1030億kwh較2011年741億kwh增長(zhǎng)39.15%，新增風(fēng)能發(fā)電量289億kwh。

新增風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量=289×108kwh÷1893h=1.53×107kw

新增風(fēng)電機(jī)組購(gòu)置總成本=1.53×107kw×（3961.67元/kw）=606.14億元

根據(jù)已知風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)期各項(xiàng)成本和風(fēng)電機(jī)組購(gòu)置成本，可以得到全國(guó)風(fēng)電項(xiàng)目總投資額見表1。

2.運(yùn)營(yíng)期成本

風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期成本主要包括：設(shè)備折舊費(fèi)，相關(guān)稅費(fèi)，利息費(fèi)用，日常雜費(fèi)。

風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)期為1年，壽命期為20年，風(fēng)機(jī)的折舊采用直線折舊法，折現(xiàn)年限為20年，凈殘值為設(shè)備價(jià)款5%。

我國(guó)財(cái)政部、國(guó)家稅務(wù)總局對(duì)于風(fēng)電投產(chǎn)項(xiàng)目?jī)?yōu)惠政策主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面，一方面是增值稅實(shí)行即征即退50%；另一方面是所得稅實(shí)行“三免三減半”，即項(xiàng)目投產(chǎn)前三年免收企業(yè)所得稅，第四年度至第六年度實(shí)行企業(yè)所得稅減半政策。

利息費(fèi)用根據(jù)項(xiàng)目總體負(fù)債情況，按照2013年12月31日長(zhǎng)期貸款利率計(jì)算利息費(fèi)用；項(xiàng)目結(jié)束，新項(xiàng)目繼續(xù)投產(chǎn)，借款總額在項(xiàng)目期內(nèi)保持不變。

根據(jù)我國(guó)風(fēng)電項(xiàng)目運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，日常雜費(fèi)主要包括常規(guī)檢修費(fèi)、故障維修費(fèi)、備件購(gòu)置費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)、管理費(fèi)等，付現(xiàn)成本約為0.05元/kwh。墊支的營(yíng)運(yùn)資金按照項(xiàng)目總投資的10%計(jì)算。

3.電價(jià)

《可再生能源法》規(guī)定風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目實(shí)施電價(jià)補(bǔ)貼模式，為標(biāo)桿定價(jià)機(jī)制，按照不同資源地區(qū)設(shè)置不同收購(gòu)電價(jià)，共包含四類資源地區(qū)，按照普遍適用原則本文取平均價(jià)格0.56元/kwh。

二、經(jīng)濟(jì)效益

1.折現(xiàn)率確定

本文采用加權(quán)平均資本成本作為評(píng)價(jià)項(xiàng)目折現(xiàn)率。

加權(quán)平均資本成本模型：R=Re×We+Rd×Wd

項(xiàng)目權(quán)益資本成本采用資本資產(chǎn)模型確定，債務(wù)資本成本按照同期銀行長(zhǎng)期貸款利率確定，權(quán)益資本債務(wù)資本所占比重按行業(yè)加權(quán)平均確定。

本文采用資本資產(chǎn)定價(jià)模型確定股權(quán)資本成本。

資本資產(chǎn)定價(jià)模型：Re=Rf+β權(quán)益×（Rm-Rf）

β系數(shù)反映了相對(duì)于市場(chǎng)組合平均風(fēng)險(xiǎn)而言單項(xiàng)資產(chǎn)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的大小，根據(jù)β系數(shù)含義β權(quán)益采用可比公司法確定，可比公司從我國(guó)主板上市的電力行業(yè)中隨機(jī)選取部分電力企業(yè)。利用可比公司收益率與整個(gè)股票市場(chǎng)平均收益率的線性關(guān)系采用回歸直線法，計(jì)算可比公司β權(quán)益值見2。

項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)中的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)是確定項(xiàng)目折現(xiàn)率選擇的重要影響因素，為了去除可比公司個(gè)別財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，本文采用卸載財(cái)務(wù)杠桿辦法，得到可比公司不含財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的β資產(chǎn)見表3。產(chǎn)權(quán)比率根據(jù)可比公司上市期間資產(chǎn)負(fù)債表得出見表3。

卸載可比公司財(cái)務(wù)杠桿：β資產(chǎn)=可比公司β權(quán)益/[1+（1-Tn）×bn]

項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)包含其特有的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，因此需要加載目標(biāo)項(xiàng)目財(cái)務(wù)杠桿。

加載目標(biāo)項(xiàng)目財(cái)務(wù)杠桿：β’權(quán)益=β資產(chǎn)[1+（1-T）×b]

產(chǎn)權(quán)比率反映資本來源中債務(wù)資本與權(quán)益資本的比值，體現(xiàn)了企業(yè)的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。可比公司產(chǎn)權(quán)比率取其2001年至2013年各期末產(chǎn)權(quán)比率均值，按照加權(quán)平均法能更好的體現(xiàn)出可再生能源配額特點(diǎn)。因此評(píng)價(jià)項(xiàng)目的產(chǎn)權(quán)比率采用可比公司產(chǎn)權(quán)比率加權(quán)平均，權(quán)重根據(jù)可比公司2013年12月31日總資產(chǎn)確定。

β’權(quán)益確定受項(xiàng)目所得稅稅率的影響，風(fēng)電項(xiàng)目財(cái)稅政策實(shí)施所得稅“三免三減半”，因此不同期間β權(quán)益不同，見表3。

無風(fēng)險(xiǎn)利率Rf采用國(guó)家近期一輪公開募集五年期憑證式國(guó)債利率5.41%。股票市場(chǎng)平均收益率Rm，參考全球經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫2014年及時(shí)期公布的A股主板的收益率，其中上海A股平均收益率9.41%，深圳股票平均收益率3.67%，本文以兩者平均值計(jì)算Rm。再根據(jù)資本資產(chǎn)定價(jià)模型和表4計(jì)算得出風(fēng)電項(xiàng)目Re。

債務(wù)資本成本Rd根據(jù)Rd=稅前債務(wù)資本成本×（1-所得稅稅率）計(jì)算。稅前債務(wù)資本成本采用2013年12月31日5年期長(zhǎng)期貸款利率，所得稅按照“三免三減半”處理原則，計(jì)算出風(fēng)電項(xiàng)目稅后債務(wù)資本成本見表4。

本文以前文提到的項(xiàng)目目標(biāo)資本結(jié)構(gòu)2.06作為項(xiàng)目的資本結(jié)構(gòu)，由此計(jì)算得出債務(wù)資本占比67.32%，權(quán)益資本占比32.68%。最終得到項(xiàng)目的加權(quán)平均資本成本，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

2.經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)很多，按照是否考慮時(shí)間價(jià)值可分為動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)和靜態(tài)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括凈現(xiàn)值、動(dòng)態(tài)投資回收期、內(nèi)涵報(bào)酬率、現(xiàn)值指數(shù)等。靜態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括投資報(bào)酬率、利潤(rùn)總額、凈利潤(rùn)等。電力項(xiàng)目屬于大型長(zhǎng)期投資項(xiàng)目，持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，時(shí)間價(jià)值對(duì)項(xiàng)目的影響很大，因此選取動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。

3.經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

根據(jù)具體指標(biāo)的計(jì)算方法及上文計(jì)算數(shù)據(jù)可以得到總體風(fēng)電項(xiàng)目現(xiàn)金流量表及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)結(jié)果，如表5所示。

三、結(jié)論

根據(jù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)結(jié)果可知凈現(xiàn)值>0，現(xiàn)值指數(shù)>1，說明我國(guó)風(fēng)能發(fā)電項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上具有可行性；內(nèi)部收益率IRR=8.45%>max（6.61%，6.02%，5.43%）表明風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的收益率高于加權(quán)平均資本成本，風(fēng)能發(fā)電項(xiàng)目投資價(jià)值良好；動(dòng)態(tài)投資回收期=14.5年，說明風(fēng)能發(fā)電項(xiàng)目可在運(yùn)營(yíng)期內(nèi)收回全部投資，項(xiàng)目資金回收較好，風(fēng)險(xiǎn)適中。從經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)項(xiàng)目結(jié)果可以看出，現(xiàn)階段我國(guó)總體風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目具有可投資性。

風(fēng)能發(fā)電論文:低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代我國(guó)風(fēng)能發(fā)電的前景

摘 要 近些年來氣候變化問題受到了人們的廣泛關(guān)注,低碳經(jīng)濟(jì)的概念應(yīng)運(yùn)而生。電力行業(yè)對(duì)能源的消耗比較多,因此電力行業(yè)在低碳經(jīng)濟(jì)中具有重要的地位。風(fēng)能發(fā)電作為一種具有很大發(fā)展?jié)撃艿陌l(fā)電技術(shù)雖然在發(fā)展過程中面臨著一些挑戰(zhàn),但在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代零碳排放的風(fēng)能發(fā)電具有廣闊的前景。

關(guān)鍵詞 低碳經(jīng)濟(jì) 風(fēng)能發(fā)電 清潔能源

一、我國(guó)在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

經(jīng)過改革開放三十年我國(guó)的經(jīng)濟(jì)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。經(jīng)過30多年的快速發(fā)展之后我國(guó)傳統(tǒng)的高能耗、高污染的粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式所帶來的環(huán)境污染的后果日益嚴(yán)重,隨之低能耗、低污染、低排放的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式被日益提上日程。

我國(guó)正處于快速工業(yè)化和城市化進(jìn)程中,不可避免地要消費(fèi)大量能源和資源,因此未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要較大的能源需求和溫室氣體排放空間。我國(guó)是世界碳排放大國(guó),雖然改革開放以來我國(guó)的GDP呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì),但是與此同時(shí)我國(guó)的二氧化碳的排放量也在快速增長(zhǎng)。對(duì)于我國(guó)來說發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。國(guó)務(wù)院已提出要把單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放指標(biāo)納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃并作為約束性目標(biāo)的要求,發(fā)展改革委也于今年二月保障將組織編制2005年和2008年溫室氣體排放清單,這將有利于增強(qiáng)我國(guó)溫室氣體排放清單的完整、性。

低碳經(jīng)濟(jì)給我們帶來挑戰(zhàn)的同時(shí),也是我國(guó)實(shí)現(xiàn)新一輪經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大機(jī)遇。減少二氧化碳的排放量,是我國(guó)乃至世界實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)符合我國(guó)建設(shè)“兩型社會(huì)”的要求,與我國(guó)落實(shí)節(jié)能減排目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有一致性。

二、風(fēng)能發(fā)電在低碳經(jīng)濟(jì)中的地位

2009年12月14日,國(guó)際風(fēng)能理事會(huì)在哥本哈根氣候變化大會(huì)上表示,風(fēng)能發(fā)電對(duì)于實(shí)現(xiàn)碳減排的潛力巨大,發(fā)達(dá)國(guó)家當(dāng)前減排保障的相當(dāng)大一部分只靠風(fēng)能發(fā)電就能夠?qū)崿F(xiàn)。據(jù)該理事會(huì)測(cè)算,到2020年全球風(fēng)能發(fā)電規(guī)模將達(dá)到2600萬億瓦時(shí),相當(dāng)于減排15億噸二氧化碳。按照發(fā)達(dá)國(guó)家目前提出的減排指標(biāo),風(fēng)能單一行業(yè)的減排就相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家保障總體減排量的42%到65%。我國(guó)國(guó)家發(fā)改委能源研究所副所長(zhǎng)李俊峰指出,2009年我國(guó)的新增風(fēng)能發(fā)電已經(jīng)占到世界及時(shí),到2020年我國(guó)風(fēng)能發(fā)電能力按計(jì)劃將達(dá)到1.5億千瓦,而我國(guó)總體風(fēng)能發(fā)電潛力為10億千瓦,風(fēng)能發(fā)電對(duì)于我國(guó)減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。當(dāng)前,風(fēng)能發(fā)電已成為除水能外,技術(shù)最為成熟、具大規(guī)模商業(yè)開發(fā)條件的發(fā)電方式。由此可以看出風(fēng)能已經(jīng)在世界環(huán)保中扮演著重要角色。作為一種可再生的新能源,風(fēng)能不僅清潔無污染,而且不會(huì)產(chǎn)生輻射、二氧化碳公害。因此我認(rèn)為風(fēng)能這種發(fā)電方式必將在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代具有巨大潛能。

三、我國(guó)風(fēng)能發(fā)電的前景

低碳經(jīng)濟(jì)的提出為風(fēng)能發(fā)電帶來了廣闊的發(fā)展空間,風(fēng)能發(fā)電市場(chǎng)正在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展。2007年全球風(fēng)能裝機(jī)總量為9萬兆瓦,2008年全球風(fēng)能發(fā)電增長(zhǎng)28.8%,2008年底全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量已超過了12.08萬兆瓦。我國(guó)風(fēng)能發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景也十分廣闊,我國(guó)的風(fēng)能發(fā)電企業(yè)也正在國(guó)家“建設(shè)大基地,融入大電網(wǎng)”的政策指導(dǎo)下積極有序的推進(jìn)風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)。預(yù)計(jì)未來很長(zhǎng)一段時(shí)間我國(guó)的風(fēng)能發(fā)電行業(yè)都將保持高速發(fā)展,盈利能力也將隨著技術(shù)的成熟穩(wěn)步提升。2010年全國(guó)累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量有望突破2000萬千瓦,提前實(shí)現(xiàn)2020年的規(guī)劃目標(biāo)。

從目前及相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間來看,投資于風(fēng)電項(xiàng)目是一個(gè)非常好的投資選擇。由于風(fēng)能發(fā)電是一種零碳排放的發(fā)展方式,符合我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求,有利于節(jié)能減排。除此之外政府還給予了許多的優(yōu)惠政策,在風(fēng)電投資企業(yè)比較關(guān)心的電價(jià)問題上政府設(shè)定了特許電價(jià)和地區(qū)指導(dǎo)性電價(jià)兩種電價(jià),對(duì)風(fēng)能發(fā)電企業(yè)來講是十分有利的。在風(fēng)能發(fā)電企業(yè)的籌資和技術(shù)開發(fā)等方面政府也給了很大的支持。因此相對(duì)來講風(fēng)能發(fā)電是一個(gè)相對(duì)來說風(fēng)險(xiǎn)較小的行業(yè)。總體來講隨著低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來和風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的日益完善,在政府的政策支持和企業(yè)的自身努力之下風(fēng)能發(fā)電在我國(guó)的發(fā)展前景是十分廣闊的。

四、我國(guó)風(fēng)能發(fā)電面臨的挑戰(zhàn)

雖然風(fēng)能發(fā)電有著很好的發(fā)展前景,但也面臨著一些挑戰(zhàn)。由于我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)化剛剛起步,大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)技術(shù)存在著很大的缺陷,運(yùn)行管理也尚無成熟經(jīng)驗(yàn)。

長(zhǎng)期以來,我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)主要是與火電和水電的發(fā)展相適應(yīng)的,而風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展將對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)提出新的要求,尤其是電網(wǎng)的接入問題,已經(jīng)成為制約風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的瓶頸問題。由于風(fēng)電具有隨機(jī)性和間歇性,并網(wǎng)風(fēng)電將對(duì)系統(tǒng)電壓、頻率和穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生一定的影響。隨著大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)風(fēng)電對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響將更加突出。由于風(fēng)能資源豐富地區(qū)大多都是經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū),目前很多地方電網(wǎng)還沒有覆蓋到。因此,國(guó)家應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃電網(wǎng)系統(tǒng),以適應(yīng)我國(guó)大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電發(fā)展需要。

此外,中國(guó)的風(fēng)能資源雖然豐富,但目前所掌握的儲(chǔ)量和分布資料是粗略估計(jì)的,難以滿足風(fēng)力發(fā)電開發(fā)的要求。因此需要進(jìn)一步做好風(fēng)力發(fā)電開發(fā)的前期工作,如:建立正常的風(fēng)力發(fā)電開發(fā)前期工作經(jīng)費(fèi)渠道;加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量、評(píng)估,以及風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的工程規(guī)劃和勘測(cè)設(shè)計(jì)等前期工作。

五、結(jié)論

我認(rèn)為在我國(guó)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的過程中首先要加強(qiáng)相關(guān)方面法律法規(guī)的建設(shè),以保障投資人的合理回報(bào)。其次要加強(qiáng)與國(guó)外合作,以便更好更快的發(fā)展我國(guó)的風(fēng)能發(fā)電技術(shù)。國(guó)家應(yīng)加大這方面的資金投入和政策支持以保障我國(guó)風(fēng)能發(fā)電的健康發(fā)展。

展望未來隨著風(fēng)能發(fā)電的日益成熟,風(fēng)電機(jī)組制造成本的不斷降低,化石燃料的逐步減少及其開采成本的增加,將使風(fēng)電漸具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代環(huán)境保護(hù)問題已引起世界各國(guó)重視之時(shí),風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展前景將是十分巨大的。

風(fēng)能發(fā)電論文:在水中儲(chǔ)存風(fēng)能的發(fā)電機(jī)

海洋再生能源系統(tǒng)（ORES），基于水下液壓系統(tǒng)的工作原理，能解決近海風(fēng)力發(fā)電站的儲(chǔ)能問題。

對(duì)于風(fēng)能，最一致的觀點(diǎn)大概就是它的不穩(wěn)定使其難以利用――到底什么時(shí)候會(huì)刮大風(fēng)？你怎么能在綠色風(fēng)能電站停止運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候讓你的燈泡依舊發(fā)光？

美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們研究出一種在近海儲(chǔ)存風(fēng)能發(fā)電的方式，可能解決這一難題――它被稱為海洋再生能源系統(tǒng)（ORES），這是一種基于水下液壓系統(tǒng)的工作原理。

將空心混凝土球體置于海面上，拴住風(fēng)渦輪機(jī)，在風(fēng)量充足的時(shí)段，多出來的風(fēng)能把水排出球體，當(dāng)風(fēng)小的時(shí)候，或者渦輪難以負(fù)荷的時(shí)候，水就回回流到球體中，使渦輪發(fā)電。球體與渦輪機(jī)之間有電纜相連，一個(gè)渦輪機(jī)也可以與多個(gè)球體連在一起

工作。

利用ORES進(jìn)行儲(chǔ)能的成本與另一種陸地風(fēng)電站的風(fēng)能儲(chǔ)存方式――壓縮空氣蓄能（CAES）相比差不多，不過CAES在沒風(fēng)的時(shí)候可能要求燒天然氣來加熱空氣使渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)，ORES則并不需要燃料來輔助運(yùn)轉(zhuǎn)。

（來源：中國(guó)公眾科技網(wǎng)）

風(fēng)能發(fā)電論文:我國(guó)風(fēng)能利用潛力及江蘇沿海風(fēng)力發(fā)電的前景

一、我國(guó)風(fēng)能利用的現(xiàn)狀及幾個(gè)亟待澄清的認(rèn)識(shí)誤區(qū)

我國(guó)是世界上最早利用風(fēng)能的國(guó)家之一。1000多年前，我國(guó)首先發(fā)明了風(fēng)車并一直沿用至今，20世紀(jì)50年代，僅在江蘇沿海利用風(fēng)力提水的風(fēng)車設(shè)備就達(dá)20多萬臺(tái)，70年代中期以后風(fēng)能開發(fā)利用列入“六五”國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目，得到較快發(fā)展。截至2004年底，我國(guó)14個(gè)省(市)建成43個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。隨著風(fēng)電場(chǎng)數(shù)目的不斷增加，風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量也不斷擴(kuò)大。1990―2004年15年間，風(fēng)電裝機(jī)容量年均增長(zhǎng)41．7％。2004年累計(jì)裝機(jī)容量76．4萬千瓦，是1990年的186倍，占全國(guó)電網(wǎng)總裝機(jī)容量的0．17％。

盡管近年來我國(guó)電力發(fā)電發(fā)展迅猛，但與世界風(fēng)電大國(guó)相比，我國(guó)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)還應(yīng)以“新興”二字來描述。也正是因?yàn)槠洹靶屡d”，在發(fā)展過程中存在著一些爭(zhēng)議的認(rèn)識(shí)誤區(qū)。對(duì)這些問題進(jìn)行剖析，將有助于我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康的發(fā)展。

1、我國(guó)大型風(fēng)電場(chǎng)的地理布局

是否以新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、張家口等風(fēng)能資源豐富的地區(qū)為重點(diǎn)?新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、張家口等地區(qū)是我國(guó)風(fēng)能資源最為豐富的內(nèi)陸地區(qū)，因此一般都認(rèn)為這些地區(qū)應(yīng)是我國(guó)大型風(fēng)電場(chǎng)發(fā)展的重點(diǎn)地區(qū)。但從目前這些地區(qū)的綜合情況來看，筆者認(rèn)為，這些地區(qū)并不是我國(guó)目前發(fā)展風(fēng)電最適宜的地區(qū)。理由是：

(1)我國(guó)的風(fēng)電目前只能在電力系統(tǒng)內(nèi)部(如風(fēng)電場(chǎng)所在的地區(qū)電網(wǎng))消化，但許多大型風(fēng)電場(chǎng)建在我國(guó)的西部，這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，對(duì)相對(duì)較高的風(fēng)電價(jià)格的承受能力較弱。

(2)這些地區(qū)風(fēng)能資源較好但經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢地區(qū)不是我國(guó)主要的電力負(fù)荷中心，同時(shí)電網(wǎng)的建設(shè)往往也比較薄弱。比如新疆地區(qū)是獨(dú)立電網(wǎng)，與內(nèi)地不相連，又如內(nèi)蒙古地區(qū)的風(fēng)電不能進(jìn)入華北、東北地區(qū)。這就使得發(fā)電機(jī)組的發(fā)展效力不能有效發(fā)揮，因此導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)常年不能滿發(fā)，制約了風(fēng)電的發(fā)展。

(3)這些地區(qū)化石資源如煤、石油等較為豐富，而風(fēng)電的發(fā)展對(duì)高新技術(shù)、管理、人才等要求較高，這樣就使得在這些地區(qū)進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電的比較優(yōu)勢(shì)不強(qiáng)，機(jī)會(huì)成本相對(duì)較高，經(jīng)濟(jì)性較弱。

(4)現(xiàn)在我國(guó)大型風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)，顯然是科研、開發(fā)和建設(shè)并舉，近期以引進(jìn)、消化和科研、開發(fā)為主。因此，現(xiàn)階段的大規(guī)模開發(fā)在同等條件下應(yīng)以科技開發(fā)能力強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)加工基礎(chǔ)好和市場(chǎng)機(jī)制較完善的地區(qū)為宜，這樣可以縮短趕超時(shí)間、快速建立風(fēng)力發(fā)電和風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)高地并向全國(guó)輻射。因此在目前確定的這些地區(qū)率先開發(fā)與大規(guī)模建設(shè)風(fēng)電難以收到事半功倍的效果。

2、江蘇、上海、浙江、廣東等沿海地區(qū)，是否只要有風(fēng)，就能利用灘涂在海岸線上展開風(fēng)力發(fā)電

江蘇、上海、浙江、廣東等沿海地區(qū)，具有豐富的風(fēng)能資源，同時(shí)面臨環(huán)境污染的巨大壓力，應(yīng)該說都有發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實(shí)要求。

但目前這些地區(qū)從市到縣幾乎無一例外地都在籌劃和建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，因考慮目前的投資強(qiáng)度和技術(shù)管理因素，規(guī)劃和在建的風(fēng)場(chǎng)多是在沿海呈“一”字型排開，如果這些項(xiàng)目建成后，就會(huì)不可避免造成沿海岸地區(qū)的“綠色污染”，也可稱目(光)污染，同時(shí)也會(huì)對(duì)在沿海灘涂越冬的候鳥和濕地保護(hù)造成一定的壓力和影響，目前歐洲一些環(huán)保者就因此對(duì)大規(guī)模建造風(fēng)電場(chǎng)持反對(duì)意見。歐洲一些國(guó)家不僅規(guī)定新選風(fēng)電場(chǎng)址必須在國(guó)家海洋公園、生態(tài)保護(hù)區(qū)、海運(yùn)路線、微波通道、軍事區(qū)域等之外，而且必須離岸線15―40公里以上。

江蘇省的近千公里海岸線，從贛榆到海門，幾乎縣縣都在規(guī)劃建設(shè)10―20萬千瓦的風(fēng)電場(chǎng)。這種沿海各省市一哄而上、各自布點(diǎn)、“一”字形排開的風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)，帶來的結(jié)果將是規(guī)模小，不易于管理，發(fā)電密度不高，難以形成規(guī)模效益。長(zhǎng)期以往，形成的“目(光)污染”也易引起民眾的意見。另外，也為今后灘涂、港口的開發(fā)建設(shè)帶來不必要的困難。

3、大型風(fēng)力發(fā)電只能并網(wǎng)，是否難以直接作為產(chǎn)業(yè)用電

目前，我國(guó)的風(fēng)電都通過接入電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)入用電戶和企業(yè)，但這些用電部門往往遠(yuǎn)離發(fā)電、配電設(shè)備中心，造成很大的線路損耗；加之風(fēng)電并網(wǎng)的技術(shù)原因，我國(guó)目前規(guī)劃風(fēng)電上網(wǎng)電量不得超過電網(wǎng)電量的5％。這些都為現(xiàn)代化、大規(guī)模發(fā)展風(fēng)電事業(yè)帶來了嚴(yán)重制約。如近期招標(biāo)風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)約為0．4―0．6元左右，通過上網(wǎng)供給企業(yè)時(shí)，高峰時(shí)段往往超過1元。事實(shí)上，風(fēng)電經(jīng)過簡(jiǎn)單處理，就可以直接應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)，變成工業(yè)生產(chǎn)的重要能源，這樣工業(yè)企業(yè)就能享受到低廉的風(fēng)電價(jià)格，極大地節(jié)約成本，形成產(chǎn)品的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力；同時(shí)風(fēng)電的直接應(yīng)用，也減輕了風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊。這類實(shí)例在世界范圍內(nèi)還鮮有報(bào)道，但筆者在1986年的一項(xiàng)研究已經(jīng)表明，風(fēng)電是可以直接用于氯堿工業(yè)等高耗能、大耗電的化學(xué)和相關(guān)冶煉產(chǎn)業(yè)的。

4、風(fēng)力發(fā)電價(jià)格高，是否難以與火力發(fā)電形成真正意義的市場(chǎng)化的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)

由于我國(guó)風(fēng)電設(shè)備主要依靠進(jìn)口，風(fēng)場(chǎng)規(guī)模小，聯(lián)網(wǎng)和道路交通設(shè)施等原因，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的前期投人大，風(fēng)電的初始成本普遍較高。資料顯示，目前我國(guó)風(fēng)電上網(wǎng)價(jià)格約為0．4―0．6元／千瓦時(shí)，而火電上網(wǎng)價(jià)是0．3元／千瓦時(shí)，風(fēng)電價(jià)格大約比火電價(jià)格高30％――100％。

風(fēng)電具備與化石燃料電廠和核電廠相競(jìng)爭(zhēng)的能力。一是由于煤炭、石油等化石燃料價(jià)格不斷上升，火力發(fā)電將面臨很大的成本壓力。二是隨著更多和更大風(fēng)電場(chǎng)的開發(fā)以及更先進(jìn)技術(shù)的采用，風(fēng)電的電價(jià)將繼續(xù)下降。如隨著技術(shù)的改進(jìn)，風(fēng)機(jī)越來越便宜并且高效；隨著風(fēng)機(jī)單機(jī)容量的越來越大，同樣的裝機(jī)容量需要的機(jī)組也越少，用于基礎(chǔ)設(shè)施的費(fèi)用也將減少，研究表明，世界上的風(fēng)電裝機(jī)容量每翻一番，風(fēng)電場(chǎng)的成本就下降15％。

若考慮環(huán)境污染等外部成本，風(fēng)電將具有競(jìng)爭(zhēng)力。兩年前，在南非約翰內(nèi)斯堡舉行的聯(lián)合國(guó)“世界持續(xù)發(fā)展高峰會(huì)議”上，公布了一組有關(guān)風(fēng)力發(fā)電成本的數(shù)據(jù)：將發(fā)一度電的實(shí)際成本和對(duì)社會(huì)及環(huán)境的損耗費(fèi)用相加，用煤發(fā)一度電的實(shí)際費(fèi)用應(yīng)是5．05―18．01美分，用油為3．5―7．3美分，用核能為3．5―6．32美分(如果進(jìn)一步考慮公眾的責(zé)任、核廢料和電場(chǎng)退役等，還要更大)，在風(fēng)力良好的地點(diǎn)使用風(fēng)力發(fā)電為5．89―6．18美分，在風(fēng)力的情況下風(fēng)力發(fā)電為3．94―4．13美分。應(yīng)該說風(fēng)電具備了和其他電源競(jìng)爭(zhēng)的能力，它的造價(jià)和電價(jià)是可以接受的。

5、淺海風(fēng)電是否管理難、施工難、成本高問題

海上風(fēng)電場(chǎng)需要更堅(jiān)實(shí)和深人海床的地基，而且還需要鋪設(shè)幾千米的電纜和建設(shè)增壓站，把電力輸回到岸上；建設(shè)和維修的工作需要在較好的天氣狀況下進(jìn)行，并要利用特別的船只和工具。因此，海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)成本一般都較高，但目前歐洲仍在大舉進(jìn)行近海風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)，這是因?yàn)椋菏紫龋Ｉ巷L(fēng)能資源比陸上大，不但風(fēng)速比平原沿岸高20％，發(fā)電量可增長(zhǎng)70％，而且海上很少有靜風(fēng)期，能夠更有效地利用風(fēng)

電機(jī)組的發(fā)電容量。其次，海水表面粗糙度低，海平面摩擦力小，風(fēng)速隨高度的變化小，不需要很高的塔架，可降低風(fēng)電機(jī)組成本。再次，根據(jù)研究，筆者發(fā)現(xiàn)，國(guó)外向海上發(fā)展的更重要的原因是海上風(fēng)的湍流強(qiáng)度低，這樣風(fēng)作用的風(fēng)電機(jī)組上的疲勞載荷減少，從而延長(zhǎng)使用壽命。一般來說，在陸上設(shè)計(jì)壽命20年的風(fēng)電機(jī)組在海上的使用壽命可達(dá)25―30年，延長(zhǎng)40％左右，折舊成本大為降低。隨著風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模和單機(jī)容量的增大，巨型風(fēng)電機(jī)槳葉長(zhǎng)度將達(dá)到60--70m，陸上運(yùn)輸極為困難，安裝用的吊車容量也將超過1200--1400噸。這種起重能力的吊車，除了在歐美等發(fā)達(dá)地區(qū)外，其余地區(qū)基本沒有。而龐大體積帶來的運(yùn)輸與安裝難題，對(duì)于海上風(fēng)電來說相對(duì)比較容易解決：可以在海邊設(shè)立風(fēng)機(jī)制造廠通過海上直接運(yùn)輸；安裝時(shí)可通過大容量海上浮吊來解決，目前海上超過1500噸的浮吊已比較普遍。

因此，在灘涂淺海大規(guī)模建立風(fēng)電場(chǎng)，既能夠獲得海上風(fēng)力發(fā)電的高效率，又能夠避免陸上設(shè)置巨型風(fēng)機(jī)的運(yùn)輸與安裝難題，還可以在退潮期間享受部分陸上施工的便捷等三重優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，把風(fēng)電場(chǎng)放在近海，減少了土地征用的問題，減少了對(duì)陸地景觀的影響，還可以避免噪音對(duì)陸上居民生活的干擾。

二、江蘇沿海輻射沙洲發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

筆者認(rèn)為，在風(fēng)能資源十分豐富、經(jīng)濟(jì)發(fā)展快、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好，但電力緊張、環(huán)境容量相對(duì)較小的長(zhǎng)三角地區(qū)，充分利用和發(fā)揮江蘇沿海輻射沙洲這一特有的自然和區(qū)域優(yōu)勢(shì)，在長(zhǎng)三角電力負(fù)荷中心建設(shè)中國(guó)綠色能源基地，大力發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，對(duì)于破解該地區(qū)資源與環(huán)境的雙重困局以及發(fā)展我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)具有現(xiàn)實(shí)意義。

1、輻射沙洲風(fēng)能資源豐富、地質(zhì)條件好

從國(guó)家海洋局2005年3月6日衛(wèi)星拍攝的我國(guó)東部沿海海域圖中可以清晰地看到，在全國(guó)沿海沙灘中，東臺(tái)有淤長(zhǎng)型輻射狀沙灘，且每年以100m左右的速度向大海延伸。東臺(tái)輻射沙洲風(fēng)能資源優(yōu)良，70m高平均風(fēng)速達(dá)到8．0m／s以上，其潮上沿岸灘涂60萬畝，70m高平均風(fēng)速為7．2m／s；潮間灘涂140萬畝，70m高平均風(fēng)速為8．0m／s；再向東延伸，近海還有大片輻射狀淺水沙灘200萬畝，70m高平均風(fēng)速為8．4m／s，是難得的建設(shè)大型海上風(fēng)電場(chǎng)的理想場(chǎng)區(qū)。

地質(zhì)條件好。據(jù)水利勘測(cè)設(shè)計(jì)部門資料，東臺(tái)處于南洋潮與北洋潮的交匯處，江河人海水流到達(dá)這里時(shí)已形成基本不含淤泥的細(xì)沙沉積地層，是典型的“鐵板沙”。埋深lm以下地層承載力達(dá)到10―14t，8m以下達(dá)到18t，16m以下達(dá)到23t，是發(fā)展海上風(fēng)電理想的地質(zhì)條件，可降低風(fēng)電場(chǎng)地基工程的建設(shè)難度和造價(jià)。

2、處于長(zhǎng)三角電力負(fù)荷中心

長(zhǎng)三角是我國(guó)五大經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)極中經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度快的地區(qū)，然而它同時(shí)又是資源缺乏的地區(qū)，其中最嚴(yán)重的就是電荒，它已經(jīng)成為長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大瓶頸。來自江蘇電力公司的資料表明，2005年江蘇用電量1900億千瓦時(shí)，電力缺口450萬千瓦左右，占華東電網(wǎng)缺口的一半以上，為全國(guó)之首。自2005年5月底以來，江蘇省已經(jīng)“時(shí)段性缺電”進(jìn)入“全天性缺電”狀態(tài)。

3、制造業(yè)基礎(chǔ)好

長(zhǎng)三角地區(qū)是我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程快，產(chǎn)業(yè)加工能力強(qiáng)，科技水平高，制造業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)之一。而江蘇有著先進(jìn)的制造業(yè)基礎(chǔ)，使得風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)所需要的大量設(shè)備不僅可以就地制造與安裝，又可為我國(guó)大力推廣風(fēng)力發(fā)電提供產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

4、礦產(chǎn)資源豐富

江蘇蘇北沿海地區(qū)歷來是我國(guó)重要的產(chǎn)鹽區(qū)，這里有全國(guó)較大的海鹽生產(chǎn)基地。煤炭、石英砂、陶土、天然氣等儲(chǔ)藏量較大，在資源短缺的江蘇和長(zhǎng)三角地區(qū)具有重要的開采價(jià)值，是大力發(fā)展風(fēng)電并將其直接應(yīng)用于重化工業(yè)生產(chǎn)的自然資源基礎(chǔ)。

5、港口與內(nèi)河運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)體系通達(dá)

長(zhǎng)三角地區(qū)特別是江蘇蘇北的港口資源豐富，沿海岸線分布著10個(gè)發(fā)展前景和建港條件較好的港口。同時(shí)蘇北具有十分優(yōu)越的水路運(yùn)輸條件，已形成一個(gè)江河湖海基本通達(dá)的水運(yùn)網(wǎng)，可大力發(fā)展內(nèi)河集裝箱運(yùn)輸，在沿大運(yùn)河、淮河建立若干個(gè)直接出口的國(guó)家二類口岸，將上海港、連云港功能“拿”到蘇北腹地，并與沿海港口形成戰(zhàn)略同盟，成為其喂給港、構(gòu)建為大風(fēng)電產(chǎn)業(yè)提供專業(yè)服務(wù)的現(xiàn)代物流樞紐。

6、天然氣調(diào)峰電廠的建設(shè)

隨著國(guó)家西氣東輸工程的順利實(shí)施，各能源公司加大投資力度，爭(zhēng)相在長(zhǎng)三角地區(qū)建設(shè)LNG項(xiàng)目。目前，中石油、中石化和中海油等我國(guó)較大的3家能源公司均規(guī)劃分別在江蘇如東、連云港、鹽城建設(shè)3座LNG碼頭及接收站和大型燃?xì)怆姀S，其中南通將建3個(gè)10―20萬噸級(jí)的液化氣、原油、通用散貨碼頭泊位和200萬千瓦燃?xì)怆姀S。這些電廠在電力系統(tǒng)緊張時(shí)將起到非常好的調(diào)峰作用。在此基礎(chǔ)上，大力發(fā)展風(fēng)電，使之與燃?xì)獍l(fā)電在電網(wǎng)中優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，將有助于電網(wǎng)質(zhì)量的穩(wěn)定與提高。

三、把東臺(tái)建設(shè)成為風(fēng)電基地的一些看法

1、建設(shè)大風(fēng)電產(chǎn)業(yè)

(1)風(fēng)力發(fā)電。江蘇東臺(tái)有輻射沙洲的海域面積為：75kmx50km=3750km2。每臺(tái)風(fēng)機(jī)占地直徑600m，占面積O．09km2，則可裝機(jī)3750／0．09--40000(臺(tái))。若采用東臺(tái)風(fēng)電場(chǎng)一期特許權(quán)項(xiàng)目中的世界主流機(jī)型1500千瓦級(jí)風(fēng)機(jī)，可達(dá)到6000千瓦的總裝機(jī)容量，預(yù)計(jì)年發(fā)電量為1780億千瓦時(shí)以上。遠(yuǎn)期：裝機(jī)容量1．2億千瓦。淤長(zhǎng)型輻射沙洲向北擴(kuò)20公里，向南擴(kuò)10公里，則總面積擴(kuò)至：75kmx80km＝6000km2，新增風(fēng)機(jī)2萬臺(tái)、可用單機(jī)3000--5000千瓦風(fēng)機(jī)，則總裝機(jī)容量將達(dá)到1．2億千瓦以上，年發(fā)電量為3560億千瓦時(shí)。

(2)利用當(dāng)?shù)刎S富的海水資源，用風(fēng)電推動(dòng)氯堿工業(yè)，形成獨(dú)特的風(fēng)電一制鹽一燒堿一PVC及其他氯產(chǎn)資源配置合理、產(chǎn)品上下游關(guān)系緊密的產(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)開展氫燃料的制取、存儲(chǔ)，推動(dòng)專用燃料電池的產(chǎn)業(yè)化。

(3)利用當(dāng)?shù)馗劭趦?yōu)勢(shì)，整合全球資源，將風(fēng)力發(fā)電與風(fēng)電電解鋁、電解銅等金屬冶煉和加工產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，形成金屬及非金屬產(chǎn)品的精深加工產(chǎn)業(yè)鏈。

(4)風(fēng)電涉及到電機(jī)、塔架、風(fēng)葉、機(jī)械傳動(dòng)、數(shù)控、輸變電機(jī)組與設(shè)備等行業(yè)。它具有產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、科技含量大、投資回收快等特點(diǎn)，如能引進(jìn)戰(zhàn)略投資者，結(jié)合長(zhǎng)三角現(xiàn)有的高新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，可以打造一個(gè)光電儀一體化的風(fēng)電機(jī)生產(chǎn)基地。

(5)風(fēng)能的綜合利用。①立體蒸發(fā)制鹽。制鹽裝置主要由風(fēng)車、水泵、噴淋管、鹵水池四部分組成。在自然風(fēng)的驅(qū)動(dòng)下，風(fēng)車驅(qū)動(dòng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，將鹵水從池中泵到蓄水池中，形成水位差后再輸送到多孔的噴淋管，并由噴淋管噴到空中，再落回鹵水池，周而復(fù)始，反復(fù)循環(huán)。采用該項(xiàng)技術(shù)后，海鹽產(chǎn)量可以增長(zhǎng)60％左右。②風(fēng)力提水。可用于農(nóng)田灌溉、海水制鹽、水產(chǎn)養(yǎng)殖、灘涂改造、人畜飲水及草場(chǎng)改良等，是彌補(bǔ)當(dāng)

前農(nóng)村、牧區(qū)能源不足的有效途徑之一。③風(fēng)力致熱。用于采暖、加熱、保溫、烘干，還可大量應(yīng)用于現(xiàn)代高效集約型工業(yè)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如水產(chǎn)養(yǎng)殖、家禽飼養(yǎng)及蔬菜大棚等。目前，國(guó)際上風(fēng)力致熱技術(shù)已較為成熟，而在我國(guó)仍處于試驗(yàn)階段。④風(fēng)力致冷。以風(fēng)力機(jī)直接帶動(dòng)機(jī)制冷，以冰的形態(tài)貯存風(fēng)能。主要應(yīng)用于沿海地區(qū)的大中型海產(chǎn)品冷藏庫。⑤城市亮化。近年來日本開發(fā)出適于中小工廠、寫字樓、商店及家庭使用的“小型微風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)”，發(fā)電功率從幾百瓦到上千瓦，風(fēng)車高度為3―5m，葉片翼展為2―4m，可以像太陽能熱水器一樣安裝于住宅屋頂，用于照明亮化。

(6)環(huán)境效益。環(huán)境效益明顯。把東臺(tái)市灘涂濕地為中心的蘇北流暢地打造成長(zhǎng)三角地區(qū)的風(fēng)電蓄地，近期6000萬千瓦的風(fēng)電場(chǎng)，年發(fā)電量1780億千瓦時(shí)，一年可節(jié)省煤炭4628萬噸，相應(yīng)地減少因燃煤產(chǎn)生的二氧化碳1495萬噸。遠(yuǎn)期1．2億千瓦的風(fēng)電場(chǎng)，一年可節(jié)省煤炭9256萬噸，減少二氧化碳2990萬噸。

2、對(duì)策建議

目前，江蘇東臺(tái)市20萬千瓦的風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目已經(jīng)啟動(dòng)，100萬千瓦的風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目也已申報(bào)待批。盡管如此，在長(zhǎng)三角構(gòu)筑綠色能源風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍面臨著組織力度不夠、政策扶持不到位等制約因素。為此，應(yīng)從政策扶持上為長(zhǎng)三角的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展鋪平道路。

(1)風(fēng)力發(fā)電的融資來源。前期啟動(dòng)資金可由國(guó)家財(cái)政投入；對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目提供長(zhǎng)期低息貸款，以鼓勵(lì)它的發(fā)展；利用國(guó)外貸款引進(jìn)戰(zhàn)略投資者和吸收外資、民資。2003年底，國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)了關(guān)于風(fēng)電特許權(quán)項(xiàng)目前期工作管理辦法，對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目所涉及的技術(shù)、融資、政策等都作了詳盡的規(guī)定。這在一定程度上為外資和民資進(jìn)入風(fēng)電領(lǐng)域開了綠燈，目前要進(jìn)一步落實(shí)，解決具體問題。

(2)對(duì)風(fēng)電電價(jià)予以適當(dāng)優(yōu)惠。風(fēng)力發(fā)電與火力發(fā)電不同，在生產(chǎn)過程中，風(fēng)電不耗水、燃煤、無排放、社會(huì)生態(tài)效益好，因此國(guó)家應(yīng)在價(jià)格上給予優(yōu)惠，風(fēng)電的電價(jià)應(yīng)為國(guó)家批準(zhǔn)的大型火電機(jī)組上網(wǎng)不含增值稅電價(jià)加上風(fēng)電的減排、節(jié)水、節(jié)煤等社會(huì)效益的量化值。按江蘇的情況，約等于0．33+0．25=0．58元／千瓦時(shí)，這個(gè)價(jià)位較適當(dāng)。

(3)建立科一工一貿(mào)相結(jié)合的新產(chǎn)品開發(fā)機(jī)制，支持風(fēng)機(jī)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。應(yīng)根據(jù)科一工一貿(mào)結(jié)合的原則，制訂相互配套的法規(guī)、政策，要發(fā)揮科研單位及企業(yè)的各自優(yōu)勢(shì)，組建科研生產(chǎn)聯(lián)合體，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同推進(jìn)新能源開發(fā)利用技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。東臺(tái)綠色能源基地的建設(shè)，應(yīng)以風(fēng)電場(chǎng)為導(dǎo)向，組織有較強(qiáng)實(shí)力的風(fēng)機(jī)制造廠商和科研機(jī)構(gòu)，分工負(fù)責(zé)逐件攻關(guān)，務(wù)求達(dá)到國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)。

(作者單位：江蘇省發(fā)展改革委政研室)

風(fēng)能發(fā)電論文:風(fēng)能發(fā)電:具開發(fā)潛力的新能源

當(dāng)前,以煤炭、石油作為主要燃料的國(guó)家,已面臨嚴(yán)重的環(huán)境污染,加上化石燃料有限儲(chǔ)量減少的雙重危機(jī),開發(fā)利用新能源已經(jīng)成為世界能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分,而風(fēng)能又是新能源中具開發(fā)潛力的一種能源。

風(fēng)能發(fā)電,

在環(huán)保中扮演著重要角色

2009年12月14日,國(guó)際風(fēng)能理事會(huì)在哥本哈根氣候變化大會(huì)上表示,風(fēng)力發(fā)電對(duì)于實(shí)現(xiàn)碳減排潛力巨大,發(fā)達(dá)國(guó)家當(dāng)前減排保障的相當(dāng)大一部分單靠風(fēng)能發(fā)電就能夠?qū)崿F(xiàn)。據(jù)該理事會(huì)測(cè)算,到2020年全球風(fēng)力發(fā)電規(guī)模將達(dá)到2600萬億瓦時(shí),相當(dāng)于減排15億噸二氧化碳。按照發(fā)達(dá)國(guó)家目前提出的減排指標(biāo),風(fēng)能單一行業(yè)的減排就相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家保障總體減排量的42%到65%。

中國(guó)國(guó)家發(fā)改委能源研究所副所長(zhǎng)李俊峰指出,2009年中國(guó)的新增風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)占到世界及時(shí),到2020年我國(guó)風(fēng)力發(fā)電能力按計(jì)劃將達(dá)到1.5億千瓦,而我國(guó)總體風(fēng)力發(fā)電潛力為10億千瓦,風(fēng)力發(fā)電對(duì)于我國(guó)政府減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

的確,風(fēng)能已經(jīng)在世界環(huán)保中扮演著重要角色。作為一種可再生的新能源,風(fēng)能不僅清潔無污染,而且不會(huì)產(chǎn)生輻射、二氧化碳公害。當(dāng)前,風(fēng)力發(fā)電已成為除水能外,技術(shù)最為成熟、具大規(guī)模商業(yè)開發(fā)條件的發(fā)電方式。“2009年內(nèi),申華控股旗下的內(nèi)蒙古太仆寺旗風(fēng)電廠和彰武曲家溝、馬鬃山風(fēng)力發(fā)電廠,累計(jì)發(fā)電14870萬千瓦時(shí)(相當(dāng)于5.4萬個(gè)普通三口之家一年的用電量);同比傳統(tǒng)火力發(fā)電節(jié)約煤炭近5.4萬噸,減少向大氣中排放二氧化碳14萬噸、二氧化硫455噸(相當(dāng)于近5.2萬輛轎車行駛一年的二氧化碳排放);節(jié)約樹木近130萬棵。”申華控股專門負(fù)責(zé)風(fēng)能發(fā)電的副總裁翟鋒給出的一串?dāng)?shù)字,讓我們?cè)俅慰吹搅孙L(fēng)能發(fā)電蘊(yùn)藏著巨大環(huán)保能量。

風(fēng)能發(fā)電,

一個(gè)蘊(yùn)藏著巨大利益的產(chǎn)業(yè)

風(fēng)能市場(chǎng)正在迅速發(fā)展。2007年全球風(fēng)能裝機(jī)總量為9萬兆瓦,2008年全球風(fēng)電增長(zhǎng)28.8%,2008年底全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量已超過了12.08萬兆瓦。中國(guó)風(fēng)力等新能源發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊,預(yù)計(jì)未來很長(zhǎng)一段時(shí)間都將保持高速發(fā)展,盈利能力也將隨著技術(shù)的成熟穩(wěn)步提升。2010年全國(guó)累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量有望突破2000萬千瓦,提前實(shí)現(xiàn)2020年的規(guī)劃目標(biāo)。

那么,在中國(guó),風(fēng)能發(fā)電的贏利點(diǎn)究竟在哪里?

從目前以及相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間看,投資風(fēng)電項(xiàng)目是非常好的投資,比其他項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)更小。風(fēng)電的建設(shè)程序通過規(guī)劃、可行性研究、項(xiàng)目的核準(zhǔn),到項(xiàng)目的開工、驗(yàn)收,建設(shè)期較短,一般一年時(shí)間風(fēng)電廠即可建成;此外風(fēng)電的資本金是20%,對(duì)企業(yè)來講,負(fù)擔(dān)也不大。據(jù)申華控股副總裁翟鋒透露,目前風(fēng)電項(xiàng)目的盈利,可基本滿足項(xiàng)目的日常維護(hù)費(fèi)用。

除此之外,對(duì)于風(fēng)電投資企業(yè)比較關(guān)心的電價(jià)問題,國(guó)家也給予大力扶持。風(fēng)電的電價(jià)分為兩個(gè)電價(jià),一是特許權(quán)電價(jià),另一個(gè)是國(guó)家指定的地區(qū)指導(dǎo)性電價(jià),電價(jià)已經(jīng)趨于完善。就特許權(quán)電價(jià)來看,國(guó)家發(fā)改委采取競(jìng)價(jià)報(bào)價(jià)只占40%權(quán)重,并以平均中間價(jià)為中標(biāo)電價(jià),避免了惡性競(jìng)爭(zhēng),基本上擺脫了中標(biāo)即虧損的局面。二是地區(qū)指導(dǎo)性電價(jià)。國(guó)家制定了像內(nèi)蒙東西部0.52-0.54元、東北地區(qū)0.6元左右等指導(dǎo)性電價(jià),基本符合風(fēng)電開發(fā)實(shí)際,對(duì)風(fēng)電發(fā)展來講是有利的。

同時(shí),《京都議定書》的簽訂,風(fēng)電企業(yè)是較大的受益者。目前總體上來講,早期投產(chǎn)的項(xiàng)目已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性收益,CDM已經(jīng)成為風(fēng)電發(fā)展不可缺少的收益,一度電可提高8分錢――這個(gè)收益是額外的收益。發(fā)改委網(wǎng)站2009年11月26日的中國(guó)風(fēng)電及電價(jià)發(fā)展研究報(bào)告指出,在中國(guó)風(fēng)電發(fā)展的過程中,CDM對(duì)風(fēng)力發(fā)電企業(yè)克服資金和技術(shù)障礙確實(shí)發(fā)揮了積極作用,如果沒有CDM,中國(guó)風(fēng)電發(fā)展速度不會(huì)如此迅速。

風(fēng)能發(fā)電掀起的

資本“旋風(fēng)”

在主要的可再生能源中,風(fēng)電是除水電外成本最接近商業(yè)利用的能源,因此在過去若干年里一直是資本市場(chǎng)的寵兒。據(jù)統(tǒng)計(jì),2008年全球在可再生能源上的投資達(dá)到1200億美元,其中42%(超過500億美元)進(jìn)入了風(fēng)電領(lǐng)域。

從風(fēng)險(xiǎn)投資角度看,這是個(gè)非常值得關(guān)注的領(lǐng)域。首先,政府引導(dǎo)越來越具體和明確,制定了到2020年實(shí)現(xiàn)風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模1億千瓦左右的具體目標(biāo),出臺(tái)了《新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃》;其次,在政策的帶動(dòng)下,產(chǎn)業(yè)需求非常明確,市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,對(duì)于投資人來說,相對(duì)其他新能源,風(fēng)電面臨的這種市場(chǎng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。“從風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展歷程來看,在風(fēng)電整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上,無論是風(fēng)電場(chǎng),還是整機(jī)、零部件以及后期運(yùn)營(yíng)都有很好的投資機(jī)會(huì)。太陽能行業(yè)已經(jīng)有十幾家海外上市的公司,跟太陽能比起來,風(fēng)電更有優(yōu)勢(shì)。”專注于清潔能源領(lǐng)域的青云創(chuàng)投合伙人陳曉平表示。

對(duì)于企業(yè)本身而言,風(fēng)能投資對(duì)于企業(yè)的發(fā)展也具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。申華控股旗下的上海申華風(fēng)電新能源有限公司副總經(jīng)理常陽告訴記者,申華已經(jīng)跨過了風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的門檻,通過與專業(yè)風(fēng)電開發(fā)企業(yè)中國(guó)風(fēng)電的合作,將力爭(zhēng)取得規(guī)模效益,不僅可為公司帶來較高且穩(wěn)定的收益,同時(shí)也將優(yōu)化公司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

風(fēng)能發(fā)電面對(duì)的挑戰(zhàn)

目前對(duì)于風(fēng)電行業(yè)來說,確實(shí)是千載難逢的發(fā)展機(jī)遇。但是,有機(jī)遇也有挑戰(zhàn)。

長(zhǎng)期以來,中國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)主要是與火電和水電的發(fā)展相適應(yīng)的,而風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展將對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)提出新的要求,尤其是電網(wǎng)的接入問題,已經(jīng)成為制約風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的瓶頸問題。例如:風(fēng)能資源富足的內(nèi)蒙古、甘肅等地,目前很多地方電網(wǎng)還沒有覆蓋到。因此,國(guó)家應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃電網(wǎng)系統(tǒng),以適應(yīng)中國(guó)大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電開發(fā)的發(fā)展需要。

此外,中國(guó)的風(fēng)能資源雖然豐富,但目前所掌握的儲(chǔ)量和分布資料是粗略估計(jì)的,難以滿足風(fēng)力發(fā)電開發(fā)的要求。因此需要進(jìn)一步做好風(fēng)力發(fā)電開發(fā)的前期工作,如:建立正常的風(fēng)力發(fā)電開發(fā)前期工作經(jīng)費(fèi)渠道;加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量、評(píng)估,以及風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的工程規(guī)劃和勘測(cè)設(shè)計(jì)等前期工作。

與此同時(shí),還需進(jìn)一步建立、健全相關(guān)的法規(guī)和政策。2005年2月中國(guó)頒布的《可再生能源法》為中國(guó)風(fēng)能資源開發(fā)提供了有利條件。為使中國(guó)風(fēng)能資源開發(fā)走上健康的發(fā)展軌道,國(guó)家還應(yīng)以建立風(fēng)力發(fā)電的市場(chǎng)化機(jī)制為出發(fā)點(diǎn),進(jìn)一步建立、健全相關(guān)的法規(guī)和政策,使法規(guī)和政策更具有可操作性,保障投資人的合理回報(bào),推動(dòng)中國(guó)的風(fēng)能資源開發(fā)快速發(fā)展。

風(fēng)能發(fā)電論文:淺淡風(fēng)能\太陽能發(fā)電與LED照明的特點(diǎn)與應(yīng)用

摘要：風(fēng)能、太陽能是一種永不枯竭和清潔的綠色能源，而半導(dǎo)體發(fā)光=極管(LED)也是一種環(huán)保、節(jié)能和高效的固體電光源。本文在分別分析三者技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)風(fēng)能―太陽能半導(dǎo)體照明系統(tǒng)的可行性與高效性進(jìn)行了論證，并對(duì)其發(fā)展前景做了分析和展望。

關(guān)鍵詞：風(fēng)能太陽能LED節(jié)能照明

前言：

當(dāng)今世界，石油、 煤炭、天然氣等主要能源正面臨資源枯竭的危險(xiǎn)，同時(shí)，環(huán)保壓力也在不斷增加核能經(jīng)過311日本大地震核危機(jī)后，核能源已經(jīng)被多國(guó)禁止使用，因此，環(huán)保、節(jié)能已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)各行各業(yè)努力追求的目標(biāo)。

風(fēng)能、太陽能是一種真正取之不盡清潔懂得能源，將是未來最理想的綠色新能源，目前其利用的有效途徑便是利用光伏發(fā)電技術(shù)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）也是一種環(huán)保、節(jié)能、高效的固態(tài)電光源。憑借其節(jié)能無污染，長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)、已運(yùn)用于很多行業(yè)的照明領(lǐng)域中，因此，靈活運(yùn)用、風(fēng)能、太陽能光伏發(fā)電和LED固態(tài)照明優(yōu)點(diǎn)的風(fēng)光互補(bǔ)LED照明系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了新一代能源和新型光源的結(jié)合。

一`風(fēng)能，

風(fēng)力發(fā)電是現(xiàn)代能源轉(zhuǎn)換中的一個(gè)令人矚目的成功案例。過去十年來，隨著風(fēng)力發(fā)電站在世界各地迅速出現(xiàn)，風(fēng)力發(fā)電的成本已大大降低。特別是一些資源缺乏的地區(qū)（如沙漠），風(fēng)力發(fā)電站更容易顯示出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。

據(jù)國(guó)際能源署的報(bào)告，1980年風(fēng)力發(fā)電的成本為每度電80美分，到了1991年，其成本僅為10美分。考慮到其他方面的開支，使用風(fēng)力的新型發(fā)電廠和使用其他傳統(tǒng)燃料如核能、煤和天然氣的發(fā)電廠在成本方面并無太大的差異。

許多因素降低了風(fēng)力發(fā)電的成本。首先，風(fēng)較機(jī)所用的材料有所改進(jìn)，使用了更輕的復(fù)合材料，現(xiàn)在的風(fēng)葉更大，更高效，其直徑達(dá)125米，而上世紀(jì)70年代只有10米，由于受到風(fēng)速等因素影響對(duì)風(fēng)力發(fā)電站的選地受到了極大影響。其次，政府在改革上也給于支援，目前在汕頭建成大型風(fēng)能發(fā)電站。浙江省已建成蒼南鶴頂山風(fēng)電場(chǎng)。

二 `太陽能，

多年來，太陽能發(fā)電起起落落，中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)于20世紀(jì)79年代起步，經(jīng)過30多年的努力，已迎來了快速發(fā)展的新階段。在“光明工程”先導(dǎo)項(xiàng)目、“送電到鄉(xiāng)”工程等國(guó)家項(xiàng)目及世紀(jì)光伏市場(chǎng)的拉動(dòng)下，我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展2009年中國(guó)太陽能電池產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了4.3GW,中國(guó)所占的全球份額已達(dá)四成。

太陽能光伏電站在節(jié)能方面效果顯著。在輻照資源豐富的地區(qū)，一座MW級(jí)電站年發(fā)電量可達(dá)180萬度，在25年壽命期內(nèi)累計(jì)產(chǎn)出4500萬度電。累計(jì)可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤17794噸。 減排CO? 46264噸, 減排SO? 427噸、減排NO? 125噸。

三、太陽能光伏發(fā)電的原理

太陽能光伏發(fā)電是依靠太陽能電池組件，利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽光照射在半導(dǎo)體PN結(jié)上，由于p-n結(jié)勢(shì)壘區(qū)產(chǎn)生了較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng)，因而產(chǎn)生在勢(shì)壘區(qū)中的非平衡電子和空穴或產(chǎn)生在勢(shì)壘區(qū)外但擴(kuò)散進(jìn)勢(shì)壘區(qū)的非平衡電子和空穴，在內(nèi)靜電場(chǎng)的作用下，各自向相反方向運(yùn)動(dòng)離開勢(shì)壘區(qū)，結(jié)果使P區(qū)電勢(shì)升高，N區(qū)電勢(shì)降低，從而在外電路中產(chǎn)生電壓和電流，將光能轉(zhuǎn)化成電能。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大體上可以分為兩類，一類是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，即和電網(wǎng)通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相連接，像一個(gè)小型的發(fā)電廠；另一類是獨(dú)立式發(fā)電系統(tǒng)，即在自己的閉路系統(tǒng)內(nèi)部形成電路。

并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過光伏陣列將接收來的太陽輻射能量轉(zhuǎn)換成直流電，經(jīng)過逆變后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同壓的正交流電流。

而獨(dú)立式發(fā)電系統(tǒng)光伏陣列首先會(huì)將接收來的太陽輻射能量直接轉(zhuǎn)換成電能供給負(fù)載，并將多余能量經(jīng)過充電控制器后以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存在電池中。

四、LED照明的技術(shù)特點(diǎn)：

LED是一種在p-n結(jié)上施加正向電流時(shí)能發(fā)光紫外光、紅外光的半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。其發(fā)光機(jī)理的核心在于p-n結(jié)，當(dāng)外加正向電壓時(shí)，p-n結(jié)的平衡被打破，P區(qū)空穴進(jìn)入p-n結(jié)中和原來的一部分負(fù)離子，N區(qū)電子進(jìn)入p-n結(jié)中和原來的一部分正離子，當(dāng)加一個(gè)正向電場(chǎng)時(shí)。這樣就付p-n結(jié)變窄。

能帶上的電子躍遷，以電磁波形式釋放出勢(shì)能，這個(gè)電磁波就是LED的光，外加能量越大，釋放光子的能量也就越高。

LED半導(dǎo)體照明光源除具有使用壽命長(zhǎng)（理論上使用壽命40000―50000小時(shí)，受其他材料的老化等影響，會(huì)影響其使用壽命）發(fā)光效率高、體積小、重量輕、環(huán)保安全等優(yōu)點(diǎn)以外，還有一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)就是由于LED啟動(dòng)電壓和工作電壓一致，所以不需要使用鎮(zhèn)流器，這樣在節(jié)省成本和能耗的同時(shí)，也大大縮短了通斷電的響應(yīng)時(shí)間。可以通過電壓調(diào)節(jié)LED明暗變化，使LED的應(yīng)用更加廣泛。

五、風(fēng)能、太陽能與LED的結(jié)合

風(fēng)能、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)與LED照明的結(jié)合的經(jīng)典例子是風(fēng)光互補(bǔ)照明。全天利用間歇的風(fēng)能和太陽能轉(zhuǎn)換成直流電，利用蓄電池充放能量，在夜間提供照明，由于蓄電池的使用壽命為3―5年，且報(bào)廢的蓄電池，也會(huì)污染環(huán)境，隨著超級(jí)電容的研制。新的更長(zhǎng)使用壽命的儲(chǔ)電池設(shè)備的開發(fā)會(huì)解決這個(gè)問題。LED的發(fā)光效率正在不斷提高，超高亮度的LED問世，正在取代普通電光源，并大量節(jié)約能源且無污染。

結(jié)束語

低碳、節(jié)能，減排和可持續(xù)發(fā)展問題是本世紀(jì)人類面臨的重大課題，開發(fā)新能源以及對(duì)現(xiàn)有能源的充分合理利用已經(jīng)得到世界各國(guó)政府的高度重視。目前，太陽能利用技術(shù)和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)由技術(shù)開拓時(shí)期開始步入高業(yè)化階段，涉及的產(chǎn)品包括路燈照明、交通信號(hào)、景觀照明、庭院裝飾等。可以預(yù)見新一代能源和新型光源的太陽能半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)將會(huì)得到迅速發(fā)展，并引發(fā)一個(gè)綠色照明的新時(shí)代。在這之前，并網(wǎng)發(fā)電不失一個(gè)解決辦法，但由于政府并未開放普通用戶并網(wǎng)發(fā)電，使眾多分散的輻照區(qū)域無法充分利用，這樣，待政府認(rèn)識(shí)與政等的支持。