引論：我們?yōu)槟砹?篇風能發(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。
風能發(fā)電論文:淺談風能發(fā)電利與弊
摘 要：風能作為清潔能源發(fā)展十分迅速，在風電發(fā)揮在那過程中也必然有利有弊，文章針對風電發(fā)展的現(xiàn)狀以及風電并網的利弊做了簡要的分析并提出了一點參考的解決方案，但是風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。
關鍵詞：風能發(fā)電；電壓波動；系統(tǒng)影響；風電規(guī)劃；風電問題
縱觀世界范圍，能源形勢不容樂觀，煤炭資源日漸匱乏，以目前的消耗速度來看支撐不到2050年；石油資源價格不斷飆升，世界范圍內的是有爭奪愈來愈烈；環(huán)境污染問題又不容忽視成為了全球各國普遍關注的問題。電能作為一種清潔可再生的二次能源受到了普遍的青睞，但是電能的產生對一次能源的消耗量相當巨大，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注。風能發(fā)電也就應運而生。但是風能發(fā)電也存在這一些難以解決的問題，如風電并網對系統(tǒng)的影響以及風力發(fā)電的規(guī)劃是擺在眼前的現(xiàn)實問題。
1 風能發(fā)電優(yōu)勢突出
1.1 風能發(fā)電對于環(huán)保貢獻巨大
風能資源量大質優(yōu)，風力發(fā)電優(yōu)勢突出，世界性范圍內風電發(fā)展迅速。到達地球2%的太陽能可轉化成風能，以此來計，風能總量比水能更大，有人算過,只需地面風力的1% ,就能滿足全球發(fā)電能量需要。而且風能發(fā)電對環(huán)境無任何破壞，只要修建必要的采風發(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，必然會對環(huán)境做出一些不可自恢復的改變，會影響當?shù)氐纳鷳B(tài)發(fā)展和原始的自然景觀，有時甚至會影響到原住民的生活。對于由發(fā)電而引起的溫室氣體排放問題來說，燃煤火電最嚴重，燃油火電次之，核電較少，風電最少。核電雖然和風電的溫室氣體排風量差不多，相比火電小了兩個數(shù)量級，但是核電的污染問題目前還沒辦法解決，因此風力發(fā)電有著得天獨厚的優(yōu)勢。從經濟角度衡量，風力發(fā)電優(yōu)勢更加巨大，可謂一本萬利，只需前期建設裁縫發(fā)電設備和后期的較少的維護費用即可，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備還必須耐受高溫高壓，風電則沒此多余的擔心。
1.2 風力發(fā)電在世界范圍發(fā)展迅速：
由于意識到風力發(fā)電的巨大優(yōu)勢，世界各國都開始競相發(fā)展風力發(fā)電。世界性的風電發(fā)展以前所未有的速度進行著，全世界的風電在1999年已經達到了10000mw，而更值得驚奇的是這個數(shù)字在2000年的時候就已經翻了一番達到了20000mw以上，2005年的時候又超過了30000mw。風電發(fā)展主要以歐洲為主，占到了風電總量的2/3，北美占到了1/5，亞洲是1/8。德國作為風電及時大國，風力發(fā)電總量是15688mw，占全國發(fā)電量的6.2%，占世界風電總量的33%。由于風電的發(fā)展使德國的溫室氣體排放量大為減少，2004年德國新建1200多臺發(fā)電用風車,裝機容量超過2000mw,居世界首位。而目前相對風電量較大的是丹麥，目前的風電總量已經超過了全國發(fā)電總量的10%，丹麥規(guī)劃到2030年,風力發(fā)電將占總發(fā)電裝機的50 %。我國的風電事業(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,預計今后還將有更大的進步。我國的風力資源相當豐富，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，有待于進一步的開發(fā)和探索。
2 風力發(fā)電問題不容忽視
在風力發(fā)電巨大優(yōu)勢面前也不能盲目的樂觀，由畢竟風力發(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 風力發(fā)電并網
風力發(fā)電并網后會對系統(tǒng)產生不小的影響，會影響到系統(tǒng)的電壓波動和電能質量，還會造成諧波污染。其中由風電并網所引起的電壓波動和閃變是風電并網的主要負面影響。電壓波動為一系列電壓變動或工頻電壓包絡線的周期性變化,閃變是人對燈光照度波動的主觀視感。雖然現(xiàn)在風力發(fā)電機組大都采用軟并網方式，但是啟動時仍會產生較大的沖擊電流，使得風電機組輸出的功率不穩(wěn)定，進而會導致電壓的波動和閃變。電壓的波動和閃變會使電燈閃爍，電視機畫面不穩(wěn)定，電動機轉速變化嚴重影響到工業(yè)產品的質量，在某些特殊行業(yè)電壓不穩(wěn)會使一些精密的儀器出現(xiàn)測量錯誤，嚴重時還會引發(fā)重大事故。除了電壓問題，風電并網還會引入諧波污染。變速風機需通過整流和逆變裝置接入系統(tǒng)，由于風速并不能穩(wěn)定在一個特定值，因此會造成大量的諧波污染。雖然諧波污染對風電并網有較大影響，但與電壓波動相比就顯得小多了。
2.2 風電對電網功率和暫態(tài)穩(wěn)定性的影響
風力發(fā)電由于風速變化莫測，使得風電上網功率也隨之不斷振蕩，當風電的擾動頻率接近系統(tǒng)固有的振蕩頻率時，就會引起大幅度的功率振蕩，并且振蕩的幅度會隨著擾動的幅度而變化。擾動幅度不僅與風電擾動有關，也與系統(tǒng)本身的參數(shù)有關，因此可考慮從兩方面著手減少擾動對電網的強迫功率振蕩。風電并網不僅會對系統(tǒng)產生強迫的功率振蕩，還會對系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性產生影響。當然這種影響在風電裝機容量較小時顯得微不足道，但是當一旦風電在系統(tǒng)中占有比較多的份額時，這種影響就不容忽視了，否則當并網的風電突然變化時，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。總之如果并網的風電份額較高而系統(tǒng)較脆弱時，并網產生的負面影響是十分巨大的。
3 電池儲能的應用
風能作為清潔能源大力發(fā)展以來，風電的問題也越來越受到電力工作人員的關注。但是風能作為一種間歇性能源，加之風能資源的預測度并不能符合電力系統(tǒng)對電能質量的要求，尋求新途徑新思路解決風電對系統(tǒng)的影響也自然成了許多電力行業(yè)工作人員的目標。采用靜止無功補償器可快速補償無功功率，維持風力發(fā)電電源接入點電壓的穩(wěn)定，但不能調節(jié)風電場輸出的有功功率。而采用電池儲能系統(tǒng)可以較好的解決這一問題，及可以保障上網電壓的穩(wěn)定，又可以補償有功功率，不會對系統(tǒng)產生不利的影響。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)作為儲能系統(tǒng)。
4 結論
風能作為一種清潔的能源，在二十一世紀資源匱乏，環(huán)境問題突出的今天有著相當大的吸引力，世界大范圍內發(fā)展風力發(fā)電技術來取代傳統(tǒng)的燃煤和燃油火電。在風電發(fā)展方面比較先進的是德國和丹麥等國家，我國的風電雖然較之前有了較大的發(fā)展，但是和世界先進水平還有較大的差距。在風電發(fā)展方面，除了看到其優(yōu)點以外，缺點也不容忽視，對于電力系統(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能技術解決較少風電對系統(tǒng)的影響，要使風電大面積發(fā)展所要做的工作還有很多。
風能發(fā)電論文:風能發(fā)電體系拓撲及調控策略
1引言
風能以其蘊量大、分布廣泛和無污染等優(yōu)勢越來越受到世界各國的青睞，成為發(fā)展最快的綠色能源之一。但風能的隨機性很強，季節(jié)性變化大，風速變化范圍很寬，特別是在年平均風速不高的地區(qū)，風能常集中在低風速區(qū)。若能拓寬風力發(fā)電系統(tǒng)的風能利用范圍，尤其是低風速區(qū)的風能利用能力，則能大大提高發(fā)電機組的總發(fā)電量。
目前常用的風力發(fā)電機主要針對風能豐富的風場開發(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速下的風能，因此不適用于年平均風速不高的風能欠豐富地區(qū)。本文針對這一問題提出了一種采用新拓撲結構的DWIG風力發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)拓寬了對低風速區(qū)風能的利用能力，可在寬風速范圍內發(fā)電運行，可延長了風力發(fā)電系統(tǒng)的工作時間，從而可提高系統(tǒng)的總發(fā)電量。
DWIG是本世紀初提出的一種新型發(fā)電機，其獨特的結構和諸多優(yōu)點引起了學者們的廣泛關注。該發(fā)電機的轉子為標準籠型結構，定子上有兩套繞組，一套稱為功率繞組，輸出端接有勵磁電容、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，易實現(xiàn)高性能控制，系統(tǒng)在變速變負載情況下能穩(wěn)定運行，且輸出的直流電壓具有良好的動、靜態(tài)性能[2-4]。功率側的交流勵磁電容經過容量優(yōu)化后可大大減小控制變換器的容量，在1:3的寬轉速范圍內運行僅為發(fā)電機額定輸出功率的三分之一左右[5,6]。鑒于這些優(yōu)點，DWIG發(fā)電系統(tǒng)已被應用于風力發(fā)電領域，并取得了初步的進展[7-9]。但是由于之前文獻研究的多為通過弱磁控制實現(xiàn)的額定轉速以上的寬轉速運行，而風力發(fā)電系統(tǒng)絕大多數(shù)時間工作于額定轉速以下范圍，尤其是要充分利用低風速下的風能實現(xiàn)寬風速運行，先前的轉速范圍顯然是不夠的。此外，低風速下DWIG風力發(fā)電系統(tǒng)的運行及控制也有待于進一步研究。
本文針對寬風速運行要求提出了一種新的DWIG風力發(fā)電系統(tǒng)拓撲結構，通過高低風速下不同的運行控制策略，使得系統(tǒng)在低速直至額定轉速以上的寬轉速范圍內均能輸出穩(wěn)定的高壓直流，拓寬了低風速下風能的利用，其額外優(yōu)勢是并網運行時無需再接升壓變換器，從而簡化逆變系統(tǒng)的結構和控制。
2系統(tǒng)結構與工作原理
本文研究的新型DWIG風力發(fā)電系統(tǒng)結構如圖1所示。風力機采用一級增速齒輪與發(fā)電機相連，發(fā)電機的功率繞組側接有交流勵磁電容，通過整流橋輸出直流電能，控制側繞組串聯(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，起輔助勵磁作用。相比于原有的DWIG發(fā)電系統(tǒng)拓撲[1]，增加了一只功率二極管將功率側和控制側母線的正端連接了起來，其負端直接相連。
在低風速區(qū)運行時，發(fā)電機轉速較低，即使電機內部磁場飽和，DWIG的功率繞組端電壓也達不到指令電壓，此時由控制變換器調節(jié)勵磁維持發(fā)電機內部磁通不變，利用電壓泵升原理將控制側變換器的直流母線電壓泵升到指令電壓并穩(wěn)定運行，電能由控制變換器的直流母線輸出，并聯(lián)兩側母線的功率二極管處于導通狀態(tài)，功率繞組側的整流橋則由于直流側電壓高于其交流側電壓而被自然阻斷。
隨著風速的不斷增加，發(fā)電機的轉速逐漸上升，功率繞組側整流輸出的電壓也隨之升高，當其達到設定值并使得功率二極管反向截止時，電能由控制側輸出過渡到從功率側輸出。當系統(tǒng)在高風速區(qū)運行時，由控制變換器和交流勵磁電容向發(fā)電機共同提供所需的勵磁無功，通過調節(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變換器的母線電壓恒定，故在連接兩側母線時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行時將會很不穩(wěn)定。
由于本系統(tǒng)中DWIG的控制側與功率側母線電壓額定值設計為相同值，而控制繞組側存在濾波電感，運行時存在一定的壓降，因此若要兩側的直流母線相連后能夠保障一定的動態(tài)調節(jié)范圍，并且在高風速下能實現(xiàn)功率側整流輸出電壓的快速調節(jié)，設計電機時控制側繞組匝數(shù)必須少于功率側繞組，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)仿真時的各項參數(shù)綜合估算得到。
3DWIG瞬時功率控制原理
風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機多運行于低轉速狀態(tài)下，而磁鏈觀測器在低轉速下存在不可忽略的誤差，所以DWIG風力發(fā)電系統(tǒng)摒棄了以往采用的定子磁場定向控制策略，選擇控制繞組端電壓定向控制[9]。
本文中仍然采用電動機慣例，圖2為控制繞組端電壓定向矢量圖，此定向方法對于分析系統(tǒng)中的瞬時有功功率和無功功率非常有效。如圖2所示，矢量Us在此同步旋轉坐標系軸d和q軸上的電壓分量可表示為根據(jù)瞬時功率理論[10,11]，在圖2的同步旋轉坐標系中，控制側瞬時有功功率和無功功率可表示為可見，在任意轉速下，調節(jié)控制繞組的電流id、iq便可控制系統(tǒng)的瞬時功率。而據(jù)文獻[3]可知而在變速運行時，改變控制繞組電磁轉矩Tems即能實現(xiàn)控制側直
流母線電壓UsDC的調節(jié)。調節(jié)控制繞組磁鏈s即可以控制功率繞組磁鏈p，進而控制功率側輸出直流母線電壓UpDC[3]。因此，綜合式（6）～式（8）可知，在寬風速范圍內運行的DWIG風力發(fā)電系統(tǒng)中，通過對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的調節(jié)，就能實現(xiàn)系統(tǒng)輸出電壓的控制，使系統(tǒng)在不同轉速和負載下穩(wěn)定運行。
4低風速下DWIG運行控制
發(fā)電機的繞組端電壓與內部磁通和轉速近似成正比，若發(fā)電機內部磁場未達飽和，在變速變負載運行情況下可通過調節(jié)磁通來保持輸出電壓恒定。但低風速下發(fā)電機轉速太低，內部磁場由于飽和已失去調節(jié)作用，導致發(fā)電機端電壓過低，功率側整流橋輸出電壓無法達到指令值。因此本文在低風速下利用電壓泵升的原理，將電能由電壓較低的電機端部泵升至變換器的直流母線，從而使母線電壓達到指令值。此時系統(tǒng)從控制側變換器直流母線輸出有功功率，而功率側的整流橋由于變換器直流母線電壓比功率繞組側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)在低風速下控制側變換器的電壓泵升類似于變頻器調速中的能量回饋制動，當制動時滑差突變?yōu)樨摚妱訖C工作于發(fā)電狀態(tài)，不管電機繞組的反電勢有多低，其再生的能量均會在主開關管斷開時通過續(xù)流二極管回饋至直流側。文中DWIG控制繞組與控制側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IGBT及與其反并聯(lián)的二極管組成，發(fā)電機控制繞組的漏感和濾波電感作為儲能電感。當變換器選擇零矢量000或111時，相當于電機的三相控制繞組短接，繞組的感應電動勢作為電源，能使電機相電流增加，使回路中的儲能電感蓄能。當變換器選擇非零矢量時，則回路中電感上的儲能會通過反并聯(lián)二極管將能量泵升至直流母線。可見圖3所示的硬件拓撲，滿足泵升變換器直流母線電壓的條件。通過檢測直流側濾波電容的兩端電壓，形成電壓閉環(huán)對控制側變換器的PWM占空比進行實時調節(jié)，從而實現(xiàn)將控制側繞組上較低的電壓泵升至較高的直流母線電壓，使其達到并穩(wěn)定于指令值。
4.2電壓控制策略
低風速時功率側的整流橋已經斷開，系統(tǒng)有功和無功的控制均由控制側的變換器承擔，此時控制繞組與控制變換器之間的功率流動關系示意圖如圖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載上的瞬時有功功率，QL、Qr分別表示經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流動，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向直流側流動，控制側直流母線電壓的穩(wěn)定就代表著變換器輸入輸出有功功率的平衡。當Pr大于PR時，多余的能量會對直流側濾波電容進行充電，電容兩端電壓會隨之上升。同樣，一旦系統(tǒng)輸出有功功率PR超過Pr，電容會瞬時放電，直流側電壓將跌落。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PI調節(jié)器即可得到有功電流的給定*di。
系統(tǒng)在低風速下保持變換器直流母線輸出電壓恒定的同時，為了保障電機的帶載能力，還需要維持發(fā)電機內部的磁通不變。控制繞組每相的感應電動勢有效值為由式（9）可知，在變速變負載運行時要保持電機主磁通m不變，必須相應地改變Es才能實現(xiàn)。然而，繞組的感應電動勢Es是難以直接控制的，若忽略繞組的漏磁阻抗壓降，認為控制繞組的相電壓Us≈Es，則可以通過控制相電壓Us來達到維持電機主磁通不變的目的。
本文采用大小與相電壓呈比例關系的控制繞組電壓矢量幅值sU作為控制電機主磁通m的變量，將采樣后計算得到的sU反饋值與參考值相比較，經過PI調節(jié)器得到無功電流給定*qi。而在發(fā)電機轉速不斷變化時，需要保持s1Uf曲線斜率不變，以維持發(fā)電機內部磁通恒定，sU的參考值可由f1來決定。隨著風速的不斷增大即f1不斷上升，sU亦會不斷增大。由式（4）和式（5）可以看出，sU的增大還會有助于降低系統(tǒng)運行時的有功電流id和無功電流iq，減小控制側變換器的壓力，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
低風速下系統(tǒng)運行的控制框圖如圖5所示，經過各自電壓外環(huán)的PI調節(jié)器后得到的有功電流給定*di和無功電流給定*qi，實現(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與控制繞組實測電流Is的差值送入兩態(tài)數(shù)字滯環(huán)比較器，得到開關信號SA、SB、SC，控制勵磁變換器交流側的電壓矢量Um，使控制繞組實際電流能夠實時跟蹤給定值，從而調整發(fā)電機系統(tǒng)在不同運行狀態(tài)下的瞬時功率，維持控制變換器直流母線輸出電壓恒定，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
5高風速下DWIG電壓控制
在高風速下，發(fā)電機的轉速升高，功率側整流橋輸出的直流電壓達到了指令值，控制側直流母線并聯(lián)至功率側的二極管變?yōu)殛P斷狀態(tài)，系統(tǒng)發(fā)出的電能轉為從功率側輸出。由于控制側與功率側僅有磁路上的耦合，因此在高風速下變速變負載運行時具有更出色的動、靜態(tài)性能和帶載能力。
高風速下系統(tǒng)的無功電流由勵磁電容和控制變換器共同提供，由于勵磁電容提供的部分不可調節(jié)，因此變速變負載運行時引起的直流電壓變化通過調節(jié)控制變換器的無功電流來補償維持其恒定。高風速下采用功率側直流母線電壓UpDC作為控制無功電流的分量，由UpDC的閉環(huán)控制通過PI調節(jié)器得到*qi。
由于此時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，正常工作時會因線路電阻、開關損耗等原因產生有功損耗。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，仍然需要調節(jié)有功電流，對UsDC進行實時控制。高風速下系統(tǒng)的電壓控制策略如圖6所示[3]，將定子繞組兩側的母線電壓UsDC和UpDC分別與其參考電壓比較，經過PI調節(jié)器后得到有功電流給定*di和無功電流給定*qi，調節(jié)控制繞組電流id、iq便可控制系統(tǒng)的瞬時有功和無功，實現(xiàn)DWIG風力發(fā)電系統(tǒng)定子繞組兩側的直流母線電壓控制。
6實驗論證
實驗用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拖動普通異步電機來模擬風力機[12]。本文主要考察的是提出的系統(tǒng)新拓撲及控制策略的正確性與可行性，實驗時負載采用電阻性負載。系統(tǒng)中控制側變換器的主電路IPM模塊采用三菱PM150RLA120，控制繞組和功率直流側的電容為1100F/900V。功率繞組交流勵磁電容器，采用星型接法，勵磁電容設計為140F。控制繞組側電流、電壓霍爾傳感器的參考方向按電動機慣例連接，濾波電感為L=4mH。控制器采用Freescale公司的MC56F8346型DSP和Lattice公司的M4A5-128/64型CPLD一起構建控制平臺，系統(tǒng)控制周期為100s。
為驗證系統(tǒng)在低風速下發(fā)電運行能力，經實驗驗證在48V蓄電池的初始勵磁下，DWIG在500r/min時即可建壓成功輸出有功功率。由于實際切入風速與風輪機和葉片密切相關，故本文不再給出確切的風速大小。系統(tǒng)的電壓電流波形如圖7所示，控制側變換器直流母線成功泵升至額定600V穩(wěn)定運行，sU的參考值為200V。圖8為系統(tǒng)在轉速上升到900r/min時突加6.5kW負載時的電壓電流波形。由實驗波形可以看出，系統(tǒng)的動態(tài)性能良好，突加負載瞬間，變換器直流母線電壓出現(xiàn)少許跌落，但是很快恢復穩(wěn)定在給定值。
當轉速上升至將近1100r/min時將系統(tǒng)切換至功率側輸出電能，此時控制側直流母線電壓維持600V不變，但無需再承擔輸出電能的任務。功率側給定600V，依靠變換器調節(jié)系統(tǒng)的無功功率來維持輸出直流電壓恒定。圖9給出了由控制側輸出電能切換至功率側輸出的電壓和電流波形。進入高風速區(qū)后系統(tǒng)均由功率側來輸出電能，圖10給出了發(fā)電機上升至額定轉速時的系統(tǒng)電壓電流波形圖，可見系統(tǒng)在額定轉速帶載運行時輸出電壓穩(wěn)定，波動較小。當風速由高到低減小時，系統(tǒng)將會從功率側輸出電能切換回控制側變換器直流母線輸出，圖11為1050r/min切換轉速時的電壓和電流波形。
當轉速正好處于切換值附近時，風速的變化可能會引起兩種運行狀態(tài)及控制策略之間的頻繁切換。但是由于轉速屬于機械量，時間常數(shù)比電氣時間常數(shù)要大得多，因此在電磁控制過程中轉速的變化對于系統(tǒng)的擾動影響甚小。同時，為了進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置了一個轉速滯環(huán)比較器用于判斷切換控制策略，環(huán)差定為50r/min。從實驗結果圖9和圖11看，滯環(huán)比較器的作用明顯，系統(tǒng)在控制策略切換時運行穩(wěn)定。
本文測試了DWIG風力發(fā)電系統(tǒng)從低速至電機較高轉速運行時的帶載能力，具體數(shù)據(jù)見表2～表4。圖12為表2～表4中發(fā)電機轉速和輸出功率的實測和擬合曲線圖，額定風速以下輸出功率與轉速的擬合關系為P=9.269×10-9×n3，跟風力機和風速之間的三次方關系基本符合。在額定轉速以上，系統(tǒng)維持輸出恒定功率。
7結論
本文采用控制側與功率側的直流母線輸出端通過功率二極管相并聯(lián)的新拓撲結構，在低風速和高風速下采取不同的運行控制，交替從控制側和功率側的直流母線輸出電能，使得DWIG風力發(fā)電系統(tǒng)在寬風速范圍內均能輸出穩(wěn)定的高壓直流，充分利用了低風速下的風能，解決了寬風速利用風能的難題。樣機系統(tǒng)在500r/min即可實現(xiàn)建壓至600V，在500～2000r/min的1∶4轉速范圍內均能輸出穩(wěn)定的600V高壓直流，并且能夠穩(wěn)定地運行，其帶載能力符合風力機特性，有助于實現(xiàn)風能追蹤。
風能發(fā)電論文:風能發(fā)電利與弊
摘要：風能作為清潔能源發(fā)展十分迅速，在風電發(fā)揮在那過程中也必然有利有弊，文章針對風電發(fā)展的現(xiàn)狀以及風電并網的利弊做了簡要的分析并提出了一點參考的解決方案，但是風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。
關鍵詞：風能發(fā)電；電壓波動；系統(tǒng)影響；風電規(guī)劃；風電問題
縱觀世界范圍，能源形勢不容樂觀，煤炭資源日漸匱乏，以目前的消耗速度來看支撐不到2050年；石油資源價格不斷飆升，世界范圍內的是有爭奪愈來愈烈；環(huán)境污染問題又不容忽視成為了全球各國普遍關注的問題。電能作為一種清潔可再生的二次能源受到了普遍的青睞，但是電能的產生對一次能源的消耗量相當巨大，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注。風能發(fā)電也就應運而生。但是風能發(fā)電也存在這一些難以解決的問題，如風電并網對系統(tǒng)的影響以及風力發(fā)電的規(guī)劃是擺在眼前的現(xiàn)實問題。
1風能發(fā)電優(yōu)勢突出
1.1風能發(fā)電對于環(huán)保貢獻巨大
風能資源量大質優(yōu)，風力發(fā)電優(yōu)勢突出，世界性范圍內風電發(fā)展迅速。到達地球2%的太陽能可轉化成風能，以此來計，風能總量比水能更大，有人算過,只需地面風力的1%,就能滿足全球發(fā)電能量需要。而且風能發(fā)電對環(huán)境無任何破壞，只要修建必要的采風發(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，必然會對環(huán)境做出一些不可自恢復的改變，會影響當?shù)氐纳鷳B(tài)發(fā)展和原始的自然景觀，有時甚至會影響到原住民的生活。對于由發(fā)電而引起的溫室氣體排放問題來說，燃煤火電最嚴重，燃油火電次之，核電較少，風電最少。核電雖然和風電的溫室氣體排風量差不多，相比火電小了兩個數(shù)量級，但是核電的污染問題目前還沒辦法解決，因此風力發(fā)電有著得天獨厚的優(yōu)勢。從經濟角度衡量，風力發(fā)電優(yōu)勢更加巨大，可謂一本萬利，只需前期建設裁縫發(fā)電設備和后期的較少的維護費用即可，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備還必須耐受高溫高壓，風電則沒此多余的擔心。
1.2風力發(fā)電在世界范圍發(fā)展迅速：
由于意識到風力發(fā)電的巨大優(yōu)勢，世界各國都開始競相發(fā)展風力發(fā)電。世界性的風電發(fā)展以前所未有的速度進行著，全世界的風電在1999年已經達到了10000MW，而更值得驚奇的是這個數(shù)字在2000年的時候就已經翻了一番達到了20000MW以上，2005年的時候又超過了30000MW。風電發(fā)展主要以歐洲為主，占到了風電總量的2/3，北美占到了1/5，亞洲是1/8。德國作為風電及時大國，風力發(fā)電總量是15688MW，占全國發(fā)電量的6.2%，占世界風電總量的33%。由于風電的發(fā)展使德國的溫室氣體排放量大為減少，2004年德國新建1200多臺發(fā)電用風車,裝機容量超過2000MW,居世界首位。而目前相對風電量較大的是丹麥，目前的風電總量已經超過了全國發(fā)電總量的10%，丹麥規(guī)劃到2030年,風力發(fā)電將占總發(fā)電裝機的50%。我國的風電事業(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,預計今后還將有更大的進步。我國的風力資源相當豐富，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，有待于進一步的開發(fā)和探索。
2風力發(fā)電問題不容忽視
在風力發(fā)電巨大優(yōu)勢面前也不能盲目的樂觀，由畢竟風力發(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風力發(fā)電并網
風力發(fā)電并網后會對系統(tǒng)產生不小的影響，會影響到系統(tǒng)的電壓波動和電能質量，還會造成諧波污染。其中由風電并網所引起的電壓波動和閃變是風電并網的主要負面影響。電壓波動為一系列電壓變動或工頻電壓包絡線的周期性變化,閃變是人對燈光照度波動的主觀視感。雖然現(xiàn)在風力發(fā)電機組大都采用軟并網方式，但是啟動時仍會產生較大的沖擊電流，使得風電機組輸出的功率不穩(wěn)定，進而會導致電壓的波動和閃變。電壓的波動和閃變會使電燈閃爍，電視機畫面不穩(wěn)定，電動機轉速變化嚴重影響到工業(yè)產品的質量，在某些特殊行業(yè)電壓不穩(wěn)會使一些精密的儀器出現(xiàn)測量錯誤，嚴重時還會引發(fā)重大事故。除了電壓問題，風電并網還會引入諧波污染。變速風機需通過整流和逆變裝置接入系統(tǒng)，由于風速并不能穩(wěn)定在一個特定值，因此會造成大量的諧波污染。雖然諧波污染對風電并網有較大影響，但與電壓波動相比就顯得小多了。2.2風電對電網功率和暫態(tài)穩(wěn)定性的影響
風力發(fā)電由于風速變化莫測，使得風電上網功率也隨之不斷振蕩，當風電的擾動頻率接近系統(tǒng)固有的振蕩頻率時，就會引起大幅度的功率振蕩，并且振蕩的幅度會隨著擾動的幅度而變化。擾動幅度不僅與風電擾動有關，也與系統(tǒng)本身的參數(shù)有關，因此可考慮從兩方面著手減少擾動對電網的強迫功率振蕩。風電并網不僅會對系統(tǒng)產生強迫的功率振蕩，還會對系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性產生影響。當然這種影響在風電裝機容量較小時顯得微不足道，但是當一旦風電在系統(tǒng)中占有比較多的份額時，這種影響就不容忽視了，否則當并網的風電突然變化時，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。總之如果并網的風電份額較高而系統(tǒng)較脆弱時，并網產生的負面影響是十分巨大的。
3電池儲能的應用
風能作為清潔能源大力發(fā)展以來，風電的問題也越來越受到電力工作人員的關注。但是風能作為一種間歇性能源，加之風能資源的預測度并不能符合電力系統(tǒng)對電能質量的要求，尋求新途徑新思路解決風電對系統(tǒng)的影響也自然成了許多電力行業(yè)工作人員的目標。采用靜止無功補償器可快速補償無功功率，維持風力發(fā)電電源接入點電壓的穩(wěn)定，但不能調節(jié)風電場輸出的有功功率。而采用電池儲能系統(tǒng)可以較好的解決這一問題，及可以保障上網電壓的穩(wěn)定，又可以補償有功功率，不會對系統(tǒng)產生不利的影響。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)作為儲能系統(tǒng)。
4結論
風能作為一種清潔的能源，在二十一世紀資源匱乏，環(huán)境問題突出的今天有著相當大的吸引力，世界大范圍內發(fā)展風力發(fā)電技術來取代傳統(tǒng)的燃煤和燃油火電。在風電發(fā)展方面比較先進的是德國和丹麥等國家，我國的風電雖然較之前有了較大的發(fā)展，但是和世界先進水平還有較大的差距。在風電發(fā)展方面，除了看到其優(yōu)點以外，缺點也不容忽視，對于電力系統(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能技術解決較少風電對系統(tǒng)的影響，要使風電大面積發(fā)展所要做的工作還有很多。
風能發(fā)電論文:深究低碳經濟時代國內風能發(fā)電展望
一、我國在低碳經濟時代面臨的機遇與挑戰(zhàn)
經過改革開放三十年我國的經濟取得了突飛猛進的發(fā)展。經過30多年的快速發(fā)展之后我國傳統(tǒng)的高能耗、高污染的粗放型經濟增長模式所帶來的環(huán)境污染的后果日益嚴重,隨之低能耗、低污染、低排放的低碳經濟發(fā)展模式被日益提上日程。
我國正處于快速工業(yè)化和城市化進程中,不可避免地要消費大量能源和資源,因此未來經濟發(fā)展需要較大的能源需求和溫室氣體排放空間。我國是世界碳排放大國,雖然改革開放以來我國的GDP呈快速增長的趨勢,但是與此同時我國的二氧化碳的排放量也在快速增長。對于我國來說發(fā)展低碳經濟是一個巨大的挑戰(zhàn)。國務院已提出要把單位國內生產總值二氧化碳排放指標納入國民經濟和社會發(fā)展規(guī)劃并作為約束性目標的要求,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,這將有利于增強我國溫室氣體排放清單的完整、性。
低碳經濟給我們帶來挑戰(zhàn)的同時,也是我國實現(xiàn)新一輪經濟發(fā)展的巨大機遇。減少二氧化碳的排放量,是我國乃至世界實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。從長遠來看,發(fā)展低碳經濟符合我國建設“兩型社會”的要求,與我國落實節(jié)能減排目標和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有一致性。
二、風能發(fā)電在低碳經濟中的地位
2009年12月14日,國際風能理事會在哥本哈根氣候變化大會上表示,風能發(fā)電對于實現(xiàn)碳減排的潛力巨大,發(fā)達國家當前減排保障的相當大一部分只靠風能發(fā)電就能夠實現(xiàn)。據(jù)該理事會測算,到2020年全球風能發(fā)電規(guī)模將達到2600萬億瓦時,相當于減排15億噸二氧化碳。按照發(fā)達國家目前提出的減排指標,風能單一行業(yè)的減排就相當于發(fā)達國家保障總體減排量的42%到65%。我國國家發(fā)改委能源研究所副所長李俊峰指出,2009年我國的新增風能發(fā)電已經占到世界及時,到2020年我國風能發(fā)電能力按計劃將達到1.5億千瓦,而我國總體風能發(fā)電潛力為10億千瓦,風能發(fā)電對于我國減排目標的實現(xiàn)具有重要意義。當前,風能發(fā)電已成為除水能外,技術最為成熟、具大規(guī)模商業(yè)開發(fā)條件的發(fā)電方式。由此可以看出風能已經在世界環(huán)保中扮演著重要角色。作為一種可再生的新能源,風能不僅清潔無污染,而且不會產生輻射、二氧化碳公害。因此我認為風能這種發(fā)電方式必將在低碳經濟時代具有巨大潛能。
三、我國風能發(fā)電的前景
低碳經濟的提出為風能發(fā)電帶來了廣闊的發(fā)展空間,風能發(fā)電市場正在世界范圍內迅速發(fā)展。2007年全球風能裝機總量為9萬兆瓦,2008年全球風能發(fā)電增長28.8%,2008年底全球累計風電裝機容量已超過了12.08萬兆瓦。我國風能發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景也十分廣闊,我國的風能發(fā)電企業(yè)也正在國家“建設大基地,融入大電網”的政策指導下積極有序的推進風電項目建設。預計未來很長一段時間我國的風能發(fā)電行業(yè)都將保持高速發(fā)展,盈利能力也將隨著技術的成熟穩(wěn)步提升。2010年全國累計風電裝機容量有望突破2000萬千瓦,提前實現(xiàn)2020年的規(guī)劃目標。
從目前及相當長的時間來看,投資于風電項目是一個非常好的投資選擇。由于風能發(fā)電是一種零碳排放的發(fā)展方式,符合我國低碳經濟的發(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,在風電投資企業(yè)比較關心的電價問題上政府設定了特許電價和地區(qū)指導性電價兩種電價,對風能發(fā)電企業(yè)來講是十分有利的。在風能發(fā)電企業(yè)的籌資和技術開發(fā)等方面政府也給了很大的支持。因此相對來講風能發(fā)電是一個相對來說風險較小的行業(yè)。總體來講隨著低碳經濟時代的到來和風能發(fā)電技術的日益完善,在政府的政策支持和企業(yè)的自身努力之下風能發(fā)電在我國的發(fā)展前景是十分廣闊的。
四、我國風能發(fā)電面臨的挑戰(zhàn)
雖然風能發(fā)電有著很好的發(fā)展前景,但也面臨著一些挑戰(zhàn)。由于我國風電產業(yè)化剛剛起步,大型風電場并網技術存在著很大的缺陷,運行管理也尚無成熟經驗。
長期以來,我國電網系統(tǒng)的建設主要是與火電和水電的發(fā)展相適應的,而風力發(fā)電的發(fā)展將對電網系統(tǒng)的結構提出新的要求,尤其是電網的接入問題,已經成為制約風力發(fā)電發(fā)展的瓶頸問題。由于風電具有隨機性和間歇性,并網風電將對系統(tǒng)電壓、頻率和穩(wěn)定性會產生一定的影響。隨著大規(guī)模風電接入電網風電對電力系統(tǒng)安全運行的影響將更加突出。由于風能資源豐富地區(qū)大多都是經濟不發(fā)達地區(qū),目前很多地方電網還沒有覆蓋到。因此,國家應統(tǒng)籌規(guī)劃電網系統(tǒng),以適應我國大規(guī)模風力發(fā)電發(fā)展需要。
此外,中國的風能資源雖然豐富,但目前所掌握的儲量和分布資料是粗略估計的,難以滿足風力發(fā)電開發(fā)的要求。因此需要進一步做好風力發(fā)電開發(fā)的前期工作,如:建立正常的風力發(fā)電開發(fā)前期工作經費渠道;加強風力發(fā)電場風能資源測量、評估,以及風力發(fā)電場的工程規(guī)劃和勘測設計等前期工作。
五、結論
我認為在我國發(fā)展風力發(fā)電的過程中首先要加強相關方面法律法規(guī)的建設,以保障投資人的合理回報。其次要加強與國外合作,以便更好更快的發(fā)展我國的風能發(fā)電技術。國家應加大這方面的資金投入和政策支持以保障我國風能發(fā)電的健康發(fā)展。
展望未來隨著風能發(fā)電的日益成熟,風電機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,將使風電漸具市場競爭力。因此在低碳經濟時代環(huán)境保護問題已引起世界各國重視之時,風能發(fā)電的發(fā)展前景將是十分巨大的。
風能發(fā)電論文:新型太陽能和風能混合發(fā)電系統(tǒng)研究與應用
摘 要：可再生能源的綜合利用可以促進我國社會的持續(xù)發(fā)展，并對我國建設環(huán)境友好型社會具有重要意義，太陽能和風能則是兩種被廣泛應用的可再生能源。風力和太陽能單獨發(fā)電時會面臨發(fā)電及供性低、造價高等問題，而采用太陽能-風能混合發(fā)電則能夠實現(xiàn)優(yōu)勢互補，對于風能和太陽能的綜合利用有著重要意義。該文從風能和太陽能的特點出發(fā)，對太陽能-風能混合發(fā)電系統(tǒng)的研究和應用進行了介紹。
關鍵詞：太陽能 風能 混合發(fā)電 研究應用
1 國內外研究現(xiàn)狀
1.1 國外研究現(xiàn)狀
風力發(fā)電可以有效減少污染，因此被世界上很多國家和地區(qū)開發(fā)和利用，像荷蘭就是著明的風車王國。風力發(fā)電的發(fā)展可以分為三個階段：及時階段是在20世紀70年代到90年代中期，此時風力發(fā)電還處于探索階段。第二階段是20世紀中期到21世紀，此階段是風力發(fā)電技術走向迅速發(fā)展的階段。進入21世紀后是風力發(fā)電發(fā)展的第三個階段，這個階段越來越重視保護環(huán)境，風能等可持續(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村莊使用太陽能光伏發(fā)電，光伏發(fā)電被應用于通訊、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，平均增長率可以達到15%。日本曾經提出“陽光計劃”和“新陽光計劃”用以發(fā)展太陽能電光伏產業(yè)，其光伏產業(yè)也得到了快速增長。世界上很多國家都有光伏計劃，光伏發(fā)電也正在走向產業(yè)化。
1.2 國內研究現(xiàn)狀
我國土地廣闊，并有2/3的地區(qū)為多風地帶，風力資源豐富，在20世紀早期我國就進行過風力發(fā)電的研究和實驗。為了應對世界能源危機和滿足偏遠地區(qū)用電需求我國開始大力發(fā)展風電產業(yè)，并于1987年建立了及時座并網運行的發(fā)電站。隨著不斷發(fā)展我國建立了很多風力發(fā)電站，但是風力發(fā)電總裝機容量在電力網絡的總容量中所占比例還比較低，還有很大發(fā)展空間。
我國光伏發(fā)電的起步慢，發(fā)展快。20世紀50年代我國開始進行光伏電源的建造，在1959年成功制作了及時塊光伏電池，之后我國光伏發(fā)電快速發(fā)展，1992年在新疆某地實現(xiàn)了用太陽能消滅無電狀況，2004年在深圳建立了當時亞洲較大的太陽能并網電站。如今，我國太陽能光伏發(fā)電發(fā)展迅速，在規(guī)模和范圍上都在不斷擴大，在未來有很大的發(fā)展?jié)摿Α?
太陽能和風能具有普遍、無污染、儲量巨大等優(yōu)點，并且除購買設備和維修之外不需要額外投入，價格低廉，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，在單獨利用時需要面臨供電性低、造價高等問題。隨著太陽能和風能發(fā)電技術的發(fā)展，人們根據(jù)這兩種能源在多方面的互補性，提出了太陽能-風能混合發(fā)電系統(tǒng)。目前在風光混合發(fā)電系統(tǒng)的研究上，一方面是對控制系統(tǒng)進行計算機仿真和優(yōu)化設計；另一方面則在研究提高系統(tǒng)供電運行的穩(wěn)定性和高效性。就目前而言，我國太陽能-風能混合發(fā)電系統(tǒng)的應用還不夠廣泛。
2 太陽能和風能相關的理論概念
2.1 風能的相關概念
風是一種常見的自然現(xiàn)象，其成因是太陽輻射，全球能夠利用的風能約2×107 MW，這是全球可利用水能總量要大10倍左右。風能的優(yōu)點體現(xiàn)在蘊藏量大、無污染、可再生以及分布廣泛，可以在電網不能到達的就地取材，為偏遠地區(qū)提供電力。風能也存在一定的缺點，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 太陽能相關概念
太陽能是一種取之不盡用之不竭的能源，太陽會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)點在于其分布的普遍性，尤其是在一些偏僻地區(qū)能夠彌補電網不能到達的空缺。太陽能還具有長久性和清潔型，太陽能是可以開發(fā)的蘊藏量較大的能源，并且太陽能發(fā)電可以極大減少環(huán)境污染，對于環(huán)境的保護有重要意義。不過太陽能也存在很明顯的缺點，首先太陽能具有分散性，這也導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。太陽能另一個顯著特點是間歇性，太陽能的利用會受到海拔、經緯度以及天氣陰晴的影響，因此，在利用太陽能時要做好蓄能工作。
3 風能和太陽能發(fā)電原理
風力發(fā)電的基本原理是通過風車葉片旋轉來驅動風力發(fā)電機工作，隨著旋轉速度的增加，就可以產生電能。通過對于風力發(fā)電的研究人們知道，風速超過3 km/h的時候風車就可以進行發(fā)電，風力發(fā)電是一個系統(tǒng)，系統(tǒng)中包括充電器、風力發(fā)電機和數(shù)字逆變器等設備。在風力發(fā)電機中是通過定子繞組切割磁力線來產生電能的，這是風能轉化成電能的過程。由于風量時常發(fā)生變化，所以發(fā)電機會輸出交流電壓，其輸出的功率將會通過整流器和充電器對蓄電池進行充電，這個過程電能被轉化成了化學能，之后保護電路里的逆變電源將電池中的化學能再次轉化成電能。目前常用的風力發(fā)電機主要有異步風力發(fā)電機、雙饋異步發(fā)電機和直驅式交流永磁同步發(fā)電機等三種類型，不同的風力機組有不同的數(shù)學模型和工作原理以及分析方法，在功能上則各有優(yōu)勢。
4 光伏發(fā)電的基本原理
在太陽能-風能混合發(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。所謂光生伏特效應是指在光的照射下半導體產生電動勢的現(xiàn)象，因此，當太陽光照射到硅制成的太陽能電池板上時可以在其上產生電流，從而實現(xiàn)太陽能到電能的轉化，使太陽能電池串聯(lián)或者并聯(lián)就可以組成光伏方陣，可以進行發(fā)電。太陽能電池產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在PN結中產生相互配對的正負帶電粒子，因為這附近的正負電荷是分離的，使得PN結區(qū)域形成了一個電場。此時在太陽能電池的面上接上負載，就會有電流從負載流過，最終電流會從太陽能電池的底端流經負載到達其頂端。
風能發(fā)電論文:基于PLC控制的風能發(fā)電站風電場運行監(jiān)測系統(tǒng)
摘要：針對風能發(fā)電站在運行過程中具有隨機性、不確定性的特點，本文提出了采用西門子PLC S7-1200控制來對風電場運行進行監(jiān)測，通過偏航控制、槳距控制、轉速控制、風機全自動啟動和運行狀態(tài)監(jiān)測，能實現(xiàn)對風能發(fā)電站的電網、風況和機組的運行狀況進行監(jiān)測和記錄，對出現(xiàn)的異常情況能夠自行判斷并采取相應的保護措施，并根據(jù)記錄的偏航角、槳距角、風速等風力發(fā)電機組的各項性能運行參數(shù)，生成系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和干擾響應曲線。實驗結果表明，該檢測系統(tǒng)能確保風機的穩(wěn)定運行，提高了風能的利用效率，大大緩解能源危機。
關鍵詞：PLC L電場 電網 監(jiān)測 發(fā)電機
隨著經濟的持續(xù)推進和居民生活質量的提高，大量不可再生資源例如石油、煤炭讓生態(tài)系統(tǒng)擔負了很大的壓力，此外造成生態(tài)系統(tǒng)很大負擔的還有火力發(fā)電廠所排放的廢棄物。風力發(fā)電作為一個無污染且再生的資源，對于發(fā)電行業(yè)有很大的促動和改善動力。由于科技水平的巨大提高，以及微型計算機和編程能力的提高，這對于風電控制的研究又提供了新的途徑。
針對以往風電控制中的部分不足，為此本文設計了一種基于PLC控制的風電場運行監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)能對電網、風況和機組的運行狀況進行監(jiān)測和記錄，對出現(xiàn)的異常情況能夠自行判斷并采取相應的保護措施，能確保風機穩(wěn)定運行，可提高風能利用效率，大大緩解能源危機改善環(huán)境，推動了我國新能源的不斷發(fā)展。
1 基本原理
1.1 風力機的特性
假設風力機的槳葉是可變距的并且是剛性的。風輪吸收的功率為：
式中：為風輪吸收的功率；為空氣密度；為風輪掃掠面積；為功率系數(shù)；為葉尖速比；為槳葉節(jié)距角；為風速。
由上面的公式得到，對于給定的系統(tǒng)，風速保持恒定，在風速給定的情況下，功率系數(shù)決定了風機功率，提高值，相應的風機功率也會提高。要想導出功率與轉速的立方成正比：則必須把轉速換成風速，這樣才能得出功率和轉速存在函數(shù)關系，即。
綜上所述，變速風力發(fā)電機組存在兩個局限性：轉速局限性，體現(xiàn)在全部旋轉部件的機械強度存在局限性；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 風力機的轉矩-速度特性
如圖1，變速風力發(fā)電機組通過兩個運行段構成，若低于額定風速運行，它并非一直在較大線上運行。
2 系統(tǒng)硬件組成
系統(tǒng)硬件組成如圖2所示。上位機通過Profinet工業(yè)以太網與S7-1200的以太網接口連接，控制器的通訊模塊CM1243-5通過一根PROFIBUS線與PM125進行連接，PM125連接到E-WT對象的方式是將DT5019串口轉換器里的RS485信號轉換為USB串口信號傳輸?shù)紼-WT對象上。
3 監(jiān)控畫面
在上位機完成的監(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，風機的偏航電機1、2、3、4處于綠色顯示狀態(tài)，標明風機的各偏航電機處于運行狀態(tài)，電纜扭轉處于紅色顯示狀態(tài)，標明偏航電纜正常，并未扭轉。模擬量監(jiān)控模塊上，通過使用柱形圖，很直觀的顯示了風電機組各部分的模擬量信號，如風輪轉速、發(fā)電機溫度以及發(fā)電機效率等。
4 結語
本文完成了基于PLC控制的風電場運行監(jiān)測系統(tǒng)的研究。通過對信號的采集和處理、偏航控制、槳距控制、轉速控制、風機全自動啟動和運行狀態(tài)監(jiān)測，完成了對電網、風況和機組的運行狀況進行監(jiān)測和記錄，保障了風力發(fā)電機組安全運行、獲取較大能量和提供高質量的電能，能夠很好地處理風的高度可變性、間歇性和不可預測性。
風能發(fā)電論文:基于Zigbee的風能發(fā)電系統(tǒng)的設計與應用
摘要：以北京奧運場館的節(jié)能監(jiān)控為目的，提出基于Zigbee無線通信技術的風能發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，合理有效地解決了能源的浪費和不合理，不規(guī)范管理的問題。在使用基于Zigbee的風能發(fā)電系統(tǒng)后，北京奧運場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。
關鍵字：風力發(fā)電機；Zigbee技術；網狀拓撲結構
在當前形式下，風能也許是中國未來數(shù)年內最有發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕鍧嵞茉础ａ槍σ陨蠁栴}我們提出新型無線通訊技術Zigbee技術來實現(xiàn)無線網絡的檢測，使得系統(tǒng)管理更加合理，資源的利用率達到化。
一、系統(tǒng)方案設計
1.風力發(fā)電機工作原理
風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電，如圖1所示
圖1風力發(fā)電機原理
2.Zigbee網絡技術的應用
Zigbee是一種短距離、低功耗的無線通訊技術，主要用于近距離無線連接，zigbee網絡拓撲結構有多種如圖2所示
圖2zigbee網絡拓撲結構
目前對于風力發(fā)電機使用的是RS485-20mA電流環(huán)（接口電路）將所有風力發(fā)電機組成環(huán)狀，將所有信息匯聚到中心控制器，如圖3所示
圖3zigbee網狀結構在風力發(fā)電機系統(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、網關、互聯(lián)網和監(jiān)控中心，鳥巢，水立方，國家大劇院等。節(jié)點具有傳感、信號處理和無線通信功能，它們既是信息包的發(fā)起者。也是信息包的轉發(fā)者，通過網絡自組織和多跳路由，將數(shù)據(jù)向網關發(fā)送。
系統(tǒng)的設計可以這樣考慮：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，那么鳥巢周長就為1800.59米，為了保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)男园凑彰?00米設一臺風力發(fā)電機組那么就需要9臺，其中充當zigbee中繼站的那臺應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
針對目前能源的消耗以及落后的管理，提出基于Zigbe無線通訊技術的風力發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控，不僅使得能源能更加合理利用，更重要的是風能是新能源，新領域有很大的開發(fā)前景。
風能發(fā)電論文:利用風能和太陽能發(fā)電的織物
近期，佐治亞理工學院的研究員開發(fā)出一款既可以利用風能又可以利用太陽能發(fā)電的織物。
“這種混合動力紡織品提供了一種全新的解決方案，對電子設備充電只需要在一個晴朗有風的天氣里隨便逛逛就能實現(xiàn)。”佐治亞理工學院材料科學與工程專業(yè)的王中林教授說。
為了制備這種織物，王教授的團隊利用普通織機將輕體量聚酯纖維和纖維基的摩擦納米發(fā)電機交織在一起。摩擦納米發(fā)電機可以綜合利用摩擦效應和靜電感應，在機械運動，比如旋轉、滑動以及震動的過程中產生少量電能。“這種面料韌性非常好，透氣，輕質，適用范圍廣，而且這種紡品的主要材料是價格不貴且環(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)電機可以捕捉特定材料與其他材料摩擦接觸后產生的電能。對于織物上利用太陽能發(fā)電的部分，王教授的團隊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、直接給手機充電，還可以驅動水分解反應。雖然從之前的研究中可以推測出這種織物可以反復使用，但并沒有證實，所以下一步將致力于研究其長期耐用性。未來的研究目標還包括為工業(yè)化生產進一步優(yōu)化織物，包括適當?shù)姆烙辍⒎莱保员Ｗo電氣元件。（來源：紡織導報）
風能發(fā)電論文:風能發(fā)電技術范式
摘要：從技術范式的角度分析低碳經濟環(huán)境下的新能源技術范式，歸納出風能技術范式演進的規(guī)律。本文闡述了風能利用技術的發(fā)展歷程，主要敘述了風能利用的三個重要階段，以風力發(fā)電技術為主的競爭階段，以海上風能發(fā)電技術為主的擴散階段以及混合能源發(fā)電技術為主的轉遷階段，指出了風力發(fā)電技術具潛力的是風光互補發(fā)電技術。風能技術范式的提出必然會促進風力發(fā)電技術更快發(fā)展并帶來更好的效益。
關鍵詞：風能；風力發(fā)電；技術范式；互補發(fā)電系統(tǒng)
一：低碳能源技術范式
隨著世界工業(yè)經濟的發(fā)展、人口的劇增、人類欲望的無限上升和生產生活方式的無節(jié)制，全球整體呈現(xiàn)經濟高速增長、能源消耗持續(xù)上升的態(tài)勢。大量化石能源的使用，直接導致了環(huán)境污染越發(fā)嚴重。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，從而造成對生態(tài)環(huán)境的影響。在此種背景下，如何應對全球氣候變暖成為全世界共同關注的議題，并上升成為全人類面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。“低碳”概念的提出應運而生，并終將成為減緩全球氣候變暖與實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的主要途徑和必由之路。
低碳化的實質是高能源效率和清潔能源結構問題，核心是能源技術創(chuàng)新和制度創(chuàng)新[1]，實現(xiàn)手段是低碳技術范式。從事科技史研究的美國學者Thomas Kuhn 于1962 年發(fā)表了《科學革命的結構》《The Structure of Scientific Revolution》）一書中，首次提出了“范式”的概念[2]。意大利經濟學家G.Dosi 在1982 年把Kuhn 關于科學范式概念的闡述以及以此概念為基礎而構成的科學發(fā)展模式，用于技術發(fā)展和創(chuàng)新研究，提出了關于“技術范式”（technology paradigm）的概念[3]。風能是低碳能源中技術最成熟、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。風能的合理開發(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，在遠期有可能成為世界上重要的替代能源[4]。因此，結合低碳技術范式和風力發(fā)電技術，風能技術范式應運而生。
二：風能技術范式
人類利用風能的歷史可以追溯到公元前，中國是世界上最早利用風能的國家之一。公元前數(shù)世紀，中國人就利用風力提水、灌溉、磨面和利用風帆推動船舶前進。風能的利用，總體上仍是能量形式的互相轉換。主要是將大氣運動時所具有的動能轉化為其他形式的能量，一般利用風推動風車的轉動以形成動能。其具體用途包括風力發(fā)電、風帆助航、風車提水、風力制熱采暖等方面。其中，風力發(fā)電成為風能范式競賽階段主要利用形式。
2.1 競賽
作為風能利用的最重要形式，風力發(fā)電技術，是產業(yè)成熟度好、市場競爭力最強、最易實現(xiàn)商業(yè)化的可再生能源技術。風電作為清潔可再生能源，近些年來，在全世界范圍內受到越來越廣泛的重視，發(fā)展步伐也越來越快。風力發(fā)電無溫室氣體排放，是二氧化碳減排的有效技術，幾乎適用于世界各地。風力發(fā)電的全球需求巨大，并持續(xù)增長。根據(jù)Dosi 的技術范式理論[3]，在市場需求以及技術推動的雙重作用下，風力發(fā)電逐漸成為風能技術范式競賽階段的演進路徑。風力發(fā)電包含了風能到機械能和機械能到電能兩個能量轉換過程。在由機械能轉化為電能的過程中，發(fā)電機及其控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心，負責將機械能轉化為電能，其不但直接影響系統(tǒng)的性能、發(fā)電效率和供電質量，而且還影響到風能轉化成機械能的方式和效率。因此，研究并設計且高效的發(fā)電機系統(tǒng)是發(fā)展風力發(fā)電的一個重要內容。
2.2 擴張
20 世紀70 年代石油危機以后，開始了風能利用的新時代。早期風電開發(fā)主要在陸地，隨著工業(yè)發(fā)展進程的加快以及人類對能源依賴程度的不斷提高，在市場需求和產業(yè)技術競爭的雙重推動下形成的，人們認識到僅僅利用陸地發(fā)展風能已經遠遠不夠，開發(fā)海上風電場迫在眉睫。在得到歐盟的支持后，各國學者開始對海上風力資源和有關技術進行研究。自1991年世界上首座海上風電場在丹麥建成以來，海上風力發(fā)電成為風力發(fā)電領域的全新亮點，風力發(fā)電的研究重點也逐漸從陸地向海上轉移。21 世紀是世界風電產業(yè)由陸地轉向海洋的世紀，隨著海上風電場技術發(fā)展的成熟，經濟合理性凸顯，風能將來必然會成為世界各國的重要可再生能源。風能技術范式擴張階段亦從此拉開了序幕。
海上風電場的風速高于陸地風電場的風速，因此從能源利用角度出發(fā)優(yōu)于陸地風電場。但是，海上風電場與電網聯(lián)接的成本比陸地風電場要高，將這兩個因素比較之后，綜合考慮，海上風電場的成本和陸地風電場基本相同。海上風電場與陸地風電場相比，主要有以下優(yōu)勢：（1） 風速高與陸地相比，海上風速較高。一般說來海上年平均風速明顯大于陸地，研究表明，離岸10 km的海面風速比陸地高25% 以上[5]。
（2） 壽命長。陸地因地面高低不平，對風力、風向、風量均有影響，有時還會引起紊流，對風輪葉片會產生破壞力，引發(fā)振動和疲勞斷裂。而海洋風情穩(wěn)定，海面平坦，具有穩(wěn)定的主導風向，不會引發(fā)功率的異常變動和對葉輪的破壞。
（3） 時數(shù)高。由于海上沒有靜風期，因而年利用時數(shù)也高一些。
（4） 穩(wěn)定好。海面上空高度上的風速比較穩(wěn)定、變化幅度小，風電場輸出功率波動小，有利于電網的穩(wěn)定運行。
（5） 影響小。海上風電場對環(huán)境影響小，不必擔心電磁波、噪聲等對居民的影響，甚至可以實施高速運行。
（6） 造價低。海面風速隨高度變化增加很快，風速變化梯度小，支撐風力機的塔架不需太高，可以降低造價，減少安裝及維護費用.
2.3 轉遷
風能、太陽能都是取之不盡、用之不竭的可再生能源，它們在新能源和可再生能源中備受關注，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，它們又都是不穩(wěn)定、不連續(xù)的能源。若將其單獨用于無電網地區(qū)，則需要配備相當大的儲能設備，或者采取多能互補的辦法，以保障穩(wěn)定的供電。再加上風能發(fā)電技術自然極限的出現(xiàn)以及風能發(fā)電效果累計績效開始下降時，使得其技術的生命開始接近自然極限。在此種條件下，風力與太陽能互補發(fā)電系統(tǒng)（以下簡稱風光互補發(fā)電系統(tǒng)）應運而生，成為風能技術范式轉遷階段的主角。
太陽能與風能在時間上和地域上都有很強的互補性。白天太陽光最強時，風很小；晚上太陽落山后，光照很弱，但由于地表溫差變化大而風能加強。在夏季，太陽光強度大而風小；冬季，太陽光強度弱而風大。太陽能和風能在時間上的互補性使風光互補發(fā)電系統(tǒng)在資源上具有的匹配性，風光互補發(fā)電系統(tǒng)是資源條件好的電源系統(tǒng)[6]。
三：結論
隨著科技的進步，人類對風能的認識不斷深化，風力發(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，受到世界各國的重視。我國正處于工業(yè)化階段，對能源的需求在不斷增加，新能源技術的發(fā)展才剛剛啟動。風能發(fā)電技術范式為政府以及研究者明確新能源技術發(fā)展規(guī)劃方向， 不斷完善能源技術創(chuàng)新機制，增強技術自主創(chuàng)新能力提供了重要的支撐。（作者單位：四川大學商學院）
風能發(fā)電論文:雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的較大風能控制策略
摘 要：在變速風力發(fā)電系統(tǒng)問題的分析和捕獲較大風策略的基礎上，又提出可以實現(xiàn)低于規(guī)定風速下又能捕獲較大風能的控制策略。首先，要考慮雙饋型發(fā)電機和風力機在電磁上的關系，分別得出雙饋發(fā)電機的最小化銅耗和捕獲較大風能時的數(shù)學模型。其次，再建立雙饋型風力發(fā)電機在系統(tǒng)捕獲較大風能時的控制策略。，對有關數(shù)據(jù)進行細心的分析比較，結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。
關鍵詞：風力發(fā)電 雙饋型發(fā)電機 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的關注，創(chuàng)造新能源來發(fā)電的技術是應對能源危機的好途徑之一，風力發(fā)電就是新能源利用的主要形式之一。其中，雙饋型風力發(fā)電靠它出眾的控制性能，成為了風力發(fā)電領域里被重點研究的對象。這些年來，已經有過一些文獻研究了較大風能的捕獲，比如：TSR和PSF等等。但由于控制TSR需要實時并且的測量風速，所以在實際的操作中會非常困難；而PSF雖然可以在不需直接測量分素的情況下捕獲較大風能，但是它的精準度受到定子功率的影響和控制。雖然一些參考文獻都想過用智能方法改進以上的問題，但顧此失彼，改進原來問題的時候卻又忽略了雙饋型發(fā)電機自身的工作效率問題。因此，該文在這些問題的基礎上，提出了一種新控制策略――就是將發(fā)電機上的銅耗最小化的運行的發(fā)電系統(tǒng)，再輸出較大的功率。
1 風力機的特性
根據(jù)貝茲理論我們可以得出風力機捕獲的機械功率是：
公式中，Cp為功率；A為風力機掃略的面積；ρ為空氣的密度；υ為風速。從式中就可以看出來，在風速確定的情況下，風力機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)，關系式為：
，
其中為尖速比，可表示為：λ。
公式中，ωt為風力機風輪的角速度；Rt為葉片的半徑。
根據(jù)計算出的結果，我們可以看出來，當β漸漸增加時，Cp的程度明顯下降，從而得到較大風能，β經常被設置成一個非常小得數(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較大的數(shù)值――Cpmmx。和β=0°時的特性。
2 雙饋型發(fā)電機的化模型
2.1 鋼耗最小化的數(shù)學建模
如果雙饋型發(fā)電機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、轉子方電壓電流等慣例，我們假設定子的電壓相量和d軸發(fā)生重合，可以得到發(fā)電機在d-p同步軸系條件下穩(wěn)定的運行時電壓和電流的方程式：
公式中，Ra、Rr為定子、轉子電阻；Xm為定子、轉子互相對抗；Xa、Xr為定子、轉子全電抗；s為轉差率；Umd、Umq、Und、Unq、Imd、Imq、Ind、Inq分別為電壓、電流、下面標注d、q的就為d軸和q軸；下面標注s的為定子方的值；下面標注r的為轉子方的值。
2.2 捕獲較大風能的模型
下面是雙饋型發(fā)電機的定子，在有功率和沒有功率時候的表現(xiàn)形式：
如果不考慮定子鐵耗和轉子的變頻器損壞程度的話，那么雙饋型發(fā)電機的功率關系是：
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)電機吸收的純功率值；Pautgrid為發(fā)電機輸給電網的功率；Pr為轉子的有效功率。
為了能追蹤控制較大風能，在上上個公式中的Pm應該等同于風力機輸出的Ptnex。所以，我們可以根據(jù)風力機的功率來給雙饋型發(fā)電機的定子功率定成是：
3 如何控制雙饋型發(fā)電機的勵磁
控制雙饋型發(fā)電機的勵磁主要是為了實現(xiàn)其轉子電流達到要求的變化，更為了保障系統(tǒng)能得到較大的風能捕獲和最小銅耗運行。
在雙饋型發(fā)動機的定子和轉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為定子和轉子的互感；Lr為轉子全自感；p為的是微分算子。
我們把前幾個公式中定子和轉子按照一定的方法帶入的時候，為簡單操作，拋去定子電阻不談，那雙饋型發(fā)電機的轉子電壓的解耦項還有補償項為：
公式中得U′rd、U′rq分別為和轉子的電流具有一階微分的關系和轉子電壓解耦時的分量值；Ird、Irq又分別為轉子電流的分量；urd、urq分別為消除轉子的電壓和電流交疊耦合時的電壓補償分量值；其中d=Lr-Lm2/Ls；e=Lm/Ls。這樣做的好處就是：不但讓控制簡單化了，而且還確保了控制時的度和動態(tài)響應時的迅速特點。
用前面得出的一些公式再加上公式得出的勵磁控制模板，我們就可以計算出雙饋型發(fā)電機在較大風能捕獲以及轉化時的控制圖。
根絕得出的結果可以看出，雙饋型發(fā)電機運用的是轉子電流關閉的方式。一方面運用以上公式得到捕獲較大風能時的轉子電流；另一方面，又得到了銅耗在最小化運行時轉子的電流的d軸分量值的給一個定值――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)，控制的方法相對來說并不復雜。與此同時，這種方法不僅達到了較大風能的捕獲，還講電機銅耗最小化運行納入考慮范圍，有效地提高了風電系統(tǒng)的運行效率。
4 雙饋型風力發(fā)電機運行性能的仿真
若要驗證以上的控制策略正確與否，好的辦法就是對其進行仿真。詳細請見表1和表2。
雙饋型發(fā)電機的轉速在實驗之初時，風速是9 m/s，然后在第6秒時突然變成為12 m/s，繼而又在第10秒時又突然變成10 m/s，在第14秒的時候又突然回到9 m/s。
通過以上實驗，可以看出，在控制發(fā)電機的銅耗得到最小化時，系統(tǒng)輸出的電網功率高于其他。由此，得出結論：雙饋型風力發(fā)電機在銅耗最小化和捕獲較大風能時的控制，能有效的利用風能，提升發(fā)電體統(tǒng)的運行效率。
5 結語
筆者在雙饋型風力發(fā)電機的特點和數(shù)學建模的基礎上。又提出了一種方法來捕獲較大風能、最小電機銅耗。也通過大量的理論和實踐、包括查找資料等等試驗，達到了能使雙饋型發(fā)電機的變速恒頻最有效利用風能的方法。傳統(tǒng)的方法需要實時的測量風速，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)，包括結構的控制也相對要簡單的多。
風能發(fā)電論文:風能發(fā)電項目經濟效益分析
【摘 要】我國面臨節(jié)能和減排的雙重壓力，發(fā)電企業(yè)首當其沖。可再生能源政策要求發(fā)電企業(yè)必須承擔一部分可再生能源發(fā)電責任，但總體經濟效益如何還不明確。本文采用項目評價理論方法，結合我國財稅政策從宏觀層面研究了我國總體風能發(fā)電項目預期經濟效益，得出現(xiàn)階段全國總體風能項目經濟效益情況。這一結論的得出，將為相關企業(yè)投資風力發(fā)電項目提供指導。
【關鍵詞】風能發(fā)電折現(xiàn)率；經濟效益
我國發(fā)展可再生能源已經刻不容緩，一方面我國政府保障到2020年我國碳排放強度較2005年下降40%-50%，另一方面我國能源外部依存度逐年上升，能源安全受到嚴重威脅。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施使這種影響落到實處。風能作為重要的可再生能源之一，風能發(fā)電已經在可再生能源發(fā)電占比達到71%，但風能項目總體經濟效益究竟如何，是否能達到企業(yè)預期還是我們現(xiàn)階段需要解決的問題。
一、項目情況和數(shù)據(jù)準備
1.建設期成本
風電場建設期投資成本主要包括風電機組購置成本，接網成本，建設成本，其他成本（安裝，技術指導等）。風力發(fā)電項目中風電機組購置成本占比較大，并且風電機組交易存在外部競爭市場，因此本文以風電機組購置成本作為計算各項成本投入基準，估算建設期各項成本。風力發(fā)電項目建設、發(fā)電、并網等成本由于不同地區(qū)自然條件交通狀況不同，統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源經常是一種區(qū)間，為了保障計算的簡潔性和普遍性，本文涉及的區(qū)間數(shù)據(jù)均以平均值代替。
風電機組購置成本=總裝機容量×單位裝機容量價格
風電機組裝機容量=風電機組年發(fā)電量÷風電機組年利用小時數(shù)
根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會《2012年電力工業(yè)統(tǒng)計快報》可知風電機組年平均利用小時為1893小時/年。2010年中國風力電發(fā)電機組平均價格658美元（4154元）/kw，2011年595美元（3755元）/ kw，2012年630（3976元）美元/kw。為了削弱匯率和價格波動的影響，本文使用以上三年風機價格平均值作為項目風機購置價格，為627.67美元（3961.67元）/kw。根據(jù)2013年中國電力年鑒統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知2012年我國風能發(fā)電1030億kwh較2011年741億kwh增長39.15%，新增風能發(fā)電量289億kwh。
新增風電機組的裝機容量=289×108kwh÷1893h=1.53×107kw
新增風電機組購置總成本=1.53×107kw×（3961.67元/kw）=606.14億元
根據(jù)已知風力發(fā)電項目建設期各項成本和風電機組購置成本，可以得到全國風電項目總投資額見表1。
2.運營期成本
風力發(fā)電項目運營期成本主要包括：設備折舊費，相關稅費，利息費用，日常雜費。
風力發(fā)電項目的建設期為1年，壽命期為20年，風機的折舊采用直線折舊法，折現(xiàn)年限為20年，凈殘值為設備價款5%。
我國財政部、國家稅務總局對于風電投產項目優(yōu)惠政策主要體現(xiàn)在以下兩個方面，一方面是增值稅實行即征即退50%；另一方面是所得稅實行“三免三減半”，即項目投產前三年免收企業(yè)所得稅，第四年度至第六年度實行企業(yè)所得稅減半政策。
利息費用根據(jù)項目總體負債情況，按照2013年12月31日長期貸款利率計算利息費用；項目結束，新項目繼續(xù)投產，借款總額在項目期內保持不變。
根據(jù)我國風電項目運行經驗，日常雜費主要包括常規(guī)檢修費、故障維修費、備件購置費、保險費、管理費等，付現(xiàn)成本約為0.05元/kwh。墊支的營運資金按照項目總投資的10%計算。
3.電價
《可再生能源法》規(guī)定風力發(fā)電項目實施電價補貼模式，為標桿定價機制，按照不同資源地區(qū)設置不同收購電價，共包含四類資源地區(qū)，按照普遍適用原則本文取平均價格0.56元/kwh。
二、經濟效益
1.折現(xiàn)率確定
本文采用加權平均資本成本作為評價項目折現(xiàn)率。
加權平均資本成本模型：R=Re×We+Rd×Wd
項目權益資本成本采用資本資產模型確定，債務資本成本按照同期銀行長期貸款利率確定，權益資本債務資本所占比重按行業(yè)加權平均確定。
本文采用資本資產定價模型確定股權資本成本。
資本資產定價模型：Re=Rf+β權益×（Rm-Rf）
β系數(shù)反映了相對于市場組合平均風險而言單項資產系統(tǒng)風險的大小，根據(jù)β系數(shù)含義β權益采用可比公司法確定，可比公司從我國主板上市的電力行業(yè)中隨機選取部分電力企業(yè)。利用可比公司收益率與整個股票市場平均收益率的線性關系采用回歸直線法，計算可比公司β權益值見2。
項目風險中的財務風險是確定項目折現(xiàn)率選擇的重要影響因素，為了去除可比公司個別財務風險，本文采用卸載財務杠桿辦法，得到可比公司不含財務風險的β資產見表3。產權比率根據(jù)可比公司上市期間資產負債表得出見表3。
卸載可比公司財務杠桿：β資產=可比公司β權益/[1+（1-Tn）×bn]
項目風險應包含其特有的財務風險，因此需要加載目標項目財務杠桿。
加載目標項目財務杠桿：β’權益=β資產[1+（1-T）×b]
產權比率反映資本來源中債務資本與權益資本的比值，體現(xiàn)了企業(yè)的財務風險。可比公司產權比率取其2001年至2013年各期末產權比率均值，按照加權平均法能更好的體現(xiàn)出可再生能源配額特點。因此評價項目的產權比率采用可比公司產權比率加權平均，權重根據(jù)可比公司2013年12月31日總資產確定。
β’權益確定受項目所得稅稅率的影響，風電項目財稅政策實施所得稅“三免三減半”，因此不同期間β權益不同，見表3。
無風險利率Rf采用國家近期一輪公開募集五年期憑證式國債利率5.41%。股票市場平均收益率Rm，參考全球經濟數(shù)據(jù)庫2014年及時期公布的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算Rm。再根據(jù)資本資產定價模型和表4計算得出風電項目Re。
債務資本成本Rd根據(jù)Rd=稅前債務資本成本×（1-所得稅稅率）計算。稅前債務資本成本采用2013年12月31日5年期長期貸款利率，所得稅按照“三免三減半”處理原則，計算出風電項目稅后債務資本成本見表4。
本文以前文提到的項目目標資本結構2.06作為項目的資本結構，由此計算得出債務資本占比67.32%，權益資本占比32.68%。最終得到項目的加權平均資本成本，計算結果如表4所示。
2.經濟評價指標選取
項目的經濟評價指標很多，按照是否考慮時間價值可分為動態(tài)經濟評價指標和靜態(tài)經濟評價指標。動態(tài)評價指標包括凈現(xiàn)值、動態(tài)投資回收期、內涵報酬率、現(xiàn)值指數(shù)等。靜態(tài)評價指標包括投資報酬率、利潤總額、凈利潤等。電力項目屬于大型長期投資項目，持續(xù)時間很長，時間價值對項目的影響很大，因此選取動態(tài)評價指標對項目進行經濟評價。
3.經濟評價
根據(jù)具體指標的計算方法及上文計算數(shù)據(jù)可以得到總體風電項目現(xiàn)金流量表及經濟評價結果，如表5所示。
三、結論
根據(jù)經濟評價結果可知凈現(xiàn)值>0，現(xiàn)值指數(shù)>1，說明我國風能發(fā)電項目在經濟上具有可行性；內部收益率IRR=8.45%>max（6.61%，6.02%，5.43%）表明風力發(fā)電項目的收益率高于加權平均資本成本，風能發(fā)電項目投資價值良好；動態(tài)投資回收期=14.5年，說明風能發(fā)電項目可在運營期內收回全部投資，項目資金回收較好，風險適中。從經濟評價項目結果可以看出，現(xiàn)階段我國總體風力發(fā)電項目具有可投資性。
風能發(fā)電論文:低碳經濟時代我國風能發(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注,低碳經濟的概念應運而生。電力行業(yè)對能源的消耗比較多,因此電力行業(yè)在低碳經濟中具有重要的地位。風能發(fā)電作為一種具有很大發(fā)展?jié)撃艿陌l(fā)電技術雖然在發(fā)展過程中面臨著一些挑戰(zhàn),但在低碳經濟時代零碳排放的風能發(fā)電具有廣闊的前景。
關鍵詞 低碳經濟 風能發(fā)電 清潔能源
一、我國在低碳經濟時代面臨的機遇與挑戰(zhàn)
經過改革開放三十年我國的經濟取得了突飛猛進的發(fā)展。經過30多年的快速發(fā)展之后我國傳統(tǒng)的高能耗、高污染的粗放型經濟增長模式所帶來的環(huán)境污染的后果日益嚴重,隨之低能耗、低污染、低排放的低碳經濟發(fā)展模式被日益提上日程。
我國正處于快速工業(yè)化和城市化進程中,不可避免地要消費大量能源和資源,因此未來經濟發(fā)展需要較大的能源需求和溫室氣體排放空間。我國是世界碳排放大國,雖然改革開放以來我國的GDP呈快速增長的趨勢,但是與此同時我國的二氧化碳的排放量也在快速增長。對于我國來說發(fā)展低碳經濟是一個巨大的挑戰(zhàn)。國務院已提出要把單位國內生產總值二氧化碳排放指標納入國民經濟和社會發(fā)展規(guī)劃并作為約束性目標的要求,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,這將有利于增強我國溫室氣體排放清單的完整、性。
低碳經濟給我們帶來挑戰(zhàn)的同時,也是我國實現(xiàn)新一輪經濟發(fā)展的巨大機遇。減少二氧化碳的排放量,是我國乃至世界實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。從長遠來看,發(fā)展低碳經濟符合我國建設“兩型社會”的要求,與我國落實節(jié)能減排目標和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有一致性。
二、風能發(fā)電在低碳經濟中的地位
2009年12月14日,國際風能理事會在哥本哈根氣候變化大會上表示,風能發(fā)電對于實現(xiàn)碳減排的潛力巨大,發(fā)達國家當前減排保障的相當大一部分只靠風能發(fā)電就能夠實現(xiàn)。據(jù)該理事會測算,到2020年全球風能發(fā)電規(guī)模將達到2600萬億瓦時,相當于減排15億噸二氧化碳。按照發(fā)達國家目前提出的減排指標,風能單一行業(yè)的減排就相當于發(fā)達國家保障總體減排量的42%到65%。我國國家發(fā)改委能源研究所副所長李俊峰指出,2009年我國的新增風能發(fā)電已經占到世界及時,到2020年我國風能發(fā)電能力按計劃將達到1.5億千瓦,而我國總體風能發(fā)電潛力為10億千瓦,風能發(fā)電對于我國減排目標的實現(xiàn)具有重要意義。當前,風能發(fā)電已成為除水能外,技術最為成熟、具大規(guī)模商業(yè)開發(fā)條件的發(fā)電方式。由此可以看出風能已經在世界環(huán)保中扮演著重要角色。作為一種可再生的新能源,風能不僅清潔無污染,而且不會產生輻射、二氧化碳公害。因此我認為風能這種發(fā)電方式必將在低碳經濟時代具有巨大潛能。
三、我國風能發(fā)電的前景
低碳經濟的提出為風能發(fā)電帶來了廣闊的發(fā)展空間,風能發(fā)電市場正在世界范圍內迅速發(fā)展。2007年全球風能裝機總量為9萬兆瓦,2008年全球風能發(fā)電增長28.8%,2008年底全球累計風電裝機容量已超過了12.08萬兆瓦。我國風能發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景也十分廣闊,我國的風能發(fā)電企業(yè)也正在國家“建設大基地,融入大電網”的政策指導下積極有序的推進風電項目建設。預計未來很長一段時間我國的風能發(fā)電行業(yè)都將保持高速發(fā)展,盈利能力也將隨著技術的成熟穩(wěn)步提升。2010年全國累計風電裝機容量有望突破2000萬千瓦,提前實現(xiàn)2020年的規(guī)劃目標。
從目前及相當長的時間來看,投資于風電項目是一個非常好的投資選擇。由于風能發(fā)電是一種零碳排放的發(fā)展方式,符合我國低碳經濟的發(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,在風電投資企業(yè)比較關心的電價問題上政府設定了特許電價和地區(qū)指導性電價兩種電價,對風能發(fā)電企業(yè)來講是十分有利的。在風能發(fā)電企業(yè)的籌資和技術開發(fā)等方面政府也給了很大的支持。因此相對來講風能發(fā)電是一個相對來說風險較小的行業(yè)。總體來講隨著低碳經濟時代的到來和風能發(fā)電技術的日益完善,在政府的政策支持和企業(yè)的自身努力之下風能發(fā)電在我國的發(fā)展前景是十分廣闊的。
四、我國風能發(fā)電面臨的挑戰(zhàn)
雖然風能發(fā)電有著很好的發(fā)展前景,但也面臨著一些挑戰(zhàn)。由于我國風電產業(yè)化剛剛起步,大型風電場并網技術存在著很大的缺陷,運行管理也尚無成熟經驗。
長期以來,我國電網系統(tǒng)的建設主要是與火電和水電的發(fā)展相適應的,而風力發(fā)電的發(fā)展將對電網系統(tǒng)的結構提出新的要求,尤其是電網的接入問題,已經成為制約風力發(fā)電發(fā)展的瓶頸問題。由于風電具有隨機性和間歇性,并網風電將對系統(tǒng)電壓、頻率和穩(wěn)定性會產生一定的影響。隨著大規(guī)模風電接入電網風電對電力系統(tǒng)安全運行的影響將更加突出。由于風能資源豐富地區(qū)大多都是經濟不發(fā)達地區(qū),目前很多地方電網還沒有覆蓋到。因此,國家應統(tǒng)籌規(guī)劃電網系統(tǒng),以適應我國大規(guī)模風力發(fā)電發(fā)展需要。
此外,中國的風能資源雖然豐富,但目前所掌握的儲量和分布資料是粗略估計的,難以滿足風力發(fā)電開發(fā)的要求。因此需要進一步做好風力發(fā)電開發(fā)的前期工作,如:建立正常的風力發(fā)電開發(fā)前期工作經費渠道;加強風力發(fā)電場風能資源測量、評估,以及風力發(fā)電場的工程規(guī)劃和勘測設計等前期工作。
五、結論
我認為在我國發(fā)展風力發(fā)電的過程中首先要加強相關方面法律法規(guī)的建設,以保障投資人的合理回報。其次要加強與國外合作,以便更好更快的發(fā)展我國的風能發(fā)電技術。國家應加大這方面的資金投入和政策支持以保障我國風能發(fā)電的健康發(fā)展。
展望未來隨著風能發(fā)電的日益成熟,風電機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,將使風電漸具市場競爭力。因此在低碳經濟時代環(huán)境保護問題已引起世界各國重視之時,風能發(fā)電的發(fā)展前景將是十分巨大的。
風能發(fā)電論文:在水中儲存風能的發(fā)電機
海洋再生能源系統(tǒng)（ORES），基于水下液壓系統(tǒng)的工作原理，能解決近海風力發(fā)電站的儲能問題。
對于風能，最一致的觀點大概就是它的不穩(wěn)定使其難以利用――到底什么時候會刮大風？你怎么能在綠色風能電站停止運轉的時候讓你的燈泡依舊發(fā)光？
美國麻省理工學院的科學家們研究出一種在近海儲存風能發(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，拴住風渦輪機，在風量充足的時段，多出來的風能把水排出球體，當風小的時候，或者渦輪難以負荷的時候，水就回回流到球體中，使渦輪發(fā)電。球體與渦輪機之間有電纜相連，一個渦輪機也可以與多個球體連在一起
工作。
利用ORES進行儲能的成本與另一種陸地風電站的風能儲存方式――壓縮空氣蓄能（CAES）相比差不多，不過CAES在沒風的時候可能要求燒天然氣來加熱空氣使渦輪運轉，ORES則并不需要燃料來輔助運轉。
（來源：中國公眾科技網）
風能發(fā)電論文:我國風能利用潛力及江蘇沿海風力發(fā)電的前景
一、我國風能利用的現(xiàn)狀及幾個亟待澄清的認識誤區(qū)
我國是世界上最早利用風能的國家之一。1000多年前，我國首先發(fā)明了風車并一直沿用至今，20世紀50年代，僅在江蘇沿海利用風力提水的風車設備就達20多萬臺，70年代中期以后風能開發(fā)利用列入“六五”國家重點項目，得到較快發(fā)展。截至2004年底，我國14個省(市)建成43個風電場。隨著風電場數(shù)目的不斷增加，風電機組的裝機容量也不斷擴大。1990―2004年15年間，風電裝機容量年均增長41．7％。2004年累計裝機容量76．4萬千瓦，是1990年的186倍，占全國電網總裝機容量的0．17％。
盡管近年來我國電力發(fā)電發(fā)展迅猛，但與世界風電大國相比，我國的風電產業(yè)還應以“新興”二字來描述。也正是因為其“新興”，在發(fā)展過程中存在著一些爭議的認識誤區(qū)。對這些問題進行剖析，將有助于我國風電產業(yè)健康的發(fā)展。
1、我國大型風電場的地理布局
是否以新疆、內蒙古、甘肅、張家口等風能資源豐富的地區(qū)為重點?新疆、內蒙古、甘肅、張家口等地區(qū)是我國風能資源最為豐富的內陸地區(qū)，因此一般都認為這些地區(qū)應是我國大型風電場發(fā)展的重點地區(qū)。但從目前這些地區(qū)的綜合情況來看，筆者認為，這些地區(qū)并不是我國目前發(fā)展風電最適宜的地區(qū)。理由是：
(1)我國的風電目前只能在電力系統(tǒng)內部(如風電場所在的地區(qū)電網)消化，但許多大型風電場建在我國的西部，這些地區(qū)經濟發(fā)展緩慢，對相對較高的風電價格的承受能力較弱。
(2)這些地區(qū)風能資源較好但經濟發(fā)展緩慢地區(qū)不是我國主要的電力負荷中心，同時電網的建設往往也比較薄弱。比如新疆地區(qū)是獨立電網，與內地不相連，又如內蒙古地區(qū)的風電不能進入華北、東北地區(qū)。這就使得發(fā)電機組的發(fā)展效力不能有效發(fā)揮，因此導致風電場常年不能滿發(fā)，制約了風電的發(fā)展。
(3)這些地區(qū)化石資源如煤、石油等較為豐富，而風電的發(fā)展對高新技術、管理、人才等要求較高，這樣就使得在這些地區(qū)進行風力發(fā)電的比較優(yōu)勢不強，機會成本相對較高，經濟性較弱。
(4)現(xiàn)在我國大型風電場的建設，顯然是科研、開發(fā)和建設并舉，近期以引進、消化和科研、開發(fā)為主。因此，現(xiàn)階段的大規(guī)模開發(fā)在同等條件下應以科技開發(fā)能力強、產業(yè)加工基礎好和市場機制較完善的地區(qū)為宜，這樣可以縮短趕超時間、快速建立風力發(fā)電和風電設備制造業(yè)高地并向全國輻射。因此在目前確定的這些地區(qū)率先開發(fā)與大規(guī)模建設風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，就能利用灘涂在海岸線上展開風力發(fā)電
江蘇、上海、浙江、廣東等沿海地區(qū)，具有豐富的風能資源，同時面臨環(huán)境污染的巨大壓力，應該說都有發(fā)展風電產業(yè)的現(xiàn)實要求。
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風力發(fā)電場，因考慮目前的投資強度和技術管理因素，規(guī)劃和在建的風場多是在沿海呈“一”字型排開，如果這些項目建成后，就會不可避免造成沿海岸地區(qū)的“綠色污染”，也可稱目(光)污染，同時也會對在沿海灘涂越冬的候鳥和濕地保護造成一定的壓力和影響，目前歐洲一些環(huán)保者就因此對大規(guī)模建造風電場持反對意見。歐洲一些國家不僅規(guī)定新選風電場址必須在國家海洋公園、生態(tài)保護區(qū)、海運路線、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10―20萬千瓦的風電場。這種沿海各省市一哄而上、各自布點、“一”字形排開的風電場建設，帶來的結果將是規(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)建設帶來不必要的困難。
3、大型風力發(fā)電只能并網，是否難以直接作為產業(yè)用電
目前，我國的風電都通過接入電網系統(tǒng)進入用電戶和企業(yè)，但這些用電部門往往遠離發(fā)電、配電設備中心，造成很大的線路損耗；加之風電并網的技術原因，我國目前規(guī)劃風電上網電量不得超過電網電量的5％。這些都為現(xiàn)代化、大規(guī)模發(fā)展風電事業(yè)帶來了嚴重制約。如近期招標風電上網電價約為0．4―0．6元左右，通過上網供給企業(yè)時，高峰時段往往超過1元。事實上，風電經過簡單處理，就可以直接應用于產業(yè)，變成工業(yè)生產的重要能源，這樣工業(yè)企業(yè)就能享受到低廉的風電價格，極大地節(jié)約成本，形成產品的強大競爭力；同時風電的直接應用，也減輕了風電并網時對電網系統(tǒng)的沖擊。這類實例在世界范圍內還鮮有報道，但筆者在1986年的一項研究已經表明，風電是可以直接用于氯堿工業(yè)等高耗能、大耗電的化學和相關冶煉產業(yè)的。
4、風力發(fā)電價格高，是否難以與火力發(fā)電形成真正意義的市場化的商業(yè)競爭
由于我國風電設備主要依靠進口，風場規(guī)模小，聯(lián)網和道路交通設施等原因，風電場建設的前期投人大，風電的初始成本普遍較高。資料顯示，目前我國風電上網價格約為0．4―0．6元／千瓦時，而火電上網價是0．3元／千瓦時，風電價格大約比火電價格高30％――100％。
風電具備與化石燃料電廠和核電廠相競爭的能力。一是由于煤炭、石油等化石燃料價格不斷上升，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電場的開發(fā)以及更先進技術的采用，風電的電價將繼續(xù)下降。如隨著技術的改進，風機越來越便宜并且高效；隨著風機單機容量的越來越大，同樣的裝機容量需要的機組也越少，用于基礎設施的費用也將減少，研究表明，世界上的風電裝機容量每翻一番，風電場的成本就下降15％。
若考慮環(huán)境污染等外部成本，風電將具有競爭力。兩年前，在南非約翰內斯堡舉行的聯(lián)合國“世界持續(xù)發(fā)展高峰會議”上，公布了一組有關風力發(fā)電成本的數(shù)據(jù)：將發(fā)一度電的實際成本和對社會及環(huán)境的損耗費用相加，用煤發(fā)一度電的實際費用應是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(如果進一步考慮公眾的責任、核廢料和電場退役等，還要更大)，在風力良好的地點使用風力發(fā)電為5．89―6．18美分，在風力的情況下風力發(fā)電為3．94―4．13美分。應該說風電具備了和其他電源競爭的能力，它的造價和電價是可以接受的。
5、淺海風電是否管理難、施工難、成本高問題
海上風電場需要更堅實和深人海床的地基，而且還需要鋪設幾千米的電纜和建設增壓站，把電力輸回到岸上；建設和維修的工作需要在較好的天氣狀況下進行，并要利用特別的船只和工具。因此，海上風電場的建設成本一般都較高，但目前歐洲仍在大舉進行近海風電場的建設，這是因為：首先，海上風能資源比陸上大，不但風速比平原沿岸高20％，發(fā)電量可增長70％，而且海上很少有靜風期，能夠更有效地利用風
電機組的發(fā)電容量。其次，海水表面粗糙度低，海平面摩擦力小，風速隨高度的變化小，不需要很高的塔架，可降低風電機組成本。再次，根據(jù)研究，筆者發(fā)現(xiàn)，國外向海上發(fā)展的更重要的原因是海上風的湍流強度低，這樣風作用的風電機組上的疲勞載荷減少，從而延長使用壽命。一般來說，在陸上設計壽命20年的風電機組在海上的使用壽命可達25―30年，延長40％左右，折舊成本大為降低。隨著風電場規(guī)模和單機容量的增大，巨型風電機槳葉長度將達到60--70m，陸上運輸極為困難，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)達地區(qū)外，其余地區(qū)基本沒有。而龐大體積帶來的運輸與安裝難題，對于海上風電來說相對比較容易解決：可以在海邊設立風機制造廠通過海上直接運輸；安裝時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)模建立風電場，既能夠獲得海上風力發(fā)電的高效率，又能夠避免陸上設置巨型風機的運輸與安裝難題，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。同時，把風電場放在近海，減少了土地征用的問題，減少了對陸地景觀的影響，還可以避免噪音對陸上居民生活的干擾。
二、江蘇沿海輻射沙洲發(fā)展風力發(fā)電的獨特優(yōu)勢
筆者認為，在風能資源十分豐富、經濟發(fā)展快、產業(yè)基礎好，但電力緊張、環(huán)境容量相對較小的長三角地區(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，在長三角電力負荷中心建設中國綠色能源基地，大力發(fā)展風電產業(yè)，對于破解該地區(qū)資源與環(huán)境的雙重困局以及發(fā)展我國風電設備制造業(yè)具有現(xiàn)實意義。
1、輻射沙洲風能資源豐富、地質條件好
從國家海洋局2005年3月6日衛(wèi)星拍攝的我國東部沿海海域圖中可以清晰地看到，在全國沿海沙灘中，東臺有淤長型輻射狀沙灘，且每年以100m左右的速度向大海延伸。東臺輻射沙洲風能資源優(yōu)良，70m高平均風速達到8．0m／s以上，其潮上沿岸灘涂60萬畝，70m高平均風速為7．2m／s；潮間灘涂140萬畝，70m高平均風速為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高平均風速為8．4m／s，是難得的建設大型海上風電場的理想場區(qū)。
地質條件好。據(jù)水利勘測設計部門資料，東臺處于南洋潮與北洋潮的交匯處，江河人海水流到達這里時已形成基本不含淤泥的細沙沉積地層，是典型的“鐵板沙”。埋深lm以下地層承載力達到10―14t，8m以下達到18t，16m以下達到23t，是發(fā)展海上風電理想的地質條件，可降低風電場地基工程的建設難度和造價。
2、處于長三角電力負荷中心
長三角是我國五大經濟增長極中經濟實力強、經濟增長速度快的地區(qū)，然而它同時又是資源缺乏的地區(qū)，其中最嚴重的就是電荒，它已經成為長三角經濟發(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，電力缺口450萬千瓦左右，占華東電網缺口的一半以上，為全國之首。自2005年5月底以來，江蘇省已經“時段性缺電”進入“全天性缺電”狀態(tài)。
3、制造業(yè)基礎好
長三角地區(qū)是我國工業(yè)化進程快，產業(yè)加工能力強，科技水平高，制造業(yè)發(fā)達的地區(qū)之一。而江蘇有著先進的制造業(yè)基礎，使得風電場建設所需要的大量設備不僅可以就地制造與安裝，又可為我國大力推廣風力發(fā)電提供產業(yè)基礎。
4、礦產資源豐富
江蘇蘇北沿海地區(qū)歷來是我國重要的產鹽區(qū)，這里有全國較大的海鹽生產基地。煤炭、石英砂、陶土、天然氣等儲藏量較大，在資源短缺的江蘇和長三角地區(qū)具有重要的開采價值，是大力發(fā)展風電并將其直接應用于重化工業(yè)生產的自然資源基礎。
5、港口與內河運輸網絡體系通達
長三角地區(qū)特別是江蘇蘇北的港口資源豐富，沿海岸線分布著10個發(fā)展前景和建港條件較好的港口。同時蘇北具有十分優(yōu)越的水路運輸條件，已形成一個江河湖海基本通達的水運網，可大力發(fā)展內河集裝箱運輸，在沿大運河、淮河建立若干個直接出口的國家二類口岸，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、構建為大風電產業(yè)提供專業(yè)服務的現(xiàn)代物流樞紐。
6、天然氣調峰電廠的建設
隨著國家西氣東輸工程的順利實施，各能源公司加大投資力度，爭相在長三角地區(qū)建設LNG項目。目前，中石油、中石化和中海油等我國較大的3家能源公司均規(guī)劃分別在江蘇如東、連云港、鹽城建設3座LNG碼頭及接收站和大型燃氣電廠，其中南通將建3個10―20萬噸級的液化氣、原油、通用散貨碼頭泊位和200萬千瓦燃氣電廠。這些電廠在電力系統(tǒng)緊張時將起到非常好的調峰作用。在此基礎上，大力發(fā)展風電，使之與燃氣發(fā)電在電網中優(yōu)勢互補，將有助于電網質量的穩(wěn)定與提高。
三、把東臺建設成為風電基地的一些看法
1、建設大風電產業(yè)
(1)風力發(fā)電。江蘇東臺有輻射沙洲的海域面積為：75kmx50km=3750km2。每臺風機占地直徑600m，占面積O．09km2，則可裝機3750／0．09--40000(臺)。若采用東臺風電場一期特許權項目中的世界主流機型1500千瓦級風機，可達到6000千瓦的總裝機容量，預計年發(fā)電量為1780億千瓦時以上。遠期：裝機容量1．2億千瓦。淤長型輻射沙洲向北擴20公里，向南擴10公里，則總面積擴至：75kmx80km＝6000km2，新增風機2萬臺、可用單機3000--5000千瓦風機，則總裝機容量將達到1．2億千瓦以上，年發(fā)電量為3560億千瓦時。
(2)利用當?shù)刎S富的海水資源，用風電推動氯堿工業(yè)，形成獨特的風電一制鹽一燒堿一PVC及其他氯產資源配置合理、產品上下游關系緊密的產業(yè)鏈，同時開展氫燃料的制取、存儲，推動專用燃料電池的產業(yè)化。
(3)利用當?shù)馗劭趦?yōu)勢，整合全球資源，將風力發(fā)電與風電電解鋁、電解銅等金屬冶煉和加工產業(yè)相結合，形成金屬及非金屬產品的精深加工產業(yè)鏈。
(4)風電涉及到電機、塔架、風葉、機械傳動、數(shù)控、輸變電機組與設備等行業(yè)。它具有產業(yè)關聯(lián)度高、科技含量大、投資回收快等特點，如能引進戰(zhàn)略投資者，結合長三角現(xiàn)有的高新技術和產業(yè)基礎，可以打造一個光電儀一體化的風電機生產基地。
(5)風能的綜合利用。①立體蒸發(fā)制鹽。制鹽裝置主要由風車、水泵、噴淋管、鹵水池四部分組成。在自然風的驅動下，風車驅動水泵運轉，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，周而復始，反復循環(huán)。采用該項技術后，海鹽產量可以增長60％左右。②風力提水。可用于農田灌溉、海水制鹽、水產養(yǎng)殖、灘涂改造、人畜飲水及草場改良等，是彌補當
前農村、牧區(qū)能源不足的有效途徑之一。③風力致熱。用于采暖、加熱、保溫、烘干，還可大量應用于現(xiàn)代高效集約型工業(yè)化農業(yè)生產，如水產養(yǎng)殖、家禽飼養(yǎng)及蔬菜大棚等。目前，國際上風力致熱技術已較為成熟，而在我國仍處于試驗階段。④風力致冷。以風力機直接帶動機制冷，以冰的形態(tài)貯存風能。主要應用于沿海地區(qū)的大中型海產品冷藏庫。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“小型微風風力發(fā)電機”，發(fā)電功率從幾百瓦到上千瓦，風車高度為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。把東臺市灘涂濕地為中心的蘇北流暢地打造成長三角地區(qū)的風電蓄地，近期6000萬千瓦的風電場，年發(fā)電量1780億千瓦時，一年可節(jié)省煤炭4628萬噸，相應地減少因燃煤產生的二氧化碳1495萬噸。遠期1．2億千瓦的風電場，一年可節(jié)省煤炭9256萬噸，減少二氧化碳2990萬噸。
2、對策建議
目前，江蘇東臺市20萬千瓦的風電場項目已經啟動，100萬千瓦的風電場項目也已申報待批。盡管如此，在長三角構筑綠色能源風電產業(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，應從政策扶持上為長三角的風電產業(yè)發(fā)展鋪平道路。
(1)風力發(fā)電的融資來源。前期啟動資金可由國家財政投入；對風電項目提供長期低息貸款，以鼓勵它的發(fā)展；利用國外貸款引進戰(zhàn)略投資者和吸收外資、民資。2003年底，國家發(fā)改委出臺了關于風電特許權項目前期工作管理辦法，對風電項目所涉及的技術、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入風電領域開了綠燈，目前要進一步落實，解決具體問題。
(2)對風電電價予以適當優(yōu)惠。風力發(fā)電與火力發(fā)電不同，在生產過程中，風電不耗水、燃煤、無排放、社會生態(tài)效益好，因此國家應在價格上給予優(yōu)惠，風電的電價應為國家批準的大型火電機組上網不含增值稅電價加上風電的減排、節(jié)水、節(jié)煤等社會效益的量化值。按江蘇的情況，約等于0．33+0．25=0．58元／千瓦時，這個價位較適當。
(3)建立科一工一貿相結合的新產品開發(fā)機制，支持風機設備國產化進程。應根據(jù)科一工一貿結合的原則，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，組建科研生產聯(lián)合體，相互取長補短，共同推進新能源開發(fā)利用技術的產業(yè)化。東臺綠色能源基地的建設，應以風電場為導向，組織有較強實力的風機制造廠商和科研機構，分工負責逐件攻關，務求達到國際先進的技術指標。
(作者單位：江蘇省發(fā)展改革委政研室)
風能發(fā)電論文:風能發(fā)電:具開發(fā)潛力的新能源
當前,以煤炭、石油作為主要燃料的國家,已面臨嚴重的環(huán)境污染,加上化石燃料有限儲量減少的雙重危機,開發(fā)利用新能源已經成為世界能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分,而風能又是新能源中具開發(fā)潛力的一種能源。
風能發(fā)電,
在環(huán)保中扮演著重要角色
2009年12月14日,國際風能理事會在哥本哈根氣候變化大會上表示,風力發(fā)電對于實現(xiàn)碳減排潛力巨大,發(fā)達國家當前減排保障的相當大一部分單靠風能發(fā)電就能夠實現(xiàn)。據(jù)該理事會測算,到2020年全球風力發(fā)電規(guī)模將達到2600萬億瓦時,相當于減排15億噸二氧化碳。按照發(fā)達國家目前提出的減排指標,風能單一行業(yè)的減排就相當于發(fā)達國家保障總體減排量的42%到65%。
中國國家發(fā)改委能源研究所副所長李俊峰指出,2009年中國的新增風力發(fā)電已經占到世界及時,到2020年我國風力發(fā)電能力按計劃將達到1.5億千瓦,而我國總體風力發(fā)電潛力為10億千瓦,風力發(fā)電對于我國政府減排目標的實現(xiàn)具有重要意義。
的確,風能已經在世界環(huán)保中扮演著重要角色。作為一種可再生的新能源,風能不僅清潔無污染,而且不會產生輻射、二氧化碳公害。當前,風力發(fā)電已成為除水能外,技術最為成熟、具大規(guī)模商業(yè)開發(fā)條件的發(fā)電方式。“2009年內,申華控股旗下的內蒙古太仆寺旗風電廠和彰武曲家溝、馬鬃山風力發(fā)電廠,累計發(fā)電14870萬千瓦時(相當于5.4萬個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。”申華控股專門負責風能發(fā)電的副總裁翟鋒給出的一串數(shù)字,讓我們再次看到了風能發(fā)電蘊藏著巨大環(huán)保能量。
風能發(fā)電,
一個蘊藏著巨大利益的產業(yè)
風能市場正在迅速發(fā)展。2007年全球風能裝機總量為9萬兆瓦,2008年全球風電增長28.8%,2008年底全球累計風電裝機容量已超過了12.08萬兆瓦。中國風力等新能源發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊,預計未來很長一段時間都將保持高速發(fā)展,盈利能力也將隨著技術的成熟穩(wěn)步提升。2010年全國累計風電裝機容量有望突破2000萬千瓦,提前實現(xiàn)2020年的規(guī)劃目標。
那么,在中國,風能發(fā)電的贏利點究竟在哪里?
從目前以及相當長的時間看,投資風電項目是非常好的投資,比其他項目風險更小。風電的建設程序通過規(guī)劃、可行性研究、項目的核準,到項目的開工、驗收,建設期較短,一般一年時間風電廠即可建成;此外風電的資本金是20%,對企業(yè)來講,負擔也不大。據(jù)申華控股副總裁翟鋒透露,目前風電項目的盈利,可基本滿足項目的日常維護費用。
除此之外,對于風電投資企業(yè)比較關心的電價問題,國家也給予大力扶持。風電的電價分為兩個電價,一是特許權電價,另一個是國家指定的地區(qū)指導性電價,電價已經趨于完善。就特許權電價來看,國家發(fā)改委采取競價報價只占40%權重,并以平均中間價為中標電價,避免了惡性競爭,基本上擺脫了中標即虧損的局面。二是地區(qū)指導性電價。國家制定了像內蒙東西部0.52-0.54元、東北地區(qū)0.6元左右等指導性電價,基本符合風電開發(fā)實際,對風電發(fā)展來講是有利的。
同時,《京都議定書》的簽訂,風電企業(yè)是較大的受益者。目前總體上來講,早期投產的項目已經取得了實質性收益,CDM已經成為風電發(fā)展不可缺少的收益,一度電可提高8分錢――這個收益是額外的收益。發(fā)改委網站2009年11月26日的中國風電及電價發(fā)展研究報告指出,在中國風電發(fā)展的過程中,CDM對風力發(fā)電企業(yè)克服資金和技術障礙確實發(fā)揮了積極作用,如果沒有CDM,中國風電發(fā)展速度不會如此迅速。
風能發(fā)電掀起的
資本“旋風”
在主要的可再生能源中,風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的寵兒。據(jù)統(tǒng)計,2008年全球在可再生能源上的投資達到1200億美元,其中42%(超過500億美元)進入了風電領域。
從風險投資角度看,這是個非常值得關注的領域。首先,政府引導越來越具體和明確,制定了到2020年實現(xiàn)風電裝機規(guī)模1億千瓦左右的具體目標,出臺了《新能源產業(yè)振興規(guī)劃》;其次,在政策的帶動下,產業(yè)需求非常明確,市場規(guī)模不斷擴大,對于投資人來說,相對其他新能源,風電面臨的這種市場環(huán)境風險相對較低。“從風電行業(yè)的發(fā)展歷程來看,在風電整個產業(yè)鏈上,無論是風電場,還是整機、零部件以及后期運營都有很好的投資機會。太陽能行業(yè)已經有十幾家海外上市的公司,跟太陽能比起來,風電更有優(yōu)勢。”專注于清潔能源領域的青云創(chuàng)投合伙人陳曉平表示。
對于企業(yè)本身而言,風能投資對于企業(yè)的發(fā)展也具有重大的現(xiàn)實意義。申華控股旗下的上海申華風電新能源有限公司副總經理常陽告訴記者,申華已經跨過了風力發(fā)電行業(yè)的門檻,通過與專業(yè)風電開發(fā)企業(yè)中國風電的合作,將力爭取得規(guī)模效益,不僅可為公司帶來較高且穩(wěn)定的收益,同時也將優(yōu)化公司產業(yè)結構。
風能發(fā)電面對的挑戰(zhàn)
目前對于風電行業(yè)來說,確實是千載難逢的發(fā)展機遇。但是,有機遇也有挑戰(zhàn)。
長期以來,中國電網系統(tǒng)的建設主要是與火電和水電的發(fā)展相適應的,而風力發(fā)電的發(fā)展將對電網系統(tǒng)的結構提出新的要求,尤其是電網的接入問題,已經成為制約風力發(fā)電發(fā)展的瓶頸問題。例如:風能資源富足的內蒙古、甘肅等地,目前很多地方電網還沒有覆蓋到。因此,國家應統(tǒng)籌規(guī)劃電網系統(tǒng),以適應中國大規(guī)模風力發(fā)電開發(fā)的發(fā)展需要。
此外,中國的風能資源雖然豐富,但目前所掌握的儲量和分布資料是粗略估計的,難以滿足風力發(fā)電開發(fā)的要求。因此需要進一步做好風力發(fā)電開發(fā)的前期工作,如:建立正常的風力發(fā)電開發(fā)前期工作經費渠道;加強風力發(fā)電場風能資源測量、評估,以及風力發(fā)電場的工程規(guī)劃和勘測設計等前期工作。
與此同時,還需進一步建立、健全相關的法規(guī)和政策。2005年2月中國頒布的《可再生能源法》為中國風能資源開發(fā)提供了有利條件。為使中國風能資源開發(fā)走上健康的發(fā)展軌道,國家還應以建立風力發(fā)電的市場化機制為出發(fā)點,進一步建立、健全相關的法規(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,推動中國的風能資源開發(fā)快速發(fā)展。
風能發(fā)電論文:淺淡風能\太陽能發(fā)電與LED照明的特點與應用
摘要：風能、太陽能是一種永不枯竭和清潔的綠色能源，而半導體發(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特點的基礎上，重點對風能―太陽能半導體照明系統(tǒng)的可行性與高效性進行了論證，并對其發(fā)展前景做了分析和展望。
關鍵詞：風能太陽能LED節(jié)能照明
前言：
當今世界，石油、 煤炭、天然氣等主要能源正面臨資源枯竭的危險，同時，環(huán)保壓力也在不斷增加核能經過311日本大地震核危機后，核能源已經被多國禁止使用，因此，環(huán)保、節(jié)能已經成為世界范圍內各行各業(yè)努力追求的目標。
風能、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)電技術將太陽能轉化為電能。利用風力發(fā)電機將風能轉化為電能。半導體發(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，長壽命的特點、已運用于很多行業(yè)的照明領域中，因此，靈活運用、風能、太陽能光伏發(fā)電和LED固態(tài)照明優(yōu)點的風光互補LED照明系統(tǒng)。實現(xiàn)了新一代能源和新型光源的結合。
一`風能，
風力發(fā)電是現(xiàn)代能源轉換中的一個令人矚目的成功案例。過去十年來，隨著風力發(fā)電站在世界各地迅速出現(xiàn)，風力發(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），風力發(fā)電站更容易顯示出強大的優(yōu)勢。
據(jù)國際能源署的報告，1980年風力發(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。
許多因素降低了風力發(fā)電的成本。首先，風較機所用的材料有所改進，使用了更輕的復合材料，現(xiàn)在的風葉更大，更高效，其直徑達125米，而上世紀70年代只有10米，由于受到風速等因素影響對風力發(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能發(fā)電站。浙江省已建成蒼南鶴頂山風電場。
二 `太陽能，
多年來，太陽能發(fā)電起起落落，中國光伏發(fā)電產業(yè)于20世紀79年代起步，經過30多年的努力，已迎來了快速發(fā)展的新階段。在“光明工程”先導項目、“送電到鄉(xiāng)”工程等國家項目及世紀光伏市場的拉動下，我國光伏發(fā)電產業(yè)迅猛發(fā)展2009年中國太陽能電池產量已經達到了4.3GW,中國所占的全球份額已達四成。
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級電站年發(fā)電量可達180萬度，在25年壽命期內累計產出4500萬度電。累計可節(jié)約標準煤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，利用半導體材料的電子學特性，當太陽光照射在半導體PN結上，由于p-n結勢壘區(qū)產生了較強的內建靜電場，因而產生在勢壘區(qū)中的非平衡電子和空穴或產生在勢壘區(qū)外但擴散進勢壘區(qū)的非平衡電子和空穴，在內靜電場的作用下，各自向相反方向運動離開勢壘區(qū)，結果使P區(qū)電勢升高，N區(qū)電勢降低，從而在外電路中產生電壓和電流，將光能轉化成電能。
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大體上可以分為兩類，一類是并網發(fā)電系統(tǒng)，即和電網通過相關標準相連接，像一個小型的發(fā)電廠；另一類是獨立式發(fā)電系統(tǒng)，即在自己的閉路系統(tǒng)內部形成電路。
并網發(fā)電系統(tǒng)通過光伏陣列將接收來的太陽輻射能量轉換成直流電，經過逆變后向電網輸出與電網電壓同頻、同壓的正交流電流。
而獨立式發(fā)電系統(tǒng)光伏陣列首先會將接收來的太陽輻射能量直接轉換成電能供給負載，并將多余能量經過充電控制器后以化學能的形式儲存在電池中。
四、LED照明的技術特點：
LED是一種在p-n結上施加正向電流時能發(fā)光紫外光、紅外光的半導體固體發(fā)光器件。其發(fā)光機理的核心在于p-n結，當外加正向電壓時，p-n結的平衡被打破，P區(qū)空穴進入p-n結中和原來的一部分負離子，N區(qū)電子進入p-n結中和原來的一部分正離子，當加一個正向電場時。這樣就付p-n結變窄。
能帶上的電子躍遷，以電磁波形式釋放出勢能，這個電磁波就是LED的光，外加能量越大，釋放光子的能量也就越高。
LED半導體照明光源除具有使用壽命長（理論上使用壽命40000―50000小時，受其他材料的老化等影響，會影響其使用壽命）發(fā)光效率高、體積小、重量輕、環(huán)保安全等優(yōu)點以外，還有一個顯著優(yōu)點就是由于LED啟動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，也大大縮短了通斷電的響應時間。可以通過電壓調節(jié)LED明暗變化，使LED的應用更加廣泛。
五、風能、太陽能與LED的結合
風能、太陽能光伏發(fā)電技術與LED照明的結合的經典例子是風光互補照明。全天利用間歇的風能和太陽能轉換成直流電，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，且報廢的蓄電池，也會污染環(huán)境，隨著超級電容的研制。新的更長使用壽命的儲電池設備的開發(fā)會解決這個問題。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。
結束語
低碳、節(jié)能，減排和可持續(xù)發(fā)展問題是本世紀人類面臨的重大課題，開發(fā)新能源以及對現(xiàn)有能源的充分合理利用已經得到世界各國政府的高度重視。目前，太陽能利用技術和半導體產業(yè)已經由技術開拓時期開始步入高業(yè)化階段，涉及的產品包括路燈照明、交通信號、景觀照明、庭院裝飾等。可以預見新一代能源和新型光源的太陽能半導體照明產業(yè)將會得到迅速發(fā)展，并引發(fā)一個綠色照明的新時代。在這之前，并網發(fā)電不失一個解決辦法，但由于政府并未開放普通用戶并網發(fā)電，使眾多分散的輻照區(qū)域無法充分利用，這樣，待政府認識與政等的支持。