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小型独立风力发电系统在偏远农村应用效益分析 　　摘要：风能作为一种无污染、低成本且取之不尽用之不竭的自然能源越来越受到青睐。以风能资源丰富的辽北某边远农村为例，设计了一小型独立风力发电系统，并将其与常规的发电方式做比较。利用数据计算分析其效益，结果显示此种离网小型风力发电系统作为新型能源，不仅有巨大的经济和环保效益，并且为解决缺电、高成本、高损耗地区的用电问题提供了途径。 　　关键词：风能；独立风力发电系统；农村；新能源 　　作者简介：许郁（1985-），女，河北衡水人，国网长治供电公司；李博（1985-），男，山西长治人，国网长治供电公司。（山西 长治 　　046011） 　　中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）27-0223-02 　　风能作为一种新型的可再生清洁能源，优越性日渐明显。目前，在边远地区的农区、牧区、边防连队、哨所、海岛驻军、渔民、地处野外高山的微波站、电视转台站、气象站、公路和铁路无电小站，森林中的瞭望站，石油、天然气输油管道、近海滩涂养殖业及沿海岛屿等多数地方使用柴油或汽油发电机组供电。供电成本相当高，有些地方高达3元/kW·h，并且这些发供电方式严重污染环境。而这些地方绝大部分处在风力资源丰富地区。[1]在这些地区建立离网小型风力发电系统不仅能保证连续的供电，而且节约燃料和资金，同时还减少了对环境的污染，可谓一举三得。 　　小型风力发电机（100W-5kW）因其安装方便、机动性高等优点已被广泛应用于风力资源较丰富的地区。在年平均风速在3m/s以上，全年3-20m/s有效风速累计时数3000小时以上，全年3-20m/s平均有效风能密度100W/m2以上这三个条件中，满足其一即可应用。[2] 　　本文所设计小型独立风力发电系统位于辽北地区某农村，地处偏远，处于电网末端，电压不稳，经常停电，同时也属于高损耗地区，造成当地人民生产和生活非常不方便。但是此地属于风能资源比较丰富的地区之一，风速大，风向稳定，而且大部分地区地势开阔。该地区风能大多集中在春秋两季，此时也恰为年用电高峰期，风力发电在该地区具有较好的发展前景。 　　一、该农村境况介绍 　　本文给该地区某农村设计一离网小型风力发电系统。该村属于丘陵地形，地势高，在50.8-70米之间，该村的离网风力发电系统建设地点选在最高70米处。风电场地区处于季风型大陆性气候区，四季分明，风多雨少，日照充足，无霜期长。由该地某勘测设计院统计得到该处的各月平均风速和平均风功率密度如表1、表2。 　　表1 小型风电系统所在处的各月平均风速 　　月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 　　70m高度 5.4 8.2 8.2 7.5 7.3 6.7 6.1 6.3 5.9 7.2 6.8 5.9 　　表2 小型风电系统所在处的各月平均风功率密度 　　月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 　　70m高度 185.0 678.2 604.7 438.4 443.9 297.3 232.5 232.7 201.7 413.6 335.3 221.1 　　此小型风电系统所在的70m高度处的年平均风速为6.8m/s，年平均风功率密度为354.8W/m2，4～24m/s的风速年有效风力小时数为6892小时。50～70m高度处7～14m/s风速能量偏大，这个风速区间的能量占总能量的63%左右，其中，9～10m/s风速能量最大。该风电场主导风向为SW风，测风塔70m高度处其出现频率占22.6%，SW风的能量最大。风电场的风能资源达到了3级标准，风能资源较丰富、稳定，具有较好的开发条件。风电场各高度处均以2～5月、10～11月风速和风功率密度偏大，其中，2、3月是风能最好的月份。1、9、12月风速和风功率密度偏小，说明春秋季是风电场发电的好季节。 　　本村的用电主要集中在家用电器和农田灌溉方面。家用电器包括照明灯、电视机、电风扇、电冰箱、洗衣机、电磁炉等。村居住220户人家，平均每户有农田10.5亩。其中家用电器用电情况见表3。 　　表3 各种家用电器的用电情况 　　家电名称 功率（W） 每户的数量 平均每天工作小时数 此种电器日用电量（kWh） 　　照明灯 10 5 6 0.3 　　电视机 150 1 4 0.6 　　电风扇 50 2 10 1.5 　　电冰箱（100L） 110 1 8 0.88 　　洗衣机 500 1 0.3 0.15 　　合计 820 3.43 　　这样，除了电风扇是季节性电器，只有在夏季6、7月使用外，其他电器都是全年使用的。那么每户全年家用电器的总共用电为： 　　3.43×30×2+1.93×30×10=784.8 kW·h