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国内外风能发电技术现状 国内外风能发电技术现状 PAGEPAGE1 国内外风能发电技术现状 国内外风能发电技术现状 热能与动力工程09-1 李方遒  PAGE 14 【摘要】由于风能非常丰富、价格非常便宜、能源不会枯竭，又可以在很大范围内取得、非常干净、没有污染，不会对气候造成影响，因此风电一直是世界上增长最快的能源。本文分析了国内外凤能发电的现状，阐述了风能发电的发展趋势，最后给出了我国企业未来的应对策略。 【关键词】国内外 风能发电 研究方向 现状 企业对策 21世纪是可再生能源的世纪，由于风能非常丰富、价格非常便宜、能源不会枯竭，又可以在很大范围内取得，非常干净、没有污染，不会对气候造成影响。风电一直是世界上增长最快的能源，在过去10年间，世界风能发电厂以每年30％的增长速度在发展。由于风力发电开发方面有明显优势，因此世界各国都争相投资，研究和开发新型风力发电设备。 1．1 风能的计算公式 空气运动具有动能，风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为A，则当风速为V的风流经叶轮时，单位时间风传递给叶轮的风能为 ?P=12m 其中：单位时间质量流量m=ρAV ??P=ρAV 在实际中，???PW=12 式中： P C ?m—齿轮箱和传动系统的机械效率，一般为0.80—0.95，直驱式风力发电机为1 ?e—发电机效率，一般为0。70—0 ρ—空气密度，kg/m3 A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，m2 V—风速，m/s。 1．2 贝茨（Betz）理论 第一个关于风轮的完整理论是由德国哥廷根研究所的A?贝茨于1926年建立的。 贝茨假定风轮是理想的，也就是说没有轮毂，而叶片数是无穷多，并且对通过风轮的气流没有阻力。因此这是一个纯粹的能量转换器。此外还进一步假设气流在整个风轮扫掠面上的气流是均匀的，气流速度的方向无论在风轮前后还是通过时都是沿着风轮轴线的。 通过分析一个放置在移动空气中的“理想”风轮得出风轮所能产生的最大功率为 ???Pmax=827 式中：Pmax ρ—空气密度，kg/m3 A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，m2 V—风速，m/s。 这个表达式称为贝茨公式。其假定条件是风速与风轮轴方向一致并在整个风轮扫掠面上是均匀的。 将(4)式除以气流通过扫掠面A时风所具有的动能，可推得风力机的理论最大效率 ???????max= (5)式即为有名的贝兹（Betz）理论的极限值。它说明，风力机从自然风中所能索取的能量是有限的，其功率损失部分可以解释为留在尾流中的旋转动能。 能量的转换将导致功率的下降，它随所采用的风力机和发电机的型式而异，因此，风力机的实际风能利用系数CP0. 1．3 温度、大气压力和空气密度 通过温度计和气压计测试出实验地点的环境温度和大气压，由下式计算出空气密度。 ρ=352。99（ 式中： ρ—空气密度，kg/m3 h—当地大气压力，Pa； t—温度，℃。 从空气密度公式可以看出，空气密度的大小与大气压力、温度有关。 2．国外风能发电的现状 全球风能1700太瓦，大洋、高山和保护区域的风力是采集不到的，除去这些以及一些风力达不到开发要求的地区，依然有40～85太瓦的风能，目前世界只利用了0.02太瓦的风能。风力发电是风能利用的主要形式，风力发电成本低于其他新能源，并有进一步降低成本的可能；风力发电是最清洁最安全的，目前世界风力发电发展速度超过其他新能源发展，未来风力发电很可能成为全球电力的主要来源之一。据我国专家估算，我国可开发利用风能至少十几亿千瓦，快速推进风力发电是我国实现减排目标的必要途径之一。 ??? 根据美国发布的可再生能源标准（RES），到2012年美国可再生能源占10%，2025年占25%。2004～2008年美国新安装风力发电机新增风电年均增长率为29%。2008年新增风电占新增可再生能源的42%。美国政府承诺长期支持风力发电，投资数十亿美元制造风电涡轮机和建设智能电网，2009～2029年安装风力发电机将每年新增风力发电能力4亿瓦～16亿瓦，到2030年风力发电总容量累计增加到305亿瓦，届时风力发电满足电力需求的20%。欧盟风力发电装机总容量56535兆瓦。丹麦风力发电占本国电力的20%，西班牙占13%，葡萄牙占12%，爱尔兰9%，德国8%。德国规划到2020年可再生能源发电占25～30%，德国于1991年制定法律鼓励发展可再生能源，主要是风力发电，德国风力发电涡轮机生产能力占世界22%，未来几年内将在海岸建成大型风力发电场。 ???近30年来，国际上在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风能发电技术日臻完善，风能发电机单机额定功率最大已经到5MW，叶轮直径达到126m。 1998年-2009年全球风